钢锥锥轮式的无级变速器的传动与设计钢锥式无级变速器设计有cad图.doc
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1、毕业设计说明书题 目: 钢锥式无级变速器设计 目录第一章绪论11.1机械无级变速器的发展11.2 无极变速的传动意义11.3 无级变速研究现状21.4 毕业设计内容和要求3第二章无级变速器总体方案52.1菱锥锥轮式(Kopp-K)无级变速器的基本结构52.2菱锥锥轮式机械特性、传动效率62.3 方案的与比较8第三章 钢锥锥轮式无级变速器的设计与计算93.1主要零件的设计与计算93.2 加压盘的设计与计算113.3 输入轴的设计与计算133.4 端盖的设计与计算153.5 Kopp-k变速器的调速操纵机构15第四章 主要零件的校核164.1求轴上载荷164.2 轴承的校核18参 考 文 献19机
2、械毕业设计总结20致谢21钢锥锥轮式的无级变速器的传动与设计 摘要:钢锥轮式无级变速器的设计是在钢球锥轮式(Kopp-K)无级变速器的基础上发展起来的,它是由瑞士人J.E.Kopp 发明的。刚锥锥轮式的变速器是一种结构简单的定轴摩擦轮系,而且菱锥的形状是对称的,变速过程中菱锥与主动轮、外环接触点的连线总是与菱锥母线正交的,因而事传动计算大为简化。它具有变速范围宽、传动效率高、噪声低、输出转速低、容量大和功率恒定的等一系列优点。因此,目前已较多地应用于车辆、拖拉机和工程机械、船舶、机床、轻纺化工业机器、起重机械和实验设备中。世界上各先进工业国均已对其系列化生产,并获得了广泛的应用。本文首先介绍了
3、无级变速器的发展概括,然后就刚锥锥轮式无级变速器的结构、传动原理以及变速原理进行了分析与计算。关键词:刚锥无级变速器 传动原理 计算 校核 Cone cone wheel of the CVT transmission and DesignAbstract:Cone wheel design is CVT ball cone wheel (Kopp-K) on the basis of continuously variable transmission developed, it was invented by the Swiss JEKopp. Cone Cone wheel of the
4、 transmission just a simple friction wheel fixed axis system, and the shape of diamond is symmetrical cone, the cone and speed the process of diamond wheel, outer contact point of the connection always Ling cone distance orthogonal and, therefore, greatly simplified the calculation do drive. It has
5、a speed range, high transmission efficiency, low noise, low output speed, large capacity, and power advantages, such as a constant. So, now used in more vehicles, tractors and construction machinery, ships, machine tools, textile chemical industry, machinery, lifting machinery and laboratory equipme
6、nt. The advanced industrial countries in the world have its series production, and received a wide range of applications. This paper describes the development of CVT general, and then just tapered cone CVT wheel structure, principle and variable speed drive principle is analyzed and calculated. Key
7、words: rigid cone CVT principles calculation check 第一章绪论1.1机械无级变速器的发展机械无级变速传动是使机器的速度连续可调节并使其尽可能以最佳方式工作,满足最佳工作需要的机械调速系统。如今机械无极变速传动不仅常常在纺织、食品造纸、印刷、橡胶、塑料等轻工业部门中应用,而且也用于运输机械、工作母机(车床、磨床等)、化工机械(反应罐、搅拌机、分离机等)、农业机械、建筑机械、工程机械上,就连仪器装置、实验及航空、航天设备上都有所应用。为了节能和简化操纵,国外已将机械无级变速传动应用在汽车变速上。国内无级变速器是在20世纪60年代前后起步的,当时主要
8、是作为专业机械配套零部件,由于专业机械厂进行仿制和生产,例如用于纺织机械的齿链式,化工机械的多盘式以及切削机床的Kopp型无级变速器等,但品种规格不多,产量不大,年产量仅数千台。直到80年代中期以后,随着国外先进设备的大量引进,工业生产现代化及自动流水线的迅速发展,对各种类型机械无级变速器的需求大幅度增加,专业厂才开始建立并进行规模化生产,一些高等院校也开展了该领域的研究工作。经过十几年的发展,国外现有的几种主要类型结构的无级变速器,在国内皆有相应的专业生产厂及系列产品,年产量约10万台左右,初步满足了生产发展的需要。与此同时,无级变速器专业协会、行业协会及情报网等组织相继建立。定期出版网讯及
9、召开学术信息会议进行交流。自90年代以来,我国先后制定的机械行业标准共14个:我国纺织工业系统自1960年开始对PIV型链式无级变速器进行了仿制,已系列生产多年。1975年开始,国内有关机床研究所及高等院校,研制成功了Kopp-B、Kopp-K、FU等型号无级变速器,曾经在万能铣床和车床上安装使用过。1985年国内生产摆线减速器的有关工厂,自日本一进了多盘式(Beier)无级变速器。1986以来,国内高等院校、研究机关床厂、齿轮厂研制成功了行星无级变速器(XYZW型、RX型、SC型等),并已投入小批量生产。至今,国内各类机械无级变速器年产量已达两万台以上,生产和研究此类产品的工厂、研究所和高等
10、院校已有百余家,逐渐形成了与电动机组成为一个整体不见的新型机械行业。1.2 无极变速的传动意义无极变速传动是指在某种控制作用下,是机器的输出轴转速可在两个极值范围内的连续变化的传动方式。而无级变速器是这样的一种装置,它具有主动和从动两根轴,并通过能传递转矩的中间介质(固体、流体、电磁流)把两根轴直接或间接地联系起来,以传递动力。当对主、从动轴的联系关系进行控制时,即可使两轴间的传动比发生变化(在两极值范围内连续而任意地变化)。用固体作为中间介质的变速器称为机械无级变速器。它和定传动比传动及有级变速传动(他只有有限的几种传动比)相比,能够根据工作需要在一定范围内连续变换速度,以适应输出和外界负荷
11、变化的要求;因而在现代机械传动领域内占有重要地位。无极变速传动主要用于下列场合:1.工艺参数的多变的机器,例如,通用机床因工件和刀具的材料、尺寸及切削性能的不同,具有变速范围(输出轴的最高与最低速比值)Rb=50100d的传动,以便按不同的工艺参数合理的工作速度。2.要求转速连续变化的机器,例如,端面车床、浆纱机、薄膜制造机、连续水洗机和干燥机等,要求以恒定的线速度车削端面或卷退绕线材,以保证良好的表面光洁度或恒张力的机械。3.探求最佳的工作速。4.协调几台机器或一台机器的传动系统中几个运动单元之间的运转速度。5.缓速起动和便于越过共振区等,对于具有大惯性或带负载起动的机器采用无级变速传动后,
12、可以在很低的转速下启动。6.实现机械的模拟计算,主要用于各种运算机构,如摩擦球式向量分解机构、微分机构及积分机构等。7.有振动和冲击、带负载起动以及负载条件恶劣的场合。由上可见:采用无级变速传动有利于简化变速传动方案、提高生产效率和产品质量、合理利用动力和节约能源(根据导在汽车与拖拉机上采用了主、从动轴上分别装有速度反应器和转矩反应器的带式自动调速变速器后,可节约燃料约8.99%)和实现遥控及自动控制。同时也减轻了操作人员的劳动强度。1.3 无级变速研究现状随着我国在基础设施和重点建设项目上的投入加大,重型载货车在市场上的需求量急剧上升,重型变速箱的需求也随之增加,近年来,重型汽车变速器在向多
13、极化、大型化的方向发展. 现在,我国已经对变速箱的设计,从整机匹配到构件的干涉判别和整个方案的模糊综合判别,直到齿轮、离合器等校核都开发了许多计算机设计软件,但是,大都没形成工业化设计和制造,因此,还需要进一步加强.我过的汽车技术还需要进一步发展.随着科技的不断进步,CVT技术的不断成熟,汽车变速箱最终会由CVT替代手动变速箱(MT)和有级自动变速箱(AT),无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势,但是, 中国还没有掌握全套的汽车自动变速箱技术,也就还没有形成市场所需成熟的汽车自动变速箱产品。有人主张直接从国外引进先进的汽车自动变速箱技术,不料国外所有相关公司都想直接从国外把汽车自动变速箱产品销
14、售到中国市场或者在中国建立独资企业就地生产销售产品,不愿与中国的企业合作开发生产获取高额垄断利润。重型汽车变速器是指与重型商用车和大型客车匹配的变速器, 尽管在行业中对变速器的容量划分没有明确的界限, 但我们通常将额定输入扭矩在100kgm以上的变速器称为重型变速器。国内重型车变速器产品的技术多源于美国、德国、日本等几个国家,引进技术多为国外8090 年代的产品。作为汽车高级技术领域的重型汽车变速器在国内通过漫长的引进消化过程,如今已有长足的进步,能够在原有引进技术的基础上,通过改型或在引进技术的基础上自行开发出符合配套要求的新产品,每年重型车变速器行业都能有十几个新产品推向市场。但从当今重型
15、车变速器的发展情况来看,在新产品开发上国内重型车变速器仍然走的是一般性的开发过程,没有真正的核心技术产品; 从国内重型变速器市场容量来看, 有三分之一的产品来自进口, 而另外三分之二的产品中有80 %以上的产品均源自国外的技术,国内自主开发的重型变速器产品销量很小。这说明国内重型变速器厂家的自主开发能力仍然很薄弱,应对整车新车型配套产品的能力远远不够。2004 年年初我国出台城市车辆重点发展13. 8m客车上使用的变速器, 目前只有ZF 一家能向国内企业供应。这足以说明国内的重型车变速器企业仍然很渺小,在技术方面仍然有很长的路要走。国内重型汽车变速器几乎由陕西法士特齿轮有限责任公司、綦江齿轮传
16、动、山西大同齿轮集团有限责任公司及一汽哈尔滨变速箱厂等几大家包揽。这些企业大多数变速器产品针对的市场各有侧重, 像陕西法士特在8t 以上重型车市场占有率达到40 %以上, 并且在15t 以上重卡市场占有绝对的优势, 拥有85 %以上的市场份额; 綦江齿轮传动主要为安凯、西沃、亚星奔驰、桂林大宇及厦门金龙等企业的712m高档大、中型客车以及总质量在1450t 重型载货车、鞍式牵引车、自卸车及各式专用车、特种车配套;山西大同齿轮集团配套市场主要在810t 级的低吨位重型载货车方面.随着国内汽车市场的发育成长, 变速器产品型谱逐步细化,产品的针对性越来越强。因此,在保证现有变速器生产和改进的同时,
17、要充分认识到加入WTO 后良好的合作开发机遇,取长补短,同时更应认识到供方、买方、替代者、潜在入侵者、产品竞争者的巨大压力。要紧跟重型商用车行业向高档、高技术含量和智能化方向发展的趋势, 紧跟客车低地板化、绿色环保化、城市公交大型化的发展方向,开发和生产具有自主知识产权、适合我国国情的重型汽车变速器。1.4 毕业设计内容和要求由于机械无级变速器自身的特点已不能完全适应各种机械的工况要求,随着科学技术的飞速发展,又出现了电力调速技术和液压调速技术。在电力调速技术中,由于直流调速技术的设备复杂,成本高,维护困难等不足,促使人们寻求一种更为先进的调速方式,即交流调速技术的研发已逐步取代了直流调速技术
18、的使用。交流电动机虽然有很多优点,但其最大的缺点是调速困难。随着社会化大生产的发展,生产制造技术的日益复杂,对生产工艺的要求进一步提高,这就要求生产机械能够在工作速度、定位精度、快速启动和制动、控制灵活性和自动化水平等方面达到更高水平,力求既能够具有良好的驱动性能,使执行机构工作最优化,同时也能够把人们从繁重的体力劳动中解放出来。因此,人们努力寻找解决交流电动机调速难的问题,从而出现了更先进的变频调速、伺服控制调速等新技术。交流变频调速的理论基础是压频比一定的变频调速方法。目前变频调速控制器主要采用以下控制结构:交一交变频和交一直一交变频,变频控制可分为两类:脉冲幅值调节方式(PAM)和脉宽调
19、制方式(PWN),后一种是目前变频控制中应用最多的一种方式。这两种控制方式基本上是基于异步电动机静态数学模型的基础,其运行动态性能指标不高,只能适用于一般工况,对于动态性能要求提高的应用场合又出现了交流矢量控制技术。近十年来,除交流变频调速外,交流伺服控制异军突起,其应用已日益广泛。由于伺服系统在矢量控制的基础上,通过电动机上的转子位置检测元件,对转子位置进行动态监控,使得整个系统具有非常高的动态响应特性,其调速范围、输出力矩等均大大优于普通变频系统。交流伺服调速方式是当今最为先进的无级变速技术,其公认的优点使其必将成为日后调速控制的主要手段。随着其控制性能的日益完善,特别是信息技术等诸多功能
20、的开发顺应了传动系统控制自动化的历史潮流,因此它必将成为未来调速技术的主流。在不断追求更先进、更高效的新型调速技术的同时,需要注意其性能价格比问题。因此,机械调速技术在一些简单的、要求不高的单机、手动调速工况中仍占有一席之地。所以未来的机械式无级变速器要求能够高效地传递功率,有较大的变速范围,调速性能稳定且运行平稳。采用齿轮啮合或杆件组合实现无级变速是机械式无级变速器今后发展的一个方向,因为这种类型的无级变速器可以实现无摩擦,高效地传递大功率,变速平稳,寿命长,变速范围大且结构简单,制造容易。设计要求:输入功率P=2kw,输入转速n=1500rpm,调速范围R=10;结构设计时应使制造成本尽可
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