钢球式无级变速器结构设计

1、钢球式无级变速器结构设计目 录摘要Abstract1 绪论 11.1 研究的意义及背景 11.2 国内外机械无级变速器的研究现状 11.3 毕业设计的内容和要求 22 总体类型的比较与选择 32.1 钢球外锥无级变速器 32.2 钢球长锥式无级变速器 52.3 两类型的比较与选择 53 主要零件的计算与设计 63.1 输入、输出轴的计算与设计 63.2 输入、输出轴上轴承的计算与设计 73.3 输入、输出轴上端盖的计算与设计 83.4 加压盘的计算与设计 83.5 调速齿轮上变速曲线槽的计算与设计 93.6 钢球与主、从动锥轮的计算与设计 103.7 调速机构的计算与设计 113.8 无极变速器的装配 124 主要零件的校核 144.1 传动部件的受力分析与强度计算 144.2 轴承的校核 164.3 轴的校核 174.4 传动钢球的转速校核 194.5 键的校核 195 总结与展望 256 参考文献 227 附录 23钢球式无级变速器结构设计摘要：本文简要介绍了摩擦式钢球无极变速器的基本结构、设计计算、材质及润滑等方面的知识，并以此作为本次无级变速器设计的理论基础。本设计采用的是以钢

2、球作为中间传动元件，通过改变钢球主动侧和从动侧的工作半径来实现输出轴转速连续变化的钢球锥轮式无级变速器。由钢球、主动锥轮、从动锥轮和内环所组成。动力由输入轴输入，带动主动锥轮同速转动，经钢球利用摩擦力驱动内环和从动锥轮，再经从动锥轮，形槽自动加压装置驱动输出轴将动力输出，调整钢球轴心的倾斜角就可达到变速的目的。本设计为恒功率输出特性，输出转速恒低于输入转速，运用于低转速大转矩传动。本文分析了在传动过程中主、从动轮，钢球和外环的工作原理和受力关系；通过受力关系分析，并针对具体参数对输入轴、输出轴、端盖、加压盘、主动追率、从动锥轮、涡轮盘等进行了计算与设计。并对调速结构进行合理设计。本文根据传动锥轮的工作应力和材料疲劳强度 ,建立起锥面传动功率、锥轮直径与材料疲劳寿命及可靠度等因素之间的关系，合理设计锥轮的结构尺寸。关键词：无级变速器、摩擦式、钢球锥轮式、设计Design of ball-type CVTAbstract: This paper briefly describes the basic structure, design calculations, materials and

3、 lubrication knowledge of friction ball CVT, and theoretically bases on this as a continuously variable transmission design. This design adopts the method of steel ball as an intermediate drive component, and changing the working radius of the active side and driven side to achieve the continuous variation of the output shaft speed cone wheel CVT ball, which composes steel ball, active cone wheel, driven wheels and the inner cone. Input shaft inputs power to drive the same speed active cone whee

4、l rotation, and through the ball friction to drive the inner cone and wheel drive, and then through the driven wheel cone, V-shaped groove automatic compression devices of drive the output shaft will output power, and adjusting the ball axis tilt angle can achieve the purpose of changing speed. The design is for the constant power output characteristics, and output rotating speed is lower than input rotating speed constantly, used in low speed for high torque drive. This paper analyzes the worki

5、ng principle and force relations of the main, driven wheel, steel ball and outer ring in the transmission process. Through force relationship analysis, we calculate and design on the input shaft, output shaft, cover, pressure plate, active recovery rate, the driven bevel wheel, turbine disc, etc on account of specific parameters, and reasonably design the speed controlling structure, the drive cone wheel stress and material fatigue strength, This essay establishes a drive power cone rate, cone w

6、heel diameter, material fatigue life and relationship between reliability factors, and rationally design the size of cone wheel, according to work force and material fatigue life of the drive cone wheel.Keywords: continuously variable transmission, friction, steel ball cone wheel, design1绪论1.1研究背景及意义由机构或纯机械构件实现无级变速的称为机械无级变速传动，目前所具有的传动形式主要有摩擦式和脉动式两种。在机械设计基础理论中，机械传动的基本形式有摩擦传动、齿轮传动、带传动、链传动和机构传动等。摩擦式无级变速器的传动方式就是由这些基本的传动方式演变组合而成，脉动式无级变速器是由机构组合而成。CVT(CONSTANT VARIABLE TRANSMISSION)技术即无级变速技术，它采用传动带和工作直

7、径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配。常见的无级变速器有液力机械式无级变速器和金属带式无级变速器（VDT-CVT），目前国内市场上采用CVT的车型已经越来越多。机械无极变速器是一种传动装置，其功能特征主要是：在输入转速不变的情况下，能实现输出轴在一定范围内连续变化，以满足机械或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求：其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。综上所述，可以看出采用无极变速器，尤其是配合减速传动时进一步扩大其变速范围与输出转矩，能更好的适应各种工况要求，使之效能最佳，在提高产品的产量和质量。适应产品更换需要，节约能源，实现整个系统的机械化、自动化等各方面皆具有显著的效果。故无极变速器目前已成为一种基本的通用传动形式，应用于纺织、轻工、食品、包装、化工、机床、电工、起重运输矿山冶金、工程、农业、国防及试验等各类机械。1.2国内外机械无极变速器的研究现状 目前对无级变速的研究主要沿着以下几个方向：液力无级变速，电机调速和机械式无级变速。从研究与开发的领域来讲，液力与电机调速均可视为

8、对控制系统的研究，其可开发领域与机械式无级变速器相比比较小，在液力变速器方面有关磁流变液无级变速器原理的论述，指明虽然中间介质采用了一种特殊的材料，基本传动形式没有质的改变，电机调速局限性也很大。从机械式无级变速的发展历程来看，摩擦式无级变速器经过了直接传动式、中间元件式、进而还演变出了行星式无级变速器，在这一过程中，在每一个发展阶段，无级变速器的结构由简单到复杂，传动元件之间的接触面由简单的接触方式发展到为提高传动特性而改成更能相互适应的表面形状，加压和调速装置也在不断改进。后来随着机械材料和加工工艺的改进使带式和链式无级变速也得以广泛应用国内：我国最早是在一汽生产的CA770红旗轿车上装备了自动变速器。国内CVT的批量装车始于2003年, 目前正以递增的态势发展。在CVT 方面的研究我国尚处于起步阶段, 自 “九五” 期间开始, 轿车金属带式无级自动变速器的开发和研制已经被列入国家的重大科技攻关计划, 由吉林工业大学、 东北大学、 东风汽车公司合作, 共同承担并完成了这个攻关项目, 对CVT 技术进行实用化研究, 在CVT 传动机理、 CVT 控制策略、 CVT 数字建模与仿真等方面, 取得了一些突破性成果并成功试制出国内首台CV T 产品, 进行了台架实验和道路实验, 取得了一些宝贵的实验数据和开发经验, 目前该课题组仍在进行CVT 的开发研究工作。目前我国 CVT已进入使用阶段 ,据报道,一汽大众生产的大排量 6 缸内燃机(2. 8L)的奥迪 A6轿车上装备的带式无级变速器 CVT ,能传动功率为142 kW ,扭矩为 280 Nm ,已能达到轿车实用的要求。国外：CVT的历史与汽车的历史不相上下，早在1886年奔驰就将V型橡胶带式的CVT用在了奔驰汽车上。1958年，荷兰DAF公司研制成功双V型橡胶带式

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