自行車無級變速器的設計【含17張CAD圖紙和說明書】

自行車無級變速器的設計【含17張CAD圖紙和說明書】,含17張CAD圖紙和說明書,自行車,無級,變速器,設計,17,cad,圖紙,以及,說明書,仿單 自行車無級變速器 本 科 畢 業(yè) 論 文（設 計） 題目： 自行車無級變速器 學 院 姓 名 學 號 專 業(yè) 班 級 指導教 摘 要 無級變速器的傳動方式是指在某種控制的作用下，使機器的輸出軸轉(zhuǎn)速可在兩個極值范圍內(nèi)連續(xù)性變化。然而，無級變速器是這樣的一種裝置，它具有主動軸和從動軸，并能通過傳遞轉(zhuǎn)矩的中間介質(zhì)（固體、流體、電磁流）把兩根軸直接或間接地聯(lián)系起來，以傳遞動力。當對主、從動軸的聯(lián)系關(guān)系進行控制時，即可使兩軸間的傳動比發(fā)生變化（即在兩極值范圍內(nèi)連續(xù)而任意地變化）。 本設計在分析各種無級變速器和無級變速自行車的基礎上，把鋼球式無級變速器（XB型）進行部分改裝，從而形成了自行車的無級變速裝置。該裝置通過八個鋼球利用摩擦力將動力進行輸入和輸出，用兩根鋼繩拉伸調(diào)速，從而使自行車在0.8～1.25之間進行無級調(diào)速。實驗表明，無級變速器被用于自行車方面可以大大改善自行車的使用性能，方便廣大消費者使用。 關(guān)鍵字: 無級變速自行車；無級變速器；調(diào)速 Abstract Have no the class gearbox spread to mean under the function that is a certain to control, make the exportation stalk of machine turn soon can at two pole is worth the continuous variety in the scope of spread a way.But have no class gearbox is such a kind of device, it has active with from move two stalks, and can pass to deliver the middle of turning the Ju to lie quality(the solid, fluid and electromagnetism flows) to contact two stalks directly or indirectly to deliver power.When to lord, from move an axial contact relation to carry on a control, can immediately make spreading of 2 compare occurrence variety.(be worth to change in a row but at will inside the scope in two poles). Based on the analysis of various CVT and CVT bikes,in this dissertation ,we change some parts of the Kopp-XB CVT forming a new kind of CVT used to the bicycle .They are used to input or output the power through the friction and a pair of wire cable is also used to adjust the speed, so the speed can change between 0.8 and 1.25.This research shows that when the CVT are used in the bicycle ,they can significant improve the performance of bike so that all customers can use it convenient. Keyword: CVT bike ；CVT（Constant Variable Transmission）；Speed control. II 目 錄 摘 要 I Abstract II 1 緒 論 1 1.1 機械無級變速器的特征和應用 1 1.2 機械無級變速器的分類 2 1.3 研究的目的和意義 3 1.4 畢業(yè)論文設計內(nèi)容和設計 3 2 自行車無級變速器總體方案的選擇 5 2.1 鋼環(huán)分離錐式(RC型)無級變速器 5 2.2 鋼球內(nèi)錐式無級變速器 6 2.3 兩方案的比較和選擇 7 3 鋼球內(nèi)錐式無級變速器部分零件的 8 3.1 鋼球與主、從動錐輪的設計與計算 8 3.2 加壓盤的設計與計算 12 3.3 調(diào)速輪上變速曲線槽的設計與計算 13 3.4 輸入軸的設計與計算 15 3.5 輸出軸的設計與計算 22 3.6 自行車無級變速器的安裝 25 4 結(jié) 論 27 參 考 文 獻 28 5 致謝 29 1 1 緒 論 1.1 機械無級變速器的特征和應用 機械無級變速器是這樣的一種運動和動力裝置即：當輸入轉(zhuǎn)速為某一定值時，可以通過調(diào)整傳遞轉(zhuǎn)矩的中間機構(gòu)從而實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速在一定范圍里面連續(xù)性變化。調(diào)速機構(gòu)、變速傳動機構(gòu)和加壓裝置以及輸出機構(gòu)是機械無級變速器的四大主要機構(gòu)。 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、傳動效率較高，恒功率機械特性、滑動率小等是機械無級變速器具有的主要優(yōu)點，因為它所具有的這些優(yōu)點，從而它可以更好的滿足各種各樣的機械工作條件要求和關(guān)于對產(chǎn)品設計的需要，可以更好的適應整個系統(tǒng)的機械化和自動化的要求，結(jié)構(gòu)簡單，價格相對便宜、維修方便等也是它所具備的優(yōu)點。機械無級變速器它適用于很多領(lǐng)域，它可應用到生活中的非常多行業(yè)，有在P輸入不發(fā)生變化的條件下，當f工作阻力發(fā)生大小變化時從而需要通過調(diào)整n（轉(zhuǎn)速）的大小來產(chǎn)生相應的T(驅(qū)動力矩)者（比如食品行業(yè)中的攪拌機械，即需要隨著攪拌物料的f（阻力）、μ（粘度）增大而能相應的降低攪拌V（速度））；有為得到恒定的工作V(速度)或F(張力)時而需要調(diào)整n(轉(zhuǎn)速)大小者（比如紡織機械中的漿紗機需要調(diào)節(jié)n以確保恒定的F）；有為尋求最優(yōu)結(jié)果而需要通過對V(速度)調(diào)整者（比如對機械離心機進行試驗時而需要通過對V速度進行調(diào)整從而獲得最佳的分離效果）；有為節(jié)約能源從而需要對V(速度)進行調(diào)整者（如風機、抽水機等）；此外，還有為了實現(xiàn)自動或者程序控制的效果而需要通過按各種規(guī)律或不規(guī)律變化調(diào)節(jié)V（速度）等。 綜上所述，我們可以從中知道假如在減速傳動中采用無級變速器與之配合將可以使它的變速范圍和輸出轉(zhuǎn)矩進一步擴大，這樣的話將實現(xiàn)能量最大利用率和使之更好的達到各種工作條件的要求，使效果達到最好。機械無級變速器它可以使產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量得到很大的提高，對能源損耗具有非常好的減少作用，可以達到產(chǎn)品變換所要的要求，并且對整個機械系統(tǒng)的機械化、自動化等各方面都具有很明顯的促進作用。無級變速器在紡織、包裝、輕工、機床、化工、起重運輸?shù)V山冶金、機床、食品、電工、工程、農(nóng)業(yè)、國防及試驗等各類機械產(chǎn)業(yè)都具有廣泛的應用，它也逐漸成為一種基本的傳動形式。 1.2 機械無級變速器的分類 機械無級變速器可分為鏈式、摩擦式、脈動式和帶式四大類。 a．鏈式無級變速器：變速器的變速傳動機構(gòu)主要包括主動鏈輪、從動鏈輪以及套在它們上面的鋼制撓性鏈，主要通過摩擦力進行傳動，摩擦力鋼制撓性鏈條的工作平面（左右兩側(cè)面）與作為鏈輪的兩錐盤接觸來產(chǎn)生。為了實現(xiàn)無級變速傳動，則等價于使得傳動比r發(fā)生連續(xù)性變化，則只需要通過改變兩錐盤的d（軸向間距）來調(diào)整它們與鏈的接觸位置從而使R(工作半徑)發(fā)生變化。 由此可見，一般的利用鏈與鏈輪嚙合的鏈傳動機構(gòu)和該變速傳動機構(gòu)是不一樣的。制造有淺齒槽在錐盤接觸面上的滑片鏈變速器是現(xiàn)在應用最廣、最旗本的變速傳動機構(gòu)，淺齒槽可以使它具有使張緊力與滑動率減少的作用，這主要還是因為它與鏈條接觸時可以形成準嚙合式。 b．摩擦式無級變速器：該變速器主要是可以通過對主動元件和從動元件在接觸處的摩擦力的利用進行傳動，并且通過使它們在接觸處的工作半徑的改變，因為接觸處的速度是相等的，而它們的工作半徑不同，從而使的它們的角速度不同，可以實現(xiàn)無級變速。 但這種類型的變速傳動它又被叫為牽引傳動，因為它了不單單可以通過對摩擦力f的利用，還可以通過對潤滑油膜牽引力加壓設計利用進行傳動。但是事實上，牽引傳動現(xiàn)實情況下只有當它處于液體潤滑狀態(tài)時才能實現(xiàn)無級變速，但一般變速器大多數(shù)都只是處于混合潤滑狀態(tài)，實現(xiàn)不了液體潤滑狀態(tài)的條件要求，所以摩擦力f還是它的最主要的用于傳動的力。。 c．脈動式無級變速器：變速器的變速傳動機構(gòu)主要由3~5根連接桿機構(gòu)組成，或者是由凸輪與連桿和齒輪等機構(gòu)的組合而成，它的工作原理和連桿機構(gòu)的工作原理是相同的，當然為了使輸出軸了獲得可以連續(xù)的旋轉(zhuǎn)引得，從而使無級變速得到實現(xiàn)，輸出機構(gòu)（比如超越離合器）的配置也是必不可少的。 d．帶式無級變速器：該變速器和鏈式變速器具有很多的相似的地方，，它的變速傳動機構(gòu)是主要包括由作為主動帶輪、從動帶輪的面對錐盤和張緊在它上的傳動帶。它的工作原理：為了實現(xiàn)無級變速傳動，則等價于使得傳動比r發(fā)生連續(xù)性變化，則只需要通過改變兩錐盤的d（軸向間距）來調(diào)整它們與鏈的接觸位置從而使R(工作半徑)發(fā)生變化。 1.3 研究的目的和意義 如今，社會發(fā)展已經(jīng)開始由工業(yè)社會向后工業(yè)社會、信息社會進行過渡， 人們對“以人為本”、為人服務的宗旨越來越引起重視，因此，現(xiàn)在更加應該強調(diào)在以人為主體的前提條件下再結(jié)合當代現(xiàn)實情況下人們的衣食住行等一切生產(chǎn)活動和在生活中的各種綜合習慣，再在人機工程學的合理基礎上來對各種機械零部件進行設計和研究開發(fā)。自行車無級變速器是應該在符合人機工程學，以人為本的前提下研究設計出來的。所有的設計都離不開生活這個話題，生活的需求是產(chǎn)品設計的來源也是動力，所以應該在滿足人類需要和順應時代的發(fā)展這個方向?qū)ψ孕熊嚐o級變速器系統(tǒng)進行研究和設計。 要想贏得市場，贏得消費者的內(nèi)心，那么就必須得設計出這個時代所需要的產(chǎn)品，所以現(xiàn)在的企業(yè)要想在這個競爭力如此之大的社會占有一席之地，那么它就必須得順應時代的發(fā)展，滿足人們的需要，堅持以人為本，研究設計出更為人們所喜愛的變速傳動系統(tǒng)。毫無疑問，自行車企業(yè)行業(yè)應加大對自行車內(nèi)變速系統(tǒng)的發(fā)展力度，從而提高自身的市場競爭力。 1.4 畢業(yè)論文設計內(nèi)容和設計 畢業(yè)論文設計內(nèi)容：為了設計出最佳的方案，以男式自行車的各種參數(shù)和特點為設計前提，再之從中選出最恰當?shù)膫鲃颖萺，并通過對幾種方案的對比和選擇出最優(yōu)的設計方案；還有就是對自行車無級變速器的結(jié)構(gòu)進行設計和計算；并對關(guān)鍵部件進行強度和壽命校核。 畢業(yè)論文設計要求：傳動比范圍0.8～1.25；因為自行車本身的特點與現(xiàn)實情況，則必須得設計的變速器尺寸要盡量小，輕便；出于市場競爭力的情況在結(jié)構(gòu)設計時應使制造成本盡可能低；安裝拆卸要方便可行；要有勻稱，美觀的外形；要有靈活的調(diào)速，絕對不能再調(diào)整速度過程中一定不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，可以實現(xiàn)動態(tài)無級調(diào)速；還必須對關(guān)鍵部件滿足強度和壽命要求；畫零件圖和裝配圖。 1-1 總裝配圖 2 自行車無級變速器總體方案的選擇 自行車無級變速方式形式多樣，在此，我只挑選其中的兩種方案以作參考，對此進行比較，從而選出最優(yōu)方案。鋼環(huán)分離錐式(RC型)無級變速器和鋼球內(nèi)錐式無級變速器是我根據(jù)該設計的需要所想的比較合理的兩種方案，分別描述如下。 2.1 鋼環(huán)分離錐式(RC型)無級變速器 圖2-1 鋼環(huán)分離錐式(RC型)無級變速器 如上圖所示，環(huán)錐式無級變速器這是一種在早期生產(chǎn)應用的變速器，它主要依靠鋼環(huán)的彈性楔緊作用自動加壓而無需加壓裝置。由于采用兩軸線平行的長錐替代了兩對分離輪，并且通過移動鋼環(huán)來進行變速，所以結(jié)構(gòu)比較簡單?？梢驗樗哂蟹蛛x錐的錐度較小，故它的變速范圍比較小。 RC型變速器它是屬于升、降速型變速器，它的機械特性如下圖所示。技術(shù)參數(shù)為：傳動比變速比輸入功率 kw ，輸入轉(zhuǎn)速 ,傳動效率η＜85% 。主要用于用于機床和紡織機械等. 下圖是RC型變速器的機械特性： 圖2-2 RC型變速器的機械特性 2.2 鋼球內(nèi)錐式無級變速器 1、9 輸入，輸出軸 2、3、4 加壓裝置 5、7 主從動錐輪 6 傳動鋼球 8 調(diào)速輪 圖2-3 鋼球內(nèi)錐式無級變速器 如圖所示，輸入軸1使機械動力傳入，通過自動加壓裝置2，3，可以帶動主動錐輪輪5進行同速轉(zhuǎn)動，再經(jīng)過一組（6個）鋼球6利用摩擦力帶動從動錐輪7，再通過自動加壓裝置驅(qū)動輸出軸9轉(zhuǎn)動，將運動輸出。傳動鋼球的支承軸心軸的兩端，嵌裝在支持盤和調(diào)速輪8的徑向弧行槽內(nèi)，并穿過調(diào)速輪8的曲線槽；通過調(diào)速輪上的兩根鋼繩的拉伸從而帶動調(diào)速輪轉(zhuǎn)動，從而調(diào)速轉(zhuǎn)動。使支持鋼球的心軸的軸線的傾斜角發(fā)生變化是由于曲線槽的作用，造成鋼球與兩錐輪的r改變，從而造成輸入輸出的轉(zhuǎn)速比發(fā)生連續(xù)性變化。其動力范圍為： 此種變速器應用廣泛。 8組曲線槽均勻分布在從動調(diào)速輪8的端面上，故鋼球也有8個，因為曲線槽上安裝心軸，心軸上再放一個鋼球，故曲線槽數(shù)與鋼球數(shù)相等。阿基米德螺旋線又稱為等速曲線，故該曲線槽形即為阿基米德螺旋線，因為阿基米德螺旋線很難加工出來和畫出來，它也可以近似的用圓弧代替。當拉動調(diào)速輪上的兩根鋼繩的時候從而可以帶動調(diào)速輪的轉(zhuǎn)動，從而迫使傳動鋼球軸心軸繞鋼球6的軸心線擺動，傳動輪5以及從動輪7與鋼球6的接觸半徑發(fā)生變化，實現(xiàn)無級調(diào)速。如下圖所示： 圖2-4 鋼球內(nèi)錐式無級變速器變速示意圖 2.3 兩方案的比較和選擇 結(jié)構(gòu)比較簡單，使用參數(shù)較滿足我們這次設計的要求是鋼環(huán)分離錐式(RC型)無級變速器所具有的特點，但是可能在調(diào)整速度的過程中，想到將如何使鋼環(huán)移動具有很大的難度，必須利用精密的裝置，假設這種裝置在自行車應用，這將使得成本會大大的提高，故明顯不合理。 結(jié)構(gòu)也相對比較簡單，清晰明了的原理，比較符合設計要求的各項參數(shù)，且鋼球轉(zhuǎn)動靈活，不需要增加精密的裝置，緊湊、對稱的結(jié)構(gòu)，加工方便則是鋼球內(nèi)錐式無級變速器的優(yōu)點，所以可選擇此變速器。只是選用在這種變速器裝置上還需要對該裝置進行部分更改。 8個鋼球是我們選用的，機械設計手冊第四冊可以查到關(guān)于曲線槽參數(shù)的設計，一個曲線槽跨度是900，也就是說自行車從最大傳動比調(diào)到最小傳動比，需要將其轉(zhuǎn)過900，我們想到了將它們改為鋼繩拉伸使得調(diào)速輪傳動，以用來調(diào)速。但拉鋼繩時將使得調(diào)速輪轉(zhuǎn)動，當鋼繩拉長80mm（0.25*π*d）時，調(diào)速輪將轉(zhuǎn)動90度，符合設計要求。 3 鋼球內(nèi)錐式無級變速器部分零件的 鋼球內(nèi)錐式無級變速器的零件設計和計算主要涉及主﹑從動錐輪，加壓盤，調(diào)速齒輪上變速曲線槽，輸入軸，輸出軸等部分的設計和計算，以下分別介紹以上內(nèi)容。 3.1 鋼球與主、從動錐輪的設計與計算 3.1.1 確定校核功率與轉(zhuǎn)速 設計的無級變速器的變速范圍是：0.8～1.25； 采用：額定輸入轉(zhuǎn)速 n1=100 r/min； 額定輸出轉(zhuǎn)速n2 =n1*（0.8～1.25）=80～125 r/min； 輪胎直徑：d1=560 mm； 騎車人的質(zhì)量：m人=65 kg； 自行車的質(zhì)量：m車=20 kg； 用來校核。 則輸出速度 查《機械設計手冊》可知；自行車輪胎是橡膠輪胎，它與混凝土地面的摩擦因素 則最大輸出功率： = = 305.7 無級變速器的傳動效率查表可?。? 則最大輸入功率： 則選用 校核 3.1.2 求傳動參數(shù) 圖3-1 無級變速器的幾何尺寸 由傳動比I=0.8～1.25 可求鋼球支軸的極限轉(zhuǎn)角 θ （取錐輪錐角α=45ο） 增速方向 θ1=|α-arctan Imax|=|45ο-arctan 1.25|=6.34ο 減速方向 θ2=|α-arctan Imin|=|45ο-arctan 0.8|=6.34ο 傳動比 變速比 鋼球轉(zhuǎn)速 3.1.3 鋼球直徑dq的確定 鋼球直徑dq（mm）按點接觸強度計算： ① 因為自行車變速器應該盡量體積小，則應使鋼球的體積盡量小，則鋼球選用個數(shù)在正常工作的情況下應盡量多選，現(xiàn)取鋼球數(shù)z=8； 由《機械無級變速器》書中表1.10-5可取 =2.05 選鋼球材料為GCr15，由表1.10-4可取 μ=0.1 ； 則由： 查表1.10-1可知： 則根據(jù)線性法則可得： 取 而由上可知P1=0.4KW，η變=0.86，n1=100 r/min，Imin =0.8 由上數(shù)據(jù)帶入①式可得： 選取dq=30mm，鋼球數(shù)z=8; 3.1.4 主要幾何尺寸 鋼球間距必須大于0，即： 則 可得 可取D1=110 mm；此時： 則主從動錐輪的工作直徑 ； 鋼球的中心圓直徑 內(nèi)環(huán)工作直徑 錐輪距 圖3-2 主從動錐輪 3.2 加壓盤的設計與計算 加壓盤的直徑 取 加壓鋼球直徑 mm 取鋼球=10mm ，，取鋼球個數(shù)m=8個 加壓盤V形槽升角： 則 : 每個鋼球受到的軸向壓緊力 ： 鋼球壓緊的強度（MPa）： （其中） 蝶形彈簧預緊力為200N （一般為100N～500N）,結(jié)構(gòu)設計如下圖所示： 圖3-3 加壓裝置 圖3-4 加壓裝配圖 3.3 調(diào)速輪上變速曲線槽的設計與計算 槽的張角為 ，取 。 變速曲線槽的槽形曲線應為阿基米德螺旋線，但也可用圓弧代替，當選用圓弧計算時，中心線上三個特殊點A、B、C的極坐標（以O為極點）分別為： 當，； （其（取=10），則?。? 當時， 當 時 用通過三點作圓弧的方法確定槽圓弧曲線的半徑R和中心 要求傳動比與調(diào)速輪轉(zhuǎn)角呈線性變化，則槽形曲線方程為： = （其中：= =（）） 由時， 則可取調(diào)速輪 圖3-5 調(diào)速論 3.4 輸入軸的設計與計算 3.4.1 由上可知：輸入軸上傳遞的功率為 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 3.4.2 求作用于錐輪的正壓力Q 如圖所示， 圖3-6 正壓力計算示意圖 由力學平衡知識可得：輪胎所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與鋼球摩擦所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應相等，則可得平衡方程： 由上數(shù)據(jù)帶入可得：=18962Nmm 單個錐輪上受到的軸向力=徑向力=632sin 3.4.3 初步確定軸的最小直徑 先按《機械設計手冊》表38.3-1初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，又知軸為空心軸，則根據(jù)表38.3-2，取=110，由，最小顯然是在Ⅰ-Ⅱ和Ⅷ-Ⅸ 取=0.87，此時=1.3，于是得： 則可取=24mm 則根據(jù)，可知=20.88mm 又因為在Ⅰ-Ⅱ和Ⅷ-Ⅸ裝有軸承，根據(jù)自行車現(xiàn)在所用軸承大多數(shù)是深溝球軸承，則在此處選用深溝球軸承61800，其尺寸為,固合理 則主軸在此處的直徑為10mm。 3.4.4 軸的結(jié)構(gòu)設計 3.4.4.1 輸入軸的結(jié)構(gòu)設計 圖3-7 輸入軸 3.4.4.2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1） 由上可知取=24mm，在Ⅰ-Ⅱ，Ⅱ-Ⅲ分別裝有軸承61800和飛輪，飛輪與軸配合的轂孔長度=10mm,而B=5mm，則可取=18mm 2） 為了滿足飛輪的軸向定位要求，Ⅱ-Ⅲ軸段右端需制出一軸肩，故取 Ⅲ-Ⅳ段的直徑=28mm（軸肩高h=（0.007~0.1）d=（1.68~2.4），取h=2mm），左端用圓螺母定位。 3） 初步選擇滾動軸承，因軸承主要承受徑向力而只承受少量軸向力，故選用單列深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)=28mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基游隙組，標準精度級的單列深溝球軸承61806型，其尺寸為，故=30mm，=7mm。右端采用軸環(huán)定位，軸肩高度h=（0.007~0.1）d=（2.1~3）mm，現(xiàn)取h=2.5mm。則軸環(huán)處直徑=35mm，而軸環(huán)寬度b 1.4h=3.5mm?，F(xiàn)取=4mm。 4） 軸承端蓋的總寬度為8mm（由無級變速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與飛輪右端面間距離L=12mm。故取=20mm。 5） 由上可知加壓盤處的直徑=66mm，安裝厚取為14mm。故可取安裝加壓盤處軸段=28mm，=14mm。 6） Ⅶ-Ⅸ段需安裝碟形彈簧和錐輪（摩擦輪）還有軸承，應略小于，且在上安裝的蝶形彈簧應選用序列C，其尺寸為。故取=25.4mm。錐輪（摩擦輪）的厚度）選用10mm，調(diào)整墊圈厚取為4mm，而錐輪與加壓盤之間還有加壓鋼球，且=10mm，則Ⅶ-Ⅸ段應略大于10+2+10=22mm，可取=25mm。 3.4.4.3 軸上零件的周向定位 飛輪與軸的周向定位采用平鍵連接。加壓盤與軸的周向定位采用花鍵連接，錐輪（摩擦輪）空套在軸上。按=24mm，由《機械設計》表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為8mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇飛輪輪轂與軸的配合為；而加壓盤與軸的連接采用矩形花鍵連接，根據(jù)=28mm，=14mm，選用花鍵尺寸為，長取L=10mm 滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 3.4.4.4 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機械設計》書中表15-2，取軸端倒角為1.0mm，各各軸肩的圓角半徑通過參考表15-2，和便于加工原則，都選取R=1.0mm。 3.4.5 求軸上載荷 軸向主要承受徑向載荷作用，故可用徑向載荷來校核 左右兩端軸承的距離為18+20+7+4+14+25-5=83mm 飛輪壓軸力方向與左端軸承的距離為18- - =10.5mm 圖3-8 壓軸力受力模型 3.4.5.1 計算壓軸力 選定鏈條型號和節(jié)距 查《機械設計》表9-11,9-13，單排鏈 =100r/min 由和的值查《機械設計》圖9-11，的可選10A-1，鏈條節(jié)距p=15.875 mm 故 所以 所以 (鏈條水平布置時的壓軸力系數(shù)) 3.4.5.2 求軸上最大彎矩 由平衡方程可得 則 則 計算最大彎矩 3.4.6 校核扭矩 3.4.7 鍵強度的校核 平鍵的尺寸為 ，鍵槽軸深t=3.0mm， k=h-t=3mm 滿足條件。 花鍵校核 其中： 為載荷分配不均系數(shù)，取0.8 花鍵齒數(shù) z=6 齒的工作長度 L=10mm 花鍵齒側(cè)的工作高度 h=2mm 花鍵的平均直徑 =（28+32）/2mm=30mm 花鍵的連接情況是：使用或制造情況不良，齒面經(jīng)熱處理，故滿足要求。 圖3-9 輸入軸圖形 3.5 輸出軸的設計與計算 3.5.1 輸出軸上的傳遞功率為 轉(zhuǎn)速 于是轉(zhuǎn)矩 3.5.2 求作用于錐輪（摩擦輪）的正壓力Q 由前計算可知： 單個錐輪上受到的 3.5.3 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，又知軸為空心軸，則根據(jù)表38.3-2，取=110，由，最小顯然是在Ⅰ-Ⅱ段處，取=0.87，此時=1.3，于是得： 3.5.4 軸的結(jié)構(gòu)設計 圖3-10 輸出軸 輸出軸Ⅰ-Ⅴ段應該與輸入軸的Ⅸ-Ⅴ段完全相同。只有Ⅴ-Ⅶ段不一樣，輸出軸Ⅴ-Ⅶ裝的是后輪和和軸承。這樣設計便于統(tǒng)一加工，由此可知輸出軸=35mm，則可取=30mm，其后輪厚度取=12mm，Ⅴ-Ⅶ段應略小于，故可取=11mm.其后輪與軸的周向定位采用平鍵連接，由查《機械設計》表6-1查得平鍵截面,長度取8mm。 3.5.5 求軸上的載荷 兩左右兩端軸承距離為： 25+14+4+11-5=49mm 后輪作用力與右端軸承的距離為：11-6-2.5=2.5mm 圖3-11 壓軸力受力模型 根據(jù)平衡方程可得： 則 3.5.6 計算最大彎矩 3.5.7 校核扭矩 所受扭矩： 故校核安全。 3.5.8 鍵強度的校核 平鍵的尺寸為 ，鍵槽軸深t=3mm，k=h-t=3mm 滿足條件。 花鍵校核 其中： 為載荷分配不均系數(shù)，取0.8 花鍵齒數(shù) z=6 齒的工作長度 =10mm 花鍵齒側(cè)的工作高度 h=2mm 花鍵的平均直徑 =（28+32）/2mm=30mm 花鍵的連接情況是：使用或制造情況不良，齒面經(jīng)熱處理，故滿足要求 圖3-12 輸處軸圖形 3.6 自行車無級變速器的安裝 為了滿足自行車的穩(wěn)定性，無級變速器應安裝在自行的后輪中間，則無級變速器的主軸兩端安裝在自行車的后輪的兩端，輪胎鋼繩安裝在變速器上。變速器的調(diào)速鋼繩連接在自行車的把手上，通過旋轉(zhuǎn)把手來拉動傳動鋼繩，從而轉(zhuǎn)動調(diào)速輪，實現(xiàn)無級變速。 圖3-13 變速器安裝示意圖 自行車后輪與輸出軸的安裝方式如上圖所示，無級變速器安裝在1、2上，通過螺母來壓緊。 4 結(jié) 論 這次關(guān)于自行車無級變速器的設計使我真正通過理論聯(lián)系了實際、深入了解設計概念和設計過程，這對于我的機械設計的綜合素質(zhì)的提高具有很大幫助。通過這幾個月的設計實踐，也使我對機械設計有了更多的了解和認識。 在設計過程中存在的問題：1）對部分零件的結(jié)構(gòu)尺寸和安裝尺寸的掌握不夠準確；2）設計中應對突然出現(xiàn)的問題的解決不及時徹底。3） 設計時對于調(diào)速機構(gòu)的設想過于理想化。4） 對于零件安裝配合公差沒有實際經(jīng)驗。 進一步研究的展望：1）對各個部件進行優(yōu)化設計，使各部分的功能達到最優(yōu)。2）對各零件的尺寸的選用更加合理。3) 對零件的設計盡量考慮到簡化制造生產(chǎn)難度。4）使產(chǎn)品更加簡單化，尺寸更加和實際相符合。 參 考 文 獻 [1]濮良貴．機械設計[M].第八版．北京：高等教育出版社，2006. [2]孫恒.陳作模.機械原理[M].第六版.西安:高等教育出版社,2000. [3]徐灝.機械設計手冊[M].第三卷.北京:機械工業(yè)出版社, 1991. [4]吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].第三版.北京:高等教育出版社,2006. [5]劉鴻文.材料力學[M].第五版.北京:湖高等教育出版社, 2011. [6]周有強.機械無級變速器[M].北京:機械工業(yè)出版社, 2001. [7]何銘新，錢可強，徐祖茂.機械制圖[M]第六版.北京:高等教育出版社,2010. [8]葛志淇.機械零件設計手冊[M].天津:冶金工業(yè)出版社,1980. [9]王伯平. 互換性與測量技術(shù)[M]第三版.北京：機械工業(yè)出版社，2008. [10]機械設計手冊編委會.減速器和變速器[M].第四版.北京.機械設計出版社.2007. [11]麥智生.自行車無級變速器[J].中國自行車. （第2期）.2002. [12]周有強.崔學良.董志峰.機械無級變速器發(fā)展概述[J].機械傳動. (第1期). 2005. 5 致謝 大學四年生活一晃而過，驀然回首，心中倍感充實，每當我向完成這篇論文邁進了一步的時候，心中頓時欣喜許多。本研究是在導師康麗春老師的悉心指導下完成，在論文選題和論文撰寫方面，康老師都傾注了大量的心血。真心的感謝導師在生活和研究等方面給予我的關(guān)心和支持。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、忘我的科研精神和淵博的學識深深的影響著我，激勵著我，使我在個人的精氣神上有很大的提高。 特別感謝我的論文指導老師康麗春老師，每當回想起當在設計過程中因自己知識面的狹窄，而多次跑去向老師請教，老師為我解惑的時候，真的非常感謝康老師。康老師是個非常認真負責的好老師，在她的指導下，我學到了很多專業(yè)知識和更多的思維方式。 感謝我的同窗隊友們，和你們一起給我留下了許多美好的記憶,我相信這些記憶將永存心中! 感謝所有給予我關(guān)心、支持和幫助的老師、親人、同學、朋友們，祝大家永遠幸?？鞓?同時也感謝，在座的各位老師，在百忙之中給予我時間答辯，謝謝！ 29