自行車用無級變速器結構設計

1、word目錄1 緒 論31.1 機械無級變速器的概述及應用31.2無級變速器的分類31.3機械無級變速器的開展41.4 無級變速自行車研究現狀61.5 畢業(yè)論文設計內容和要求72鋼球行星式無級變速器的總體方案選擇92.1采用螺旋傳動實現球架的左右移動92.2依靠左右推動實現球架的移動102.3兩方案的選擇與比擬103鋼球行星式無級變速器局部零件的設計計算113.1 鋼球的設計計算113.2鋼球支軸轉角的設計計算123.3軸槽的長度及卡盤的傾斜角的設計計算133.4 軸的設計計算143.4.1 軸的選材及最小直徑的計算143.4.2 軸的結構設計153.4.3 軸的校核163.5 滾動軸承的選擇

2、183.6 自行車無級變速器的安裝194 鋼球行星式無級變速器的變速原理論證204.1 關于本文的無級變速器204.2 無級變速的運動結構分析20無級變速的運動204.2.2 變速原理分析225 結論23參考文獻24致謝25外文翻譯26.word自行車用無級變速器結構設計 摘 要無級變速器傳動是指在某種控制的作用下，使機器的輸出軸轉速可在兩個極值范圍內連續(xù)變化的傳動方式。而無級變速器是這樣的一種裝置，它具有主動和從動兩根軸，并能通過傳遞轉矩的中間介質固體、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)系關系進行控制時，即可使兩軸間的傳動比發(fā)生變化在兩極值范圍內連續(xù)而任

3、意地變化。本文在分析各種無級變速器和無級變速自行車的根底上，把鋼球外錐式無級變速器進行局部改裝，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輸出，用一對斜齒輪進行分度調速，從而使自行車在0.751.22之間進行無級調速。研究說明：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，方便廣闊消費者使用。關鍵字: 無級變速自行車 無級變速器 調速The design of the CVT on bicycle Abstract Have no the class gearbox spread to mean under the function that is a

4、 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 q

5、uality(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 th

6、e scope in two poles).Based on the analysis of various CVT and CVT bikes,in this dissertation ,we change some parts of the Kopp-B 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 helical gears is also used to adjust the

7、speed, so the speed can change between 0.75 and 1.22.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 Speed control.word1 緒 論1.1 機械無級變速器的概述及應用機械無級變速器是一種傳動裝置，是在輸入轉速一定的情

8、況下實現輸出轉速在一定范圍內連續(xù)變化的一種運動和動力傳遞裝置，由變速傳動機構、調速機構及加壓裝置或輸出機構組成。機械無級變速器轉速穩(wěn)定、滑動率小、具有恒功率機械特性、傳動效率較高，能更好地適應各種機械的工況要求及產品需要，易于實現整個系統(tǒng)的機械化、自動化，且結構簡單，維修方便、價格相對廉價。機械無級變速器的適用范圍廣，有在驅動功率不變的情況下，因工作阻力變化而需要調節(jié)轉速以產生相應的驅動力矩者如化工行業(yè)中的攪拌機械，即需要隨著攪拌物料的粘度、阻力增大而能相應減慢攪拌速度；有根據工況要求需要調節(jié)速度者如起重運輸機械要求隨物料及運行區(qū)段的變化而能相應改變提升或運行速度，食品機械中的烤干機或制藥機械

9、要求隨著溫度變化而調節(jié)轉移速度；有為獲得恒定的工作速度或張力而需要調節(jié)速度者如斷面切削機床加工時需保持恒定的切削線速度，電工機械中的繞線機需保持恒定的卷繞速度，紡織機械中的漿紗機及輕工機械中的薄膜機皆需調節(jié)轉速以保證恒定的張力等；有為適應整個系統(tǒng)中各種工況、工位、工序或單元的不同要求而需協(xié)調運轉速度以及需要配合自動控制者如各種各樣半自動或自動的生產、操作或裝配流水線；有為探求最正確效果而需變換速度者如試驗機械或離心機需調速以獲得最正確別離效果；有為節(jié)約能源而需進行調速者如風機、水泵等；此外，還有按各種規(guī)律的或不規(guī)律的變化而進行速度調節(jié)以及實現自動或程序控制等。綜上所述?？梢钥闯霾捎脽o級變速器，

10、尤其是配合減速傳動時進一步擴大其變速范圍與輸出轉矩，能更好的適應各種工況要求，使之效能最正確，在提高產品的產量和質量，適應產品變換需要，節(jié)約能源，實現整個系統(tǒng)的機械化、自動化等各方面皆具有顯著的效果。故無級變速器目前已成為一種根本的通用傳動形式，應用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機床、電工、起重運輸礦山冶金、工程、農業(yè)、國防及試驗等各類機械。1.2 無級變速器的分類機械無級變速器分為剛性式、行星式、鏈式、帶式和脈動式四大類。（1） 摩擦式無級變速器 由剛性傳動元件組成，不調速時各傳動件的回轉軸線位置固定不變。它具有結構簡單、形式多樣的特點。它分為有中間滾輪與無中間滾輪兩大類，前者有較大的調速

11、比Rb1620，后者的Rb6。為提高功率體積比常采用多中間體的分匯流傳傳動方式。對于既升速又降速的變速裝置一般需用兩套加壓裝置。傳動件接觸區(qū)可設計成初始點或線接觸的結構，前者承載能力稍差，但相對滑動較小，并能補償受力變形及加工裝配等誤差；后者承載能力較高，但對制造和裝配要求較高。（2） 行星式無級變速器 具有作行星運動的中間滾動體，依靠滾動副間的牽引摩擦力，通過改變太陽輪或行星輪的工作半徑來實現變速的無級變速器。其傳動原理與一般錐齒輪行星輪系很相似，但沒有輪齒因而工作半徑在運動過程中可以調整。 由于上述傳動原理 的特點，使行星無級變速器的結構、性能與剛性式無級變速器不同。行星無級變速器的共同特

12、點：1、變速范圍較寬廣；2、輸出轉速恒低于輸入轉速；3、輸出特性好；4、采用多行星輪分匯流傳動；5、結構緊湊，加壓和調速操縱機構比擬簡單。（3） 鏈式無級變速器 通過兩相對錐輪之間形成楔形夾槽，夾持著特殊結構的變速傳動鏈，依靠壓緊力使鏈和鏈輪形成力或準形封閉運動副，依靠摩擦力來傳遞動力，它屬于鋼質撓性變速傳動，其功率和磨損率分別是帶傳動的11倍和1/3。所以結構緊湊、壽命長。（4） 帶式無級變速器 其結構簡單、制造容易、工作平穩(wěn)、能吸收振動、易損件少、帶的更換方便；因而是機械無級變速器中廣泛應用的一種；其缺點是外形尺寸較大而變速范圍較小。它由主、從動錐帶輪、緊套在兩輪上的帶、調速操縱機構和加壓

13、裝置等組成。當主動輪轉動時，借帶與錐輪間的摩擦力驅動從動輪并傳遞動力；通過調速操縱機構改變帶在錐輪上的位置，使主、從動輪的工作半徑改變，以到達無級變速的目的。（5） 脈動式無級變速器 由連桿機構與單向超越禮盒器組成的變速器。它通過調速機構來改變連桿機構中某一構件的長度，以形成構件間新的尺寸比例關系，使搖桿獲得不同的擺角，通過超越離合器使輸出軸的轉速發(fā)生變化，從而到達無級變速的目的。1.3 機械無級變速器的開展無級變速器分為機械無級變速器，液壓傳動無級變速器，電力傳動無級變速器三種，但本設計任務要求把無級變速器安裝在自行車上，所以一般只能用機械無級變速器，所以以下重點介紹機械無級變速器。機械無級

14、變速器是適合現今生產工藝流程機械化自動化開展以及改善機械工作性能的一種通用傳動裝置。它的研制在國外已有百余年的歷史，初始階段受條件限制，進展緩慢。直到20世紀50年代以后，一方面隨著科學技術的開展，在材質、工藝個潤滑方面的限制因素相繼解決，另一方面隨著經歷開展，需求迅速增加，相應地促進了機械無級變速器的研制和生產，使各種類型的系列產品快速增長并獲得了廣泛的應用。國內機械無級變速器在二十世紀六十年底前后起步，根本上時作為一些專業(yè)機械。如紡織、機床及化工機械等的配套零部件，由專業(yè)機械廠進行仿制和生產，品種規(guī)格不多，產量不大。直到八十年代中期以后，大量引進國外各種先進設備，工業(yè)生產現代化以及自動流水

15、線的迅速開展，對機械無級變速器在品種、規(guī)格和數量方面的需求都大幅度增加。在這種形勢下，專業(yè)廠開始建立并進行規(guī)?；a，一些高等院校也開展了這方面的研究工作，短短幾十年時間，系列產品已包括機械無級變速器現有的摩擦式、鏈式、帶式、和脈動式四大類及其各種主要結構型式，初步滿足了生產開展的需求。與此同時，無級變速器專業(yè)協(xié)會、行業(yè)協(xié)會及情報網等組織相繼建立。定期出版網訊及召開學術信息會議進行交流。自90年代以來，我國先后制定的機械行業(yè)標準共14個：(1)JB/T 5984-92 寬V帶無級變速裝置根本參數 (2)JB/T 6950-93 行星錐盤無級變速器 (3)JB/T 6951-93 三相并聯(lián)連桿脈

16、動無級變速器 (4)JB/T 6952-93 齒鏈式無級變速器 (5)JB/T 7010-93 環(huán)錐行星無級變速器 (6)JB/T 7254-94 無級變速擺線針輪減速機 (7)JB/T 7346-94 機械無級變速器試驗方法 (8)JB/T 7515-94 四相并列連桿脈動無級變速器 (9)JB/T 7668-95 多盤式無級變速器 (10)JB/T 7683-95 機械無級變速器 分類及型號編制方法 (11)JB/T 7686-95 錐盤環(huán)盤式無級變速器 (12)JB/T 50150-1999 行星錐盤無級變速器 質量分等 (13)JB/T 53083-1999 三相并聯(lián)連桿脈動無級變速器

17、 質量分等 (14)JB/T 50020-×××× 無級變速擺線針輪減速機產品質量分等 報批稿現在，機械無級變速器從研制、生產、組織管理到情報網信息各方面已組成一較完整的體系，開展成為機械領域中一個新型行業(yè)。 1.4 無級變速自行車研究現狀自行車開展到現在已經有傳統(tǒng)的自行車演變成無級變速自行車，現代的無級變速自行車可謂是形式多樣，五花八門，以下是當今社會上存在的局部無級變速自行車。 (1)人力腳踏式無級變速自行車 一種人力腳踏式無級變速自行車，在自行車車架兩側面的中軸上，安裝有錐面相對的變速輪盤組成的主動輪，主動輪兩側安裝有腳蹬兩變速輪盤輪沿掛有三角皮帶

18、，兩盤面間安裝有壓縮彈簧；在車架的前斜梁上，安裝有由變速桿操縱可前后移動的挺桿，挺桿的近變速輪盤端安裝有可使兩變速輪盤靠近或別離的插件；在自行車后軸上的后輪輪輻兩側面支承有附輪，附輪的外沿輪面設有三角皮帶槽，附輪的內側設有帶動后輪單向轉動的棘齒；車架后斜梁上在三角皮帶上方安裝有可推壓三角皮帶張緊的張緊輪。自行車的行走和變速不用成組鏈輪和鏈條傳動，本錢低、重量輕，可實現無級變速，速度轉換快，速比大。(2)無鏈無級變速自行車 一種無鏈條傳動，可隨意變換車速的自行車。該自行車包括車輪、把手、三角架和踏拐等，橫梁左端設有后齒輪、大齒輪和正反齒輪，橫梁右端設有中軸齒輪，齒輪與拐軸齒輪嚙合，偏心連桿的上端

19、和杠桿的右端同軸裝在定位槽板的滑槽中，杠桿的左端與齒條連接，齒條與正反齒輪嚙合，橫梁上方設有拉簧、活動支架和鋼絲拉索。該自行車結構簡單，調速方便靈活，經久耐用，適合各種型號。(3)前置往復式無級變速自行車 針對自行車的驅動、乘座和避震進行改良。包括：乘騎者坐靠休閑式椅，兩腳蹬踏前置的兩個懸搖桿曲柄，可進行弧形的曲線往復運動，用腳掌面的蹬踏角度或用手直接調動搖桿上力臂的長短實現無級變速，高效能的帶動撓性件驅動后輪；還包括裝卸方便且不互換的休閑式座椅和防落物防盜的可帶走座椅；簡化的全避震使乘坐舒適并使貨架攜帶的物品減小了顛簸(4)低座無級變速自行車 是由低矮形車架把一個作驅動的前輪和一個作導向的后

20、輪連接在一塊的自行車，帶靠背的座椅安裝在車架中部，騎行者可斜躺著坐在座椅上，兩腿放在前輪二側。杠桿式曲柄無級傳動裝置固定在前輪的前上方，通過左右曲柄桿上的滑塊鉸接鏈條交替?zhèn)鲃忧拜?。操縱把手裝于前輪的正上方，由鋼絲繩牽引后輪轉向。這樣就不會干擾車子的方向操縱。由于降低了座位高度，減少了空氣阻力。采用杠桿式曲柄無級傳動裝置，適應人體功能的要求。(5)便攜式高平安型無級變速自行車 一種新式樣的自行車。其特征是由行走機構，車椅式直立車龍頭轉向機構，杠桿式無級變速驅動機構。適用于交通擁擠，樓層高，住房緊，停放車輛不便的都市區(qū)。本裝置是由足踏杠桿式無級變速機構，車架可橫向折疊，驅動大車輪在前面，導向小車輪

21、在后邊的行走機構與帶靠背車坐椅式的直立車龍頭轉向機構組成的自行車裝置。該裝置形體式樣，較為奇特但騎行舒適，更平安，并能折疊便攜帶。(6)純滾動式四個檔位無級變速自行車 一種純滾動式四個檔位無級變速自行車，其中在中軸上的中心齒輪嚙合連接有一級行星輪和二級行星輪，中心齒輪的兩側分別套裝有推動盤，一側固定在腳蹬輪軸上，另一側固定在鏈輪上；二級行星輪和中心齒輪為棘輪總成與鏈輪嚙合連接，在中軸和后軸的車架體上固定有座盤，座盤上固定有升降檔位彈簧；在座盤上固定連接有自鎖離合器總成，自鎖離合器總成滾動套裝在停轉盤上，停轉盤固定在中軸和后軸上；在中軸和后軸的自鎖離合器總成上裝有移動升降檔位拉桿。隨時變增減速檔

22、位，對自行車零部件無影響，制造簡單，性能可靠，操作簡單，使用方便。(7)帶傳動無級變速自行車 一種無級變速自行車，改良了現有自行車的動力傳動機構。該自行車的動力傳動機構包括以下部件：小動輪、小定輪、小動輪撥叉，小動輪、大動輪、大定輪、大動輪撥叉，大動輪、型傳動帶、型帶張緊裝置、調速器、閘線、飛輪，飛輪由飛輪軸套、飛輪底座、滾柱、滾珠構成。其特征在于自行車的動力傳動機構包括以下部件：小動輪、小定輪、小動輪撥叉，小動輪、小定輪呈錐形，兩輪大小形狀一致，錐面相對，組成帶有形溝槽的小傳動輪，與自行車后軸上的飛輪軸套固定連接，小動輪在撥叉控制下沿軸滑動；大動輪、大定輪、大動輪撥叉，大動輪、大定輪也呈錐形

23、，兩輪大小形狀一致，錐面相對，組成帶有形溝槽的大傳動輪，固定在自行車中軸上，大動輪在撥叉控制下沿軸滑動；型傳動帶、型帶張緊裝置、調速器、閘線、飛輪，型傳動帶鑲在大小輪的溝槽中；型帶張緊裝置裝在后軸上，其支承輪支撐傳動帶；調速器裝在車把附近，與閘線連接，閘線帶動調節(jié)大小動輪位置的撥叉；飛輪由飛輪軸套、飛輪底座、滾柱、滾珠構成，裝在后軸上，靠緊小傳動輪，飛輪軸套與小傳動輪固定連接，飛輪底座與后軸固定連接，飛輪軸套內還設有流線型的槽，滾柱放置在槽內。 這種無級變速自行車通過帶傳動來實現自行車的無級變速，傳動平穩(wěn)、噪音低、調速操作方便、變速范圍大；同時該無級變速自行車的結構簡單、易于加工，可以實現大規(guī)

24、模成批生產。(8)蓄能型-全自動無級變速自行車 一種蓄能型一全自動無級變速自行車，屬于交通工具技術領域。本新型的目的通過如下技術方案實現：主要由設置每側腳蹬上的長型齒盤交替工作，通過同側的鏈條傳動同側的飛輪，飛輪連同帶動設置在輪骨內的發(fā)條內端發(fā)條外端同輪骨固定。其中：同每側的飛輪安裝在同一軸套上還設置有防逆轉裝置，防逆轉裝置的內部結構如同飛輪，外殼同車架子固定。騎行時由于每側長型齒盤的作用，通過鏈條對同側的發(fā)條交替蓄能，從而實現全自動無級變速。1.5 畢業(yè)論文設計內容和要求設計內容：根據自行車的特點選擇適宜的傳動比；比擬和選擇適宜的方案；完成自行車無級變速器變速器的結構設計與計算；對關鍵部件進

25、行強度和壽命校核。設計要求：輸入功率P=0.15kw、最低轉速n=20rpm、調速范圍R=8；變速器尺寸要盡可能小，輕便；結構設計時應使制造本錢盡可能低；安裝拆卸要方便；外觀要勻稱，美觀；關鍵部件滿足強度和壽命要求；畫零件圖和裝配圖。.word2 鋼球行星式無級變速器的總體方案選擇2.1 采用螺旋傳動實現球架的左右移動圖2.1 方案圖一如圖2.1所示，軸的一端為空心，中部開有一個槽，如圖2.1所示將調速塊插入軸的槽中，該零件是內帶螺紋孔的，將一螺釘插入軸孔中如圖2.1所示，該螺釘剛好與軸空端部接觸，使之不能移動，在零件上裝一個軸承，兩邊用如下圖的卡盤卡住，卡盤由球架的固定架固定，那么擰動螺釘，

26、軸承與卡盤會跟著零件而左右移動，套在軸承及卡盤上的球架的中心軸會因球架的上下浮動而有角度的傾斜，從而到達變速的目的。.word2.2 依靠左右推動實現球架的移動圖2.2 方案圖二如圖2.2所示，其余裝配局部一樣，但插入軸槽中的零件不再是內帶螺紋孔，而是是實心的，在零件的左端部帶有一彈簧，如下圖，彈簧的直徑與孔徑一樣大小，當整個裝置位于最右端是，彈簧與軸孔的端部有一定的預緊里力，從軸孔的右端插入一直徑與孔徑般大小的鐵棒，那么左右推動鐵棒便可以實現整個裝置的左右移動，從而到達變速的目的。2.3 兩方案的選擇與比擬兩方案都能到達預期的變速目的，其中，螺旋傳動能很好的保證變速過程中的精度、效率、磨損壽

27、命和強度等的要求，便于制造，易于自鎖；方案二也可以到達變速效果，而且彈簧制造簡便，使用廣泛，但如果采用方案二，不易于自鎖，那么在軸的右端還要加一自鎖裝置，從而使整個裝置復雜化，站在人力的角度思考，方案二相比于方案一要費力，所以綜合考慮，我選用方案1采用螺旋傳動來實現鋼球架的左右移動從而實現自行車的無級變速。.word3 鋼球行星式無級變速器局部零件的設計計算3.1 鋼球的設計計算由力學知識可知: 輪胎所產生的轉矩與鋼球摩擦所產生的轉矩平衡設鋼球的個數為八個×M人+ M車×g×u1×R1=8×Q×u2×C×其中：M人

28、=65 kg , M車=20 kg , u1=0.1 , u2=0.1 , g=9.8 ，R1=280mm ，C=2.16，Q為鋼球所受正壓力代入數據可得：Q×Dq=17997看參考文獻1可知：§Hmax=1353×=1353×由于傳動件的dj=22002500MPa，帶入上式得：Dq=22.5125.58mm取Dq=25mm該裝置是自動加壓裝置，依靠固定連接在鋼球支軸兩端的固定架中的小球上下滑動從而使支軸有一轉角變化，取小球直徑d=8mm。.word3.2 鋼球支軸轉角的設計計算本文鋼球支軸極限轉角圖如圖3.1所示：圖3.1 鋼球支軸極限轉角圖如圖3.

29、1所示：AO=BO 0AC=BOD那么RtOACRtBOD根據圖3.2所知：sin1= cos1=cos2那么tan1=45°-arctan=45°-arctanI參考參考文獻2中鋼球行星式無級變速器的規(guī)定，取Imin=0.3，又Rb=8，故Imax=1.6。因此該無級變速器的調速范圍在0.32.4之間。.word鋼球的極限轉角為：增速方向=arctanImax-45°=arctan2.4-45°=22.38°減速方向=45°-arctanImin=45°-arctan0.3=28.3°鋼球的中心圓直徑為：D=C1

30、+cos45°dq=(2.16+)2571.7mm鋼球側隙為：(C1+cos45°)sin-1dq=(2.16+)sin-1252.43mm3.3 軸槽的長度及卡盤的傾斜角的設計計算本文調速機構如圖3.2所示：圖3.2 調速機構根據以上計算得：增速方向=arctanImax-45°=arctan2.4-45°=22.38°減速方向=45°-arctanImin=45°-arctan0.3=28.3°.word由圖3.2可知：1=增=22.38° 2=減=28.3°由上面的計算可知：鋼球的半徑R=

31、12.5mmL1-2=12.5 X cos22.38°=11.52mmL3-4=12.5 X cos28.3°=11.01mm由上面計算可得：鋼球向左偏移了0.98 mm，向右偏移了1.49 mmL1-2=11.52+1.49=13.0114mmL3-4=11.01+0.98=11.9912mm增速方向鋼球下降的距離為：H1=12.5 X sin22.38°=4.765mmH2=12.5 X sin28.3°=5.936mm3.4 軸的設計計算 軸的選材及最小直徑的計算由于自行車在工作過程中受的載荷不大，工作環(huán)境比擬平穩(wěn)，根據參考文獻9可選45號鋼，并進

32、行調質處理，HB217255。軸的最小直徑為：dminA0在參考文獻3表15-3中可知：取 A0=115對于空心軸而言dminA0由參考文獻3可知：=0.5代入數據可得：=1.022由于設計要求 P輸入=0.15kw nmin=20rpm Rb=8由參考文獻4得Rb=8 nmax=160rpm從而可知轉速n的范圍在20160rpm之間 取n=150rpm查參考文獻5得 取效率為=0.82P輸出=0.150.82=0.123kw實心軸部最小直徑為：dminA0=11.50mm空心軸部最小直徑為：dminA011mm所以取軸的最小直徑dmin=12mm 軸的結構設計1擬定軸上零件的裝配方案本文的裝

33、配方案如圖3.3所示： 圖3.3 裝配方案圖2根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1由于前面計算可知 dmin=12mm，段有螺紋，取公稱直徑為14 mm的螺紋，所以d=14mm。如圖3.3所示，段螺紋與自行車后輪相連，螺紋長度取15mm，螺紋右端到的長度也取15mm。那么L=15+10=25mm。2初步選擇滾動軸承。由于主要受徑向載荷，也同時承受小的軸向載荷，應選用深溝球軸承。參照要求根據d=14mm，由軸承產品目錄中初步選取1根本游隙組、標準精度級的深溝球軸承6103，故d=17mm。為了方便輸出輸入端軸承裝配局部加工，那么L=17mm。取到鏈輪端面相距為3mm，軸承B=10mm，與輸

34、入輪盤的間距為3mm，輸入輪盤的左端部取14mm，為了保證緊釘螺釘與鏈輪相連，軸承的右端用擋圈定位，取擋圈的厚度為2mm，所以L=3+10+3+14+2=32mm。3軸上零件的軸向定位。為了軸承的軸向定位要求，-段軸端右端需制出一軸肩，故取d=20mm，d=20mm。段與鋼球固定架相連焊接，長度取15mm，由于變速曲線局部小球半徑r=4mm，所以L=15+4=19mm，為了使軸相對稱，那么L=19mm。由于前面對軸槽的計算可知L=15+15+25+8+8=71mm。4對于空心軸局部的最小半徑dmin=12mm，因此段的螺紋公稱直徑也為14mm，d=14mm，L=25mm。軸的中心孔孔徑為d孔=

35、4mm。由于緊釘螺釘與變速器外殼相連，輸出輪盤內端面與軸承距離取為7mm，那么L=3+10+7+14+2=36mm。5確定軸上圓角和倒角尺寸參考參考文獻6表15-2，取軸端倒角為145° 軸的校核本文軸的受力分析模型如圖3.4所示：圖3.4 軸的受力分析模型鏈輪壓軸力方向線與軸承1的距離為4+3=7mm兩軸承的距離為2+2+71=75mm1計算壓軸力Fp如圖3.4所示 Fe=1000 v=N為鏈輪的轉速，Z為鏈輪的齒數，P為鏈條節(jié)距。選定鏈條型號和節(jié)距查參考文獻3表9-7和圖9-13取鏈輪齒數為25，KA=1.0，Kz=0.99，P=0.15kw所以Pca=KAKZP=1.00.99

36、0.15=0.1485kw查參考文獻3圖9-11和表9-1可以取Pca和n的值，通過圖9-11可選10A-1，查表9-1可得鏈條節(jié)距P=15.875mm。故 V=0.99219m/s所以Fe=151.18N查參考文獻39-18式可得 鏈條水平布置時的壓軸力系數KFP=1.15所以 FP=151.181.15=173.86N根據力矩平衡原理可知： FPL1=F2L2由于L1=7mm L2=75mm那么F2=16.23NF1=173.86+32.37=190.1N2)計算最大彎矩Mmax=M=173.867=1217.02 N.Mm由于此軸是固定不動的所以其扭矩近似為零T=9550000=9550

37、 N·mmCA=由參考文獻7可知：W0.1d31-4=335.787取=0.6那么CA17.36 MP<-1=60 Mpa故軸的強度滿足要求.word3.5 滾動軸承的選擇考慮軸受力較小且主要是徑向力，應選用深溝球軸承軸承根據軸頸值查參考文獻8預選6103GB/T276-1993壽命方案：由參考文獻8式13-8可知：P=XFr+YFa由于兩軸承承受純徑向載荷Fr=190.1N ，Fa0N查參考文獻8中的表13-5可知：X=1，Y=0那么P=Fr=206.2N對于深溝球軸承來說=3，ft=1由參考文獻10查得c=440KG代入數據可得：Lh=952575 h預期壽命為：20年，每

38、天工作10hL=2030010=60000<Lh符合一般自行車的使用壽命與工作時間.word3.6 自行車無級變速器的安裝無級變速器的輸出盤上安裝著變速器外殼，兩者用緊定螺釘相連接，輸入盤通過緊定螺釘與自行車后飛輪相連，整個變速器位于后輪中央，通過細鋼絲與自行車后輪相連，變速器的外端有一可旋轉的裝置，通過轉動該裝置帶動球架左右移動，從而使自行車速度在最大速度和最小速度之間變動。無級變速器安裝圖如圖3.5所示。圖3.5 無級變速器安裝圖.word4 鋼球行星式無級變速器的變速原理論證4.1 關于本文的無級變速器一自行車用無級變速器結構簡圖4.1所示：圖4.1 無級變速器結構簡圖 如圖4.1

39、所示，該自行車用無級變速器是在自行車后軸處設置一個變速盒，里面放置兩片輕薄的金屬圓盤作為輸入和輸出裝置，通過一組小球來傳遞驅動輪盤和被驅動輪盤之間的速度，這組小球是用一個架子固定的，此架子可以左右移動，這樣就讓球的軸線形成一個角度，從而左右接觸點的小球就有不同大小的旋轉圓周。4.2 無級變速的運動結構分析無級變速的運動本自行車用無級變速器的運動簡圖如圖4.2所示：1:鋼球2：輸入輪盤3：輸出輪盤圖4.2 運動簡圖 如上圖所示，假設給定一角速度W1，由前一節(jié)所講述的關于本文的無級變速器的情況可知： 設鋼球半徑為R，角速度為W，輸入輸出的半徑分別為R1、R2，角速度分別為W1、W2。 那么在a點處

40、，1與2兩構件的速度應相等的W1×R1=W×RW=W1×R1/R 在b點處，2與3兩構件的角速度是相等的 那么 W×R=W2×R2W1×R1/R×R=W2×R2W1×R1=W2×R2即 W1/W2=R1/R2=n1/n2傳動比為：I=n1/n2=R1/R2.word 變速原理分析變速原理圖如下列圖4.3所示：圖4.3 變速原理圖有以上論證過程可知，只要改變R1,R2的比值即可改變傳動比，R1和R2分別為兩小球接觸點處的旋轉圓周，因這組小球的控制是無角度的，故而自行車的變速是無級的。.word5

41、結論這次自行車無級變速器的結構設計是一次非常難得的理論與實際相結合的時機，通過這次比擬完整的畢業(yè)設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)。實際設計的結合鍛煉了我所學的專業(yè)根底知識的綜合運用，解決實際機械設計存在的一些問題。同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計標準以及CAD制圖等其他專業(yè)能力水平，通過對整體的把握，局部的取舍，以及細節(jié)的處理，都使我的能力得到了鍛煉，并且抗壓能力和耐力也都得到了不程度的提升。這些是我在畢業(yè)設計所得的收獲。雖然畢業(yè)設計內容比擬繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。軸的設計，軸承的校核選用，尺寸標準的選著，設計結構的安裝方式，我都是隨著設計的不斷深入、不斷熟悉到學會應用

42、的。在設計過程中軸承的選著和校核是讓我很頭痛，原因是由于軸承的選著與軸的設計、扭距、彎矩都是相關聯(lián)的，一旦軸承的選著不對，前面的軸承直徑就會出錯，那么彎矩和扭距也隨之改變。所以就會重新選取軸承，再重新設計軸。通過這么重新的設計也使我更加的了解軸承的選取和軸的設計。使我知道了通過參考C/P值的選取更好的選取軸承。這個過程從而我也鍛煉了我的耐心和恒心。從不知道畢業(yè)論文怎么寫，到順利完本錢次畢業(yè)設計，這給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的開展前景充滿信心。但是在設計過程中還是存在一些問題：1對局部零件的結構尺寸和安裝尺寸的掌握還不夠準確；2設計中應對突然出現的問題解決不及時徹底。要想

43、進一步研究，還要對各個部件進行優(yōu)化設計，使各局部的功能到達最優(yōu)。.word參考文獻1成大先.機械設計手冊.第四版M.北京：化學工業(yè)出版社，2002.2阮忠唐.機械無級變速器M.北京：機械工業(yè)出版社，1983.3濮良貴，紀名剛.機械設計M.第八版.北京：高等教育出版社，2006.5.4周有強.機械無級變速器M.成都:機械工業(yè)出版社,2001.5阮忠唐.機械無級變速器設計與選用指南M.北京：化學工業(yè)出版社，1999.6周良德，朱泗芳，楊世平.現代工程圖學M.第二版.湘潭：湖南科學技術出版社，2009. 8.7葛志淇.機械零件設計手冊M.天津:冶金工業(yè)出版社,1980.8東北工學院.機械零件設計手冊

44、M.第一版.天津:冶金工業(yè)出版社,1974.4.9秦世倫.材料力學M.成都：四川大學出版社.10孫巖，陳曉羅，熊涌M.北京：北京理工大學出版社，2007.3.11麥智生.自行車無級變速器J.中國自行車.2002.第2期.12周有強.崔學良.董志峰.機械無級變速器開展概述J.機械傳動.2005.(第1期).word致謝本文的完成得到來自各方面的指導與幫助，特別要感謝指導老師聶松輝老師，在聶老師的悉心指導下，我的畢業(yè)設計才得以按時的完成，也是老師的教導讓我通過這次畢業(yè)設計更加深入的了解了自己所學的這個專業(yè)。畢業(yè)設計的時間雖然不長，通過這次設計卻讓我更加穩(wěn)固了以往三年所學的知識，并且通過查閱各種資料

45、，讓自己掌握了許多在課堂上沒有學到的一些新的專業(yè)知識，這些必將有利于我以后的工作。在做畢業(yè)設計的這幾個月里，我深深的體會到，機械這個行業(yè)是非常考驗一個人的耐心和細心的，有時候你需要查閱許多資料才能將一個知識點弄明白，才能繼續(xù)做設計，每一個公式每一次計算都要檢查好幾遍，一個點的錯誤可能會影響到整個設計的計算，所以你畢業(yè)認真仔細的做好每一個步驟。同時我也了解到，我們專業(yè)擁有一個龐大的知識體系，在學習過程中應該要不斷擴展閱讀，并且閱讀的同時還應該加強思考，永遠不要只滿足于課堂上的那點知識。再那么，畫圖方面，我們用CAD制圖，這讓我熟悉了CAD的制圖方法，為我兩個月后走上工作崗位打下了一個好的根底。最

46、后，再次感謝這個過程中給予我很大幫助的指導老師，感謝您耐心的為我修改設計和熱心的指導。.word外文翻譯半固態(tài)成型：競爭來自汽車復雜零件的鍛造機Q. ZHU1, S. P. MIDSON21.英國康明斯渦輪增壓技術，圣安得烈路，哈德斯菲爾德，Hd1 6RA S；2.美國鋁復雜組分公司，科羅拉多州丹佛賈森街道2211南，80223， 2010年5月13日收到; 2010年6月25日接受摘 要葉輪制造的最新技術被稱為半固態(tài)成型SSM。它是康明斯渦輪增壓技術與鋁復合元件公司一起開發(fā)，SSM壓縮機輪的一種方式。它能使鑄造和加工固體之間MFS鋁合金車輪，實現本錢和耐久性的地方。實驗結果說明，SSM材料具

47、有優(yōu)良的顯微組織和力學性能，這些都高于MFS材料。測試包括耐久性的組分測試，使用加速的速度周期測試，證明SSM壓縮機輪子比鑄造的等值更耐用和接近MFS葉輪。為了使半固態(tài)處理進一步挑戰(zhàn)of other complex components and other materials in automotive industry in terms of both cost and durability are also discussed.，對汽車行業(yè)中制造本錢和其他成分復雜等材料的耐久性進行了討論。關鍵詞： 鋁合金; 半固體造型; 耐久性; 汽車復雜組分; 蒸氣增壓器壓縮機輪子1引言柴油和汽油發(fā)動機

48、是造成的排放和全球變暖的一個重要來源。為了提高燃油效率和減少排放，汽車輕量化是一種有效的方法.。半固態(tài)成型SSM已成功幫助，減輕汽車零部件的重量，明顯改善的機械性能。所以，可以用小或更薄的壁零件。汽車零部件已成功用SSM。達斯古普塔 1 總結了最普遍的應用如下： 1) A357-T5,2)自動傳輸使換中檔杠桿A357-T5， 3)發(fā)動機裝配A357-T5， 4)引擎托架1 800 g A357-T5， 5)上部控制臂A356-T6， 6)懸浮A357-T5， 7)引擎托架720 g A357-T5， 8)引擎托架2400 g A357-T5和9)柴油引擎A356- T5泵體加油路軌。發(fā)動機技術

49、開展的另一種有效的提高燃油效率和減少排放。增加氣壓比率到發(fā)動機方式能夠進一步提高燃油效率和減少排放的目的。增加氣壓可以通過在一個渦輪增壓器壓縮機輪來實現。壓縮機輪需要非常復雜的葉片，幾何實現高壓力比。應付250 °C和重大溫度差時，壓縮機輪承受的旋轉速度高達200 000轉/分鐘。除機械力量和溫度能力的要求之外，由于在速度周期上的刀片的變化和振動，疲勞是一種典型的失效模式。這種組合的復雜的幾何形狀和堅韌操作條件,意味著調制解調器壓縮機輪子要求最正確的物質技術。幾十年來，壓縮機的車輪含有鋁，硅和銅的合金。要到達指定的耐久性目標，然而，制約他們的發(fā)行速度，即是必要的。由于鑄造缺陷，在操作

50、過程中減少了發(fā)動機的效率。因此，固體(MFS)或鍛件壓縮機輪子的開發(fā)，克服鑄件瑕疵問題。在耐久性的改善也意味MFS輪子可能可靠地跑以更高的速度，增長的燃料效率和減少排放。缺點是MFS鑄造比擬昂貴。因此，半固態(tài)成形加工SSM應用開發(fā)的制造過程中，在鑄造和MFS鋁合金之間車輪，去實現本錢和耐久性能。由于壓縮機輪幾何形狀復雜，精度控制的要求和嚴格的操作條件，制造壓縮機輪可能是SSM最困難的過程。在這項工作SSM應用的開發(fā)和結果在制造業(yè)壓縮機輪子在復雜幾何學汽車組分制造被提出，為例SSM應用。2 渦輪增壓最近渦輪增壓技術廣泛用于柴油發(fā)動機和汽油發(fā)動機，直接噴射技術也一起開展。對于新汽車渦輪增壓器的應用

51、量適宜的。如圖1所示，在過去10年1999年-2004年穩(wěn)定增長約10%和2004年-2009年約5%，平均年增長率約7%。在2004年-2009年較低的增長率，主要是由經濟衰退引起的。自2022年以來，未來10年預計年增長率將有約8%。2007年蒸氣增壓器新車的世界總寬容量大約是20百萬個單位，相當于6.8十億USD。圖1 全球渦輪增壓發(fā)動機市場首次適應卷渦輪增壓器可以通過壓縮機輪子有效地增加氣壓，這是由通過廢氣渦輪軸排氣。圖2顯示了一個典型的廢氣旁通增壓器。壓縮機輪子的轉動速度可高達200 000 r/min。進一步增加的速度是提高效率和燃油經濟性。然而，轉動速度由壓縮機和渦輪葉輪的材料物

52、產生限制。渦輪增壓器故障主要是由壓縮機或渦輪機在高溫條件下引起疲勞。圖2典型的廢氣旁通增壓器概述.word3 SMM制造渦輪增壓器壓縮機輪的挑戰(zhàn)渦輪增壓器壓氣機葉輪幾何的設計是非常復雜，為了滿足特定的效率和耐久性的要求。圖3給出了一個典型的壓縮機葉輪的設計。葉片長度與葉片厚度比約為25，這使得它在SSM難填補的葉片和中央集線器刀片的質量比可以到達80左右，同時這使得它很難獲得滿意的葉片和輪轂組織。此外，葉片的曲度在處理以后SSM模子難拆卸。因此，模具設計，澆注系統(tǒng)設計及模具溫度控制和流道系統(tǒng)是到達一個成功的結果的關鍵參量2。另外，材料也必須經過仔細挑選，以滿足在嚴格操作條件下符合壓縮機輪子的耐

53、久性的嚴密要求。圖3概述a、剖面圖b典型的壓縮機w heel砂輪.word4 材料的選擇材料的選擇是決定開始的物理性能如熱導率，熱系數和合金密度保證當前組分設計有效性。認為3XX鑄造鋁合金可用于目前壓縮機輪的設計?？捎盟?3-33 數據的SSM的力學性能和鑄鋁合金比擬后，319s合金被選擇制造壓縮機輪子。圖4顯示319s合金具有合理最好的和一致的拉伸強度和伸長率。從純粹的拉伸性能的觀點，SSM A201也顯示了可喜的成果。因此，SSM A201試驗，更好的實現了文學強度和延性比。然而，SSM A201沒有市售的。所以用于制造壓縮機輪仍然是SSM 319s合金。圖4 SSM鋁合金的拉伸性能比擬

54、永久模鑄造的PM5 結果在表1中給出了SSM壓縮機輪選擇合金319s化學成分。圖5顯示SSM 319s壓縮機輪有優(yōu)越的抗拉伸強度和延展性。在2618鍛造熱處理T61的條件下用于壓縮機輪的c355和目前354接近。單軸疲勞試驗結果說明，試樣從一個平行的方向鍛造2618合金的金屬流動具有優(yōu)良的耐疲勞性，而在垂直方向有類似的疲勞性能抵抗熔鑄3556。金屬化流程樣品的取向之間這個區(qū)別主要出現從粗第二個階段微粒的對準線。改善疲勞在圖6小應變中可以看到SSM 319s在鑄造355的屬性。如圖7所示，已被證明組件的磁盤疲勞試驗，是由單軸的壓縮應力與R> O在從壓縮機輪子的后面面孔用機器制造的盤樣品進行

55、。在渦輪增壓器組件測試中，檢測的細胞受康明斯渦輪增壓技術的限制，結果列于圖8。圖8顯示了鑄造c355，2618和SSM 319s相比的耐久性。SSM 319s和偽造2618壓縮機輪之間，雖然他們都優(yōu)越鑄造c355的耐久性。SSM 319s和偽造的2618的這重大改善主要來自材料的改善和鑄件瑕疵的排除，例如氧化物。除對材料的完整性，鍛造和SSM的改良清潔。鍛造2618和SSM 319s比鑄造的C355和354.0的晶粒結構細化和顯微組織是對壓縮機輪子的耐久性改善的另一奉獻(圖9)。圖5顯示了SSM 319s鑄造優(yōu)越的抗拉性能C355, 354.0 and 319 while comparable with forged 2618c355，354和319，與鍛造2618.word圖6通過鑄造SSM 319s顯示出c355與鍛造2618優(yōu)越的耐疲勞性圖7 SSM 319s顯示出在鑄造c355阻力優(yōu)越的單軸疲勞resistance over cast C355圖8 SSM 319s壓縮機輪表現出在鑄造c355壓縮機輪與forged 2618鍛造