【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目： 齒輪型無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真 系 別： 機(jī)械工程 系 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 （ CAD） 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 保密 □ ，在 __3__年解密后適用本授權(quán)書(shū)。 不保密√。 （請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”） 作者簽名： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 年 月 日 摘要 本文在學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，理解非圓齒輪基本概念和基本方法的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地闡述了非圓齒輪實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的工作原理、設(shè)計(jì)方法及計(jì)算校 核 過(guò)程，繪制了 齒輪型無(wú)級(jí)變速裝置 裝配總圖和部分零件圖 ，并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真 。采用無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置取代傳統(tǒng)的汽車(chē)多擋有級(jí)變速器，不僅有利于節(jié)能（降低油耗）和環(huán)保（減少?gòu)U氣排放），而且變速操作簡(jiǎn)便。 齒輪型無(wú)級(jí)變速裝置由可控相位的多組（本設(shè)計(jì)中為 6組）并列非圓齒輪無(wú)級(jí)變速定軸輪系 — 超越離合器 — 圓齒輪變速機(jī)構(gòu)組成。 關(guān)鍵詞： 非圓齒輪 無(wú)級(jí)變速 傳動(dòng)速比 Abstract This paper is studying related knowledge, prehending a non circle gear which the foundation of the basic concept and basic method, systematically elaborated a non circle gear how to work, the principle of the design method and match process. Have drawn the assemble diagram and parts of spare parts diagrams. The adoption has transmission equipment of continuously variable transmission to replace a traditional automobile to block the class gearbox more soon, not only being advantageous to the economy energy(lower oil to consume) and environmental protection(reduce waste gas to exhaust), but also being to operate soon simple. The gear CVT type has some(this design in for 6 sets of) parallel noncircle gearsoverrunning clutchmon gears, whose phaseangle be controlled by the certain equipment . Key words: noncircle gear continuously variable transmission transmission ratio 目 錄 第一章 概論 ?????????????????????????? 1 課題的來(lái)源、意義及國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展 ?????????? 1 課題任務(wù) ???????????????????????? 2 第二章 非圓齒輪實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的原理 ??????????????? 3 非圓齒輪的基本理論知識(shí)????????????????? 3 非圓齒輪的傳動(dòng)特性??????????????????? 3 第三章 傳動(dòng)方案的選定 ??????????????????? ?? 6 星型 布局方式 ?? ???????????? ???????? 6 并列 布局方式 ?????????????????????? 8 方案對(duì)比選擇 ????? ????????????????? ? 10 第四章 非圓齒輪設(shè)計(jì) ????????? ?? ????? ????? ? 11 非圓齒輪的中心距與節(jié)曲線(xiàn)方程 ??????????????? 11 中心距的確定 ??????????????????????? 12 非圓齒輪的齒廓 ?????? ? ?? ??? ??????????? 14 裝置結(jié)構(gòu)圖 ???????????????????? ????? 14 第五章 非圓齒輪定軸輪系強(qiáng)度計(jì)算 ???????????????? 16 變速器的中心距 A?????? ??????????????? 16 齒寬 B 的計(jì)算 ??????????????????????? 17 齒形、壓力角 ? 及螺旋角 ? ?????????????????? 17 第六章 變速裝置齒輪和軸的材料選用及強(qiáng)度校核 ?????????? 19 材料選用 ??????????? ?? ??? ?? ?????? ??? 19 強(qiáng)度計(jì)算及校核 ???????????????????? ???? 19 變速器軸的設(shè)計(jì) 計(jì)算 ?????????? ?? ??? ?? ????? 21 蝸輪 蝸桿設(shè)計(jì) ???????????? ?? ??? ?? ????? 25 第七章 其他零件的設(shè)計(jì)選用 ????? ?? ?????????? ??? 30 ???????????? ?? ??? ?? ?????? ? 30 ??????? ?? ??? ?? ??? ??? ?? ? 30 ????????? ?? ??? ?? ?? ?????? 31 第八章 箱體設(shè)計(jì) ??????????? ?? ??? ?? ?????? ? 33 第九章 非圓齒輪傳動(dòng)的 運(yùn)動(dòng)仿真 ??????? ?? ??? ?? ??? 34 ???????????? ?? ??? ?? ??? 34 ? ?? ??? ??? ?? ???? 34 兩級(jí)非圓齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析 ????????? ?? ??? ?? ? 36 ????????? ?? ??? ?? ? 38 第十章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義分析及改進(jìn)意見(jiàn) ????????? ? ? ?? ??? ? ? 44 第十一章 結(jié)論 ??????? ?? ??? ?? ?????? ?? ?????? 45 致謝 ??????? ????????????????????? ??? 46 參考文獻(xiàn) ???????????????????????????? ?? 47 湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 概論 課題的來(lái)源、意義及國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展 [1] 本課題來(lái)源于湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系機(jī)械設(shè)計(jì)教研室的研究課題。本課題要求設(shè)計(jì)一種由可控相位的多組并列非圓齒輪無(wú)級(jí)變速定軸輪系 超越離合器 圓齒輪變速機(jī)構(gòu)組成的齒輪型無(wú)級(jí)變速器，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。 隨著全球汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車(chē)新技術(shù)的不斷使用，在汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中又一項(xiàng)新技術(shù)得到重新使用，那就是汽車(chē) 無(wú)級(jí)變速器技術(shù) CVT（ Continuously Variable Transmission）。 目前，在汽車(chē)廣泛使用的自動(dòng)變速器技術(shù)，是將變矩器和行星齒輪機(jī)構(gòu)組合的自動(dòng)變速器技術(shù)，但這種組合還存在著明顯的缺陷：傳動(dòng)比不連續(xù)，只能實(shí)現(xiàn)分段范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)變速，同時(shí)，靠液力傳遞的動(dòng)力效率影響了整車(chē)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能，只有增加前進(jìn)檔檔位數(shù)來(lái)擴(kuò)大速比范圍，這樣就必須增加使用換檔執(zhí)行元件和行星排數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)多檔速比，因此無(wú)形中又增加了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和成本費(fèi)用，而且由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜給維修帶來(lái)諸多不便，現(xiàn)在真正意義的無(wú)級(jí)變 速器恰恰解決了這一技術(shù)難題。 無(wú)級(jí)變速器現(xiàn)在可以說(shuō)是當(dāng)今汽車(chē)變速器的理想目標(biāo)。因?yàn)閺脑嫉南鹉z帶無(wú)級(jí)變速器開(kāi)始，到有級(jí)的齒輪變速器過(guò)渡，再到現(xiàn)代的金屬鏈以及金屬帶無(wú)級(jí)變速器，百年大回轉(zhuǎn)說(shuō)明只有無(wú)級(jí)變速器才是汽車(chē)最理想的變速器。 目前，汽車(chē)上應(yīng)用的無(wú)級(jí)變速器以摩擦式為主，但是，摩擦式 CVT 承載能力有限，最大輸入的轉(zhuǎn)矩為 ，傳動(dòng)效率僅 %（記入油泵的功率損耗），目前國(guó)外汽車(chē)公司只裝在小排量的轎車(chē)上。 一對(duì) 非圓齒輪傳動(dòng)具有非勻速比傳動(dòng)的特性，其傳動(dòng)比是一個(gè)函數(shù)，屬于共軛嚙合傳動(dòng)，利用 兩級(jí) 非圓齒輪的 傳動(dòng)特性可以 連續(xù)實(shí)現(xiàn)可變定傳動(dòng)比 ，對(duì)提高傳動(dòng)裝置的最大輸入轉(zhuǎn)矩具有很大的潛力。 在課題的調(diào)查階段，本人在學(xué)校圖書(shū)館閱覽室，利用目前查閱科技文獻(xiàn)常用的萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)和維普數(shù)據(jù)庫(kù)輸入“非圓齒輪無(wú)級(jí)變速器”等關(guān)鍵詞，檢索有關(guān)“非圓齒輪無(wú)級(jí)變速器”的期刊和學(xué)術(shù)論文資料，鮮有實(shí)質(zhì)性資料。 湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 非圓齒輪應(yīng)用于無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)早在 1975 年就得到了實(shí)現(xiàn)， Keer 首先采用非圓齒輪（ noncircle gear）和含錐齒輪傳動(dòng)和超越離合器的加法差速器機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速技術(shù) ,并申請(qǐng)了差速器 CVT 專(zhuān)利。此后 ,又有幾種以不同形式的非圓齒輪和加 法機(jī)構(gòu)組成的無(wú)級(jí)變速器被開(kāi)發(fā)出來(lái)，并制成樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了非圓齒輪應(yīng)用于無(wú)級(jí)變速技術(shù)的可行性。最近，由 Dooner 和 Seireg 推出一種能夠產(chǎn)生鋸齒型速比的非圓齒輪傳動(dòng)的無(wú)級(jí)變速器，非圓齒輪裝置間采用可控相位和行星加法差速器，其可以在規(guī)定的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。但是由于此裝置采用非圓齒輪和行星加法差速器來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速技術(shù)，而造成傳動(dòng)裝置中有大于六倍輸入功率的封閉功率損失，從而使傳動(dòng)效率降低。 國(guó)內(nèi)對(duì)非圓齒輪的研究起步較晚，在二十世紀(jì)八十年代到九十年代末，我國(guó)不少學(xué)者從非圓齒輪的齒廓形狀、節(jié)曲線(xiàn)設(shè)計(jì)、重合 度計(jì)算以及實(shí)際應(yīng)用等方面對(duì)非圓齒輪傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，并取得了一定的研究成果；之后隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，許多學(xué)者利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)非圓齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)、模擬仿真作了研究探討。 1995年，周祖煥設(shè)計(jì)出了心形非圓齒輪無(wú)級(jí)變速裝置，其變速比為 ；之后在 2021 年又設(shè)計(jì)出魚(yú)形非圓齒輪無(wú)級(jí)變速裝置，其變速比為 。這兩種非圓齒輪無(wú)級(jí)變速裝置均是采用定軸非圓齒輪輪系實(shí)現(xiàn)的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，與國(guó)外非圓齒輪無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置相比，消除了內(nèi)部的封閉功率，提高了傳動(dòng)效率。但是，這兩種非圓齒輪無(wú)級(jí)變速裝置中，非圓齒輪 的節(jié)曲線(xiàn)不平滑，故只能應(yīng)用于低速傳動(dòng)裝置當(dāng)中。 課題任務(wù) 課題名稱(chēng)：齒輪型無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真 本課題要求設(shè)計(jì)一種由可控相位的多組并列非圓齒輪無(wú)級(jí)變速定軸輪系 超越離合器 圓齒輪變速機(jī)構(gòu)組成的齒輪型無(wú)級(jí)變速器，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。 主要技術(shù)要求： 能夠用于商用車(chē)，可傳遞最大扭矩大于 400N m 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，無(wú)明顯沖擊 傳動(dòng)速比范圍較大，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng) 湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二章 非圓齒輪實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的原理 [2] 非圓齒輪的基本理論知識(shí) 非圓齒輪可以認(rèn)為是圓齒輪的 一種變形，即其滾動(dòng)節(jié)圓巳變?yōu)榉菆A形，稱(chēng)之為節(jié)曲線(xiàn)。反之，也可以認(rèn)為非圓齒輪是圓齒輪的一種普遍情況，而圓齒輪則是非圓齒輪中的一個(gè)特例，即其節(jié)曲線(xiàn)的曲率半徑為常量。由于非圓齒輪的節(jié)曲線(xiàn)曲率半徑是變量，故由回轉(zhuǎn)中心到嚙合節(jié)點(diǎn)的向量也是變量，因而在一對(duì)非圓齒輪的嚙合過(guò)程中，其傳動(dòng)比是變化的。傳動(dòng)比的變化規(guī)律是由兩輪節(jié)曲線(xiàn)向徑的變化規(guī)律決定．或者，兩節(jié)曲線(xiàn)的形狀由傳動(dòng)比的變化規(guī)律決定 。非圓齒輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的特征，就是能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)件和從動(dòng)件轉(zhuǎn)角間的非線(xiàn)性關(guān)系。通常用于實(shí)現(xiàn)這種非線(xiàn)性關(guān)系的機(jī)構(gòu)有連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)，非 圓齒輪機(jī)構(gòu)與這兩種常用機(jī)構(gòu)相比具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)精確、可靠、平穩(wěn)，易于動(dòng)平衡的特點(diǎn)。非圓齒輪與其它機(jī)構(gòu)組合，還可實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)、振蕩及問(wèn)歇等各種復(fù)雜特殊的運(yùn)動(dòng)，而且還可獲得較好的傳動(dòng)性能。 非圓齒輪傳動(dòng)具有變傳動(dòng)比的特性，可以實(shí)現(xiàn)函數(shù)運(yùn)算。 當(dāng)一對(duì)非圓齒輪傳動(dòng)時(shí)。其傳動(dòng)比是以齒輪轉(zhuǎn)角為自變量的函數(shù)。如圖 A和輪 B為兩個(gè)非圓齒輪，嚙合時(shí)其傳動(dòng)比函數(shù) iAB可為極角 ? 數(shù)的函數(shù)，即 1???? kBAABi ?? (? 1， k為常數(shù) ) （ ） 對(duì)圖 所示的二級(jí)非圓