【導(dǎo)讀】仿真及設(shè)計(jì)》是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立開(kāi)展研究取得的成果，文中引用他人的觀點(diǎn)和材料，均在文后按順序列出其參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)（論文）使用的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。出軸轉(zhuǎn)速在兩個(gè)極值范圍內(nèi)連續(xù)變化的傳動(dòng)部件。一般地，按照傳動(dòng)介質(zhì)的不同，無(wú)級(jí)變。速器可以分為機(jī)械式、液壓式、電力式。其中，機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方。的）等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用日益廣泛。它主要有摩擦式、鏈?zhǔn)?、帶式和脈動(dòng)式等幾大類型。量較輕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于各類傳動(dòng)系統(tǒng)中。其工作原理主要是采用連桿(或凸輪)機(jī)構(gòu)。作為脈沖發(fā)生器，如采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，將輸入軸曲柄的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)，擺動(dòng)速度實(shí)現(xiàn)連續(xù)改變。

　　

【正文】 26 (3）取安裝超越離合器的軸段直徑 mmd 3054 ?? ；超越離合器左端與左軸承之間采用軸套定位。超越離合器右端采用軸肩定位，軸肩高度 dh ? ，故取 h=3mm，則軸 環(huán)處的直徑 mmd 3665 ?? ，軸環(huán)的寬度 hb ? ，取 mml 565 ?? (4)軸承端蓋的總寬度為 。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑的要求 ,取端蓋的外端蓋與帶輪右端間的距離 l=,故取 mml 3032 ?? 。 (5)超越離合器由自身定位，所以 54?l 的長(zhǎng)度由超越離合器的寬度決定， 43?l 由軸 承的寬度和軸套的寬度決定。 最終的結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 輸出軸 超越離合器的選擇 超越離合器是脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器中用來(lái)將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)換成輸出軸單向脈動(dòng)旋轉(zhuǎn)的輸出機(jī)構(gòu)，并傳遞一定的扭矩，離合器的尺寸由于受搖桿長(zhǎng)度的限制不可能太大，只能選用摩擦式超越離合器，這種離合器具有體積小、傳遞轉(zhuǎn)矩較大、接合平穩(wěn)、工作噪聲小、可在高轉(zhuǎn)差下接合等優(yōu)點(diǎn)，其工作范圍較寬，傳遞轉(zhuǎn)矩可達(dá) 202100Nm，工作轉(zhuǎn)速一般不超過(guò) 3000r/min，但在特殊條件下可達(dá) 45000r/min 或更高。 摩擦式超 越離合器主要有滾子式和楔塊式兩種結(jié)構(gòu)。溜滑角是楔緊元件從開(kāi)始楔入到完全楔合的過(guò)程中，外環(huán)與內(nèi)環(huán)之間的相對(duì)轉(zhuǎn)角。溜滑角小則表示楔合動(dòng)作迅速靈敏，超越離合器的運(yùn)動(dòng)精確度高。因此，溜滑角是影響離合器運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力響應(yīng)特性的一個(gè)重要因素。要得到較小的溜滑角，應(yīng)注意合理設(shè)徹口壓彈簧，或采用阻尼板等結(jié)構(gòu)上的措施。通常滾柱式超越離合器的溜滑角不超過(guò) 2176。，而楔塊式超越離合器的溜滑角約在 2176。～ 7176。之間，所以對(duì)動(dòng)作精確性的要求較高時(shí)，宜選用滾柱式超越離合器。 Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 滾柱式單向超越離合器 綜合搖桿 EF的長(zhǎng)度和輸出軸的直 徑，選定滾柱式單向超越離合器的參數(shù)如表 。 表 滾柱式超越離合器參數(shù) D 滾柱數(shù) z 許用轉(zhuǎn)矩 Tp/N m D1 (k6) d1 (h6) D (H7) B B1 B (H8) T (H11) b1 (h8) L (i9) K 80 3 33 105 10 30 ? ? 8 6 18 圖 超越離合 器 三維模型 其它零部件的設(shè)計(jì) EF 的設(shè)計(jì) 搖桿 EF 是將往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳遞給超越離合器，該結(jié)構(gòu)采取鑄造的方式生產(chǎn)，內(nèi)圓與超越Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 離合器配合，直徑取 105mm，考慮到結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的要求，外圓直接取 122mm，寬度參考超越離合器的寬度，取 25mm。圓中心與銷孔中心的距離由搖桿 BC 的長(zhǎng)度決定，為 75mm，銷孔直徑取 14mm，結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 搖桿 EF 考慮到超越離合器與搖桿 EF 裝配后在運(yùn)動(dòng)中可能產(chǎn)生的軸向運(yùn)動(dòng)，故在搖桿的兩個(gè)端面加 2mm 厚的圓環(huán)限制，它與搖桿 EF 間用 63?M 的 十字槽沉頭螺釘 固定，如圖 所示。 圖 搖桿 EF與超越離合器配合 四組相位差為 90176。的曲柄搖塊機(jī)構(gòu)中，超越離合器左端通過(guò)套筒連接，套筒內(nèi)徑由軸承內(nèi)徑?jīng)Q定，為 25mm。結(jié)構(gòu)如圖 所示 。 Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 軸套 將設(shè)計(jì)和裝配好的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)、輸出機(jī)構(gòu)在進(jìn)行裝配，組成完整的四組相位差為 90176。的曲柄搖塊機(jī)構(gòu)。如圖 所示 。 圖 無(wú)級(jí)變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 箱體的設(shè)計(jì) 無(wú)級(jí)變速器 箱體由左右兩部分組成，箱體結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，左箱體尺寸為 430x300x35mm，右箱體尺寸為 430x315x201mm，左右箱體采用 10 個(gè) M10x40內(nèi)六角圓柱頭螺釘， 2個(gè) 186??銷軸連接和定位。左右箱體都為鑄件，除軸承座外，左右箱體的壁厚為 10mm，加強(qiáng)筋寬10mm，高 10mm。左、右箱體的三維圖分別如圖 、圖 所示。 Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 左箱體三維模型圖 圖 右箱體三維模型圖 Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 5 脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器的裝配及 動(dòng)態(tài)仿真 虛擬裝配是一種零件模型按約束關(guān)系進(jìn)行重新定位的過(guò)程，它是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形狀特性、精度特性，真實(shí)地模擬產(chǎn)品的三維裝配關(guān)系，并允許用戶以交互方式控制產(chǎn)品的三維真實(shí)模擬裝配過(guò)程及特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)過(guò)程與實(shí)際零部件的設(shè)計(jì)制造、裝配過(guò)程的高度統(tǒng)一，是有效分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理性的一種手段。虛擬裝配過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取措施，保證產(chǎn)品的一次性成功，從而降低生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。 對(duì)于待設(shè)計(jì)與分析的研究對(duì)象來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)仿真是在裝配實(shí)現(xiàn)以后進(jìn)行的，通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真我們可以收獲以 下成果： ； ，對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行改進(jìn)； 、分析整個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)合理性，對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供了依據(jù)。 虛擬裝配過(guò)程 虛擬裝配中首先要對(duì)單相六連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配，該機(jī)構(gòu)主要由曲柄，搖桿，連桿，超越離合器組成。先將曲柄和搖桿 BC 進(jìn)行裝配 ，超越離合器與搖桿 EF 進(jìn)行裝配 ， 再 通過(guò)銷軸和開(kāi)口卡環(huán)與連桿連接， 該機(jī)構(gòu)的爆炸圖如圖 所示，裝配完的三維模型如圖 所示。 圖 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)爆炸圖 Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)三維模型圖 90o 并聯(lián)裝配 將四組曲柄搖桿機(jī)構(gòu)按相位為 90o 并聯(lián)裝配 到輸入軸和輸出軸上，曲柄裝于輸入軸，一端利用軸肩定位，另一端用軸套固定和定位，每相曲柄之間用軸套定位，超越離合器裝于輸出軸，一端同樣利用軸肩定位，另一端用軸套固定和定位，每相之間利用超越離合器上的臺(tái)階定位。裝配后的三維模型圖如圖 所示。 圖 四組曲柄搖桿并聯(lián)裝配圖 在將四組曲柄搖桿機(jī)構(gòu)并聯(lián)裝配好后，就將調(diào)速機(jī)構(gòu)與其進(jìn)行裝配，調(diào)速機(jī)構(gòu) 中首先將調(diào)速軸安裝與連桿 CD 的滑動(dòng)軸承上，再將 渦 輪和渦輪軸等裝配到調(diào)速軸上，最終完成脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的裝配，效果如圖 所示。 Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 圖 脈動(dòng)式 無(wú)級(jí)變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維模型 在裝配過(guò)程中先將每相六連桿機(jī)構(gòu)裝配好，再將四組曲柄搖塊機(jī)構(gòu)以相位差為 90176。的裝配于軸上，最后 裝配 于箱體中， 在裝配前先將軸承安裝到箱體上，同時(shí)將蝸桿也安裝好，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)安裝到箱體后，將軸承端蓋和手輪安裝，完成最后的裝配。 脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器裝配完成后的三維模型圖如圖 所示 。 圖 脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器總裝三維模型圖 Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 圖 脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器三視圖 Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 動(dòng)態(tài)仿真 通過(guò)對(duì)裝配后的脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，可以對(duì)其工作狀態(tài)有較為直觀的了解與分析， Pro/E 為脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器的運(yùn)動(dòng)分析提供了較為方便的工具。下面介紹脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器動(dòng)態(tài)仿真的大致步驟。 。因?yàn)槊}動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器是利用渦輪蝸桿調(diào)速，所以首先要對(duì)渦輪蝸桿進(jìn)行齒輪副定義，如圖 522 所示。 圖 齒輪副定義 。電機(jī)是脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器運(yùn) 動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源，進(jìn)入仿真界面，設(shè)置電機(jī)的運(yùn)動(dòng)通過(guò)輸入軸輸入，并設(shè)置電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，如圖 423 所示。 圖 電機(jī)參數(shù)定義 Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 。設(shè)置機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，并運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，如圖 424 所示。 圖 運(yùn)動(dòng)參數(shù)定義和運(yùn)行 。如圖 425 所示。 圖 運(yùn)動(dòng)錄像回放 。使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)得以動(dòng)畫的形式呈現(xiàn)在用戶的視覺(jué)當(dāng)中，如圖 426 所示。 Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 圖 運(yùn)動(dòng)錄像捕獲 本章中詳細(xì)介紹了脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器各構(gòu)件的裝配過(guò)程，虛擬裝配結(jié)果表 明脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)較為合理，充分考慮到了裝配工藝的要求；對(duì)裝配后的脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真，仿真結(jié)果表明機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 5 總結(jié)及展望 脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器以其優(yōu)良的性能：變速范圍寬，調(diào)速方便，傳動(dòng)可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，加工方便，成本較低等優(yōu)點(diǎn)成為現(xiàn)代傳動(dòng)技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。通過(guò)對(duì)脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我更加深入的了解脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理。利用解析法建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型，通過(guò) MATLAB 軟件建立運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型，經(jīng)仿真，得到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性 ，這也加深了我對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和分析過(guò)程的了解，同時(shí)通過(guò)自己的學(xué)習(xí)，也使自己能夠初步的操作 MATLAB 軟件，為以后更好的運(yùn)用該軟件打下良好的基礎(chǔ)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中首次采用了 Pro/E 軟件直接建模設(shè)計(jì)，這也讓我學(xué)習(xí)到了之前未接觸過(guò)設(shè)計(jì)的方式。在 Pro/E 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)零部件的設(shè)計(jì)，再通過(guò)裝配，最后形成脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器的完整結(jié)構(gòu)，由于 Pro/E 參數(shù)化的特性，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常遇到的結(jié)構(gòu)和尺寸的調(diào)整都變的簡(jiǎn)單直觀，再通過(guò)導(dǎo)出裝配圖和主要零部件工程圖，最終完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。同時(shí)，也讓我對(duì)設(shè)計(jì)的過(guò)程有了更深入的了解，設(shè) 計(jì)不單只是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，它同時(shí)需要考慮各方面的影響。在這次對(duì)脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器的仿真及設(shè)計(jì)中，讓我加深了對(duì)專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，也吸收了很多實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，為即將踏出校園走向工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)。 由于時(shí)間以及條件的限制，論文中可能存在一些不足和需要完善的方面： 設(shè)計(jì)考慮了工業(yè)制造與裝配的需求，但由于實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的欠缺，設(shè)計(jì)中考慮有所欠缺； ，在后續(xù)的研究中可以進(jìn)行更詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，對(duì)尺寸進(jìn)行優(yōu)化。 Xx學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 參考文獻(xiàn) [1] 阮忠唐 .機(jī)械無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)與選用指南 [M].北京 ：化工工業(yè)出版社， 1999 [2] 周有強(qiáng) .機(jī)械無(wú)級(jí)變速器 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [3] 成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [4] 佟獻(xiàn)英，韓寶玲 .工程制圖 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