【導(dǎo)讀】目前機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)用的帶式無級變速器主要是帶傳動(dòng)無級變速器。泛應(yīng)用于機(jī)械、石油汽車等行業(yè)。無級調(diào)速原理目前主要采用國外。狀，加工成本高，尤其無法在家用電動(dòng)轎車普遍應(yīng)用等。級變速目的，消除了作用在V帶側(cè)面的擠壓力帶輪的問題。能分析，說明了新型V帶無級變速器可以滿足傳動(dòng)要求；零件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)；輪的工作直徑，實(shí)現(xiàn)連續(xù)無級變速；動(dòng)帶的過大磨損等問題；

　　

【正文】 滿足設(shè)計(jì)要求。 按疲勞強(qiáng)度計(jì)算危險(xiǎn)截面的安全系數(shù) 軸徑的初步計(jì)算是一種粗略的估算方法，按彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸徑，也不能反映出應(yīng)力集中的真實(shí)情況，因它沒有考慮尺寸因素、軸表面狀態(tài)等對軸的疲勞強(qiáng)度的影響 .因此，對重要的軸除用上述方法進(jìn)行計(jì)算外，還必須對軸的危險(xiǎn)截面進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的校核計(jì)算 . 計(jì)算彎矩與受力較大處。 本設(shè)計(jì)的軸為單向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸，其安全系數(shù)計(jì)算公式為： ? ?? ?1 2234 TSSMTKKWW? ? ?????????? ???? ???? ?? () 式中 W— 材料抗彎截面模數(shù)， W = 3mm ； TW — 材料抗扭截面模數(shù) ， ? ?? ?D zbdDdDdWT 1622 ???? ? ， z為花鍵齒數(shù)，可得 TW =2W = 3mm ； K? — 軸彎曲有效應(yīng)力集中系數(shù)，查表 1015[2]取 ； K? — 軸剪切有效應(yīng)力集中系數(shù)，查表 1015[2]取 ； ?? — 軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的平均應(yīng)力折合為應(yīng)力幅的等效系數(shù)，查表 1022[2]取 ； 1?? — 材料彎曲疲勞極限， 1?? =275 aMP ??S — 材料疲勞強(qiáng)度許用安全系數(shù)，查表 1014[2]取 — 。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX33 計(jì)算得? ?122 34 TSMTKKWW? ? ????????? ???? ???? ?? =? ?22275 3 764001. 5 1. 4 0. 1 4 ? ? ? ?? ? ??? ??? ? ? ?= S ? ??S ，滿足設(shè)計(jì)要求。 靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核 該校核的目的在于檢驗(yàn)軸對塑性變形的抵抗能力，軸的靜強(qiáng)度是根據(jù)軸所承受的最大瞬時(shí)載荷 (包括動(dòng)載荷和沖擊載荷 )來計(jì)算的。危險(xiǎn)截面安全系數(shù)校核公式 : ? ?22m a x m a x m a x3SSSTM F TW A W????????? ?????? ?? （ ） ? ?SS — 靜強(qiáng)度的許用安全系數(shù)，查表 1014[2]取 — ； S? — 材料屈服極限， S? =355 aMP ； maxM — 軸危險(xiǎn)截面上的最大彎矩， Nmm? ； maxT — 軸危險(xiǎn)截面上的最大扭矩， Nmm? ； maxF — 作用在軸上 的最大軸向載荷，由推力軸承設(shè)計(jì)處可得， N； A — 細(xì)危險(xiǎn)截面面積， 2 24dA mm?? ； W — 材料抗彎截面模數(shù)， W = 3mm ； TW — 材料抗扭截面模數(shù)， TW =2W = 3mm 。 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX34 本設(shè)計(jì)中，校核受彎矩和扭矩最大處的靜強(qiáng)度完全系數(shù)，其中：maxM =? 、 A = 2mm 、 maxT =38200Nmm? 、QF =，代人式（ ）計(jì)算得： 22355 382021 SS ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?= S ? ?SS? ，滿足設(shè)計(jì)要求。 軸的剛度校核 軸承受載荷后會(huì)產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，若變形過大，會(huì)影響軸上零件的正常工作，且本設(shè)計(jì)中軸的長度比較長，所以需要進(jìn)行剛度校核。 1. 扭轉(zhuǎn)剛度校核 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核用每米軸長的扭轉(zhuǎn)角 ? 來度量。 4115 .7 3 1 0 z iii piTlL G I???? ? （ ） 式中 T— 軸所傳遞的扭矩， Nmm? ； G — 軸的材料的剪切彈性模量， aMP ，對于鋼材， G = 410? aMP ； pI — 軸截面的極慣性矩， 4mm ，對于圓軸， 432p dI ?? ； L — 階梯軸手扭矩作用的長度， mm； iT 、 il 、 piI — 分別代表階梯軸第 i 段上所受的扭矩、長度、極慣性矩，單位同前； z — 階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX35 軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為： ? ???? 式中 ??? 為軸每米長的允許扭轉(zhuǎn)角。 對于一般傳動(dòng)軸 選取 ??? =— 1﹝ 176。 ） /m。 圖 ，變形大，所以應(yīng)計(jì) 算該軸段的扭轉(zhuǎn)角。參照 (附錄 )各軸段長度及直徑如下： d=22， L=36； d=25， L=55； d=，L=10； d=28， L=91； d=30（為平均直徑） ， L=128。 4115 .7 3 1 0 z iii piTlL G I???? ? 4 4 444443 6 3 2 5 5 3 2 1 0 2 7 . 5382 2 2 2 5 3 25 . 7 3 1 09 1 3 2 1 2 8 3 28 . 1 1 0 3 2 02 8 3 0? ? ???? ? ???????? ? ?? ? ????? ?????? ? ? ? ???? 滿足設(shè)計(jì)要求。 2. 彎曲剛度校核 軸 彎曲剛度用撓度 y 及偏轉(zhuǎn)角 ? 度量，軸的許用撓度 ??y 和許用偏轉(zhuǎn)角??? 查表 155[5]可得。本設(shè)計(jì)要求 y ? ?maxy ,圓錐滾子軸承處 ? ??? .其中 ? ?maxy =（ — ） l ,??? = ,而且在計(jì)算過程中，把軸等效為當(dāng)量直徑 d的光軸近似計(jì)算 ： 441v zii iLdld?? ? （ ） 式中 il —— 階梯軸第 i 段的長度， mm； their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX36 id —— 階梯軸第 i 段的直徑， mm； L —— 階梯軸的計(jì)算長度， mm； z —— 階梯軸計(jì)算長度內(nèi)的軸段數(shù)。 將圖 各軸段的長度與直徑代人 （ ） 式后求得vd = 圖 彎曲剛度校核 ? ?6A Fab l bEIl? ?? （ ） 式中 E—— 為材料彈性模量，對鋼 E 10 MPa?? ； I —— 為截面慣性矩， 4 /32Id?? ， 4mm ； F —— 為作用力，可以用最大壓軸力計(jì)算， ? 。 ? ?32223 27Fa l ay EIl?? （ ） 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX37 最大撓度 查表 61[12]位于 223lax ??處。 參照圖 ， ? 、 ? 、 ? 分別代入上面兩式（ ）、（ ） ? ?6A Fab l bEIl? ?? = ? ?32223 27Fa l ay EIl?? = 223lax ??= 滿足 y ? ?maxy 、 ? ??? 。 鍵強(qiáng)度校核 花鍵強(qiáng)度校核 由于本設(shè)計(jì)通過利用花鍵連接，使錐體能夠在液壓系統(tǒng)的 作用下軸向兩向移動(dòng)，花鍵主要 失效形式 是工作面 被壓潰（靜連接）或工作面 過度磨損 （動(dòng)連接），此 處的主要工作形式為動(dòng)連接，需要對花鍵進(jìn)行動(dòng)連接的強(qiáng)度校核。 參照 GB/T11442021選擇矩形花鍵基本尺寸輕系列6 32 28 7? ? ? 。 動(dòng)連接： ? ?32 10mTppzhld? ??? () 式中 ? —— 載荷分配不均勻系數(shù)，一般取 ? =～ ； their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX38 z —— 花鍵的齒數(shù)； l —— 齒的工作長度， 此處為 128mm； h —— 花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵 h = 22DdC? ? ,此處 D 為外花鍵大徑， d 為內(nèi)花鍵小徑， C 為倒角尺寸，取 ； md —— 花鍵的平均直徑，矩形花鍵， 2m Ddd ?? ， mm。 ??p —— 花鍵的許用應(yīng)力，根據(jù)工況選取 5～ 15 aMP 將各參數(shù)代人式（ ），最后 求得： 32 10mTp zhld??? = aMP 滿足設(shè)計(jì)要求。 輸入輸出 平 鍵 強(qiáng)度校核 由于輸出軸的扭矩最大，所以此處注意校核輸出軸的平鍵強(qiáng)度校核。 根據(jù)軸的直徑大小， 查表 61[5]選擇平鍵基本尺寸為 8 7 28b h L? ? ? ? ?假設(shè)載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為 32 10ppTkld??? ?????? （ ） 式中 T —— 傳遞的扭矩， Nm? ； k—— 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， k = 。 l—— 鍵工作長度， mm圓頭平鍵， l L b??， L為鍵的公稱長度， b為鍵的寬度， mm； d —— 軸的直徑， mm； p?????—— 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力， aMP ，查表 62[5]取 100～ 120。 將各參數(shù)代人式（ ），最后求得： 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX39 32 10p Tkld? ??= aMP 滿足設(shè)計(jì)要求。 分體式 V 帶傳動(dòng)無級變速器的有效拉 力計(jì)算 由于 在進(jìn)行帶輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算帶的有效拉力的公式是在帶輪為整圓的條件下使用，而本設(shè)計(jì)為分體式帶輪，所以有必要建立有效拉力的計(jì)算模型，一方面可以驗(yàn)證有效拉力是否滿足設(shè)計(jì)要求；另方面可以正確的進(jìn)行分體式帶輪無級變速器的有效傳動(dòng)功率大小的計(jì)算。 圖 為分體式 V 帶無級變速器的拉力計(jì)算模型，該計(jì)算模型 主要參照圖 55 帶拉力分析圖，結(jié)合本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，建立的力學(xué)模型。在分體式 V帶傳動(dòng)無級變速器設(shè)計(jì)中計(jì)算的有效拉力應(yīng)對帶有支持部分和支持部分進(jìn)行計(jì)算。取帶傳動(dòng)工作的特殊情況進(jìn)行推導(dǎo)，即假設(shè) 理論 包角C 范圍內(nèi)恰好有 3 個(gè)分體， 然后 推廣到一般情況。 取 一段微元 dl 長的帶進(jìn)行分析， 該微段的包角為 d? ， 微段在該位置的水平方向和豎直方向的平衡方程為： ? ?s in s in22xN ddF d F F F d F??? ? ? ?? （ ） ? ?c o s c o s22yN ddF fd F F F d F??? ? ? ?? （ ） 因?yàn)?d? 的值 很小，取 cos 12d?? ， sin 22dd??? ，略去二階微分sin2ddF ? ，將（ ）代人式（ ）， 則 dF fdF ?? （ ） their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX40 圖 分體式 V 帶的拉力分析圖 按圖 ， F的取值區(qū)間依次為 ? ?11,TF、 39。21,TT????、 39。22,FT????,對應(yīng)的? 取值區(qū)間全部為 ? ?0,? （ ? 為每個(gè)分體對應(yīng)的圓心角），依次對式 兩邊積分，得： 11 0FTdF fdF ? ???? 39。12 0TTdF fdF ? ???? 39。22 0TFdF fdF ? ???? () 化簡整理后得： 11fF eT ?? 39。12fT eT ?? 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX41 39。22fT eF ?? () 由于帶式彈性體，他符合胡克定律，帶可以看成只受兩個(gè)拉力的彈性體，所以根據(jù)二力平衡： 39。11TT? 239。2TT? () 并且 1 2 02F F F?? （ ） 12eF F F?? （ ） 聯(lián)立（ ）～（ ）式 303112 1