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機(jī)械(論文)_微型轎車無級變速器設(shè)計(jì)——分體帶輪式無級變速器-閱讀頁

2024-12-24 01:18本頁面
  

【正文】 ( ) 式中 aK —— 小帶輪包角修正系數(shù),根據(jù)小帶輪包角 1a ,查表 158[2]取; LK —— 帶長修正系數(shù),根據(jù)基準(zhǔn)帶長 dL =1400,查表 1510[2]取 ; 據(jù)式( )計(jì)算得 ? ?12 1 . 6 1 87 . 6 9 0 . 8 9 0 . 9 5 0 . 9 1Z ??? ? ?,所以取 2根。 首先確定錐體的結(jié)構(gòu) : 輸入軸錐體尺寸 :大端直徑 150mm,小端直徑 50mm,長度與輸出軸錐體 相同,錐度角 大小為 。錐體上槽的尺寸河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX25 在前面己定 ,錐體具體結(jié)構(gòu) 見花鍵錐體零件圖 。傳動(dòng)比為 處輸入軸小端帶輪為整圓 ,D=160mm。 4 軸及軸承的設(shè)計(jì) their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX26 軸是組成機(jī)械的重要零件, 它的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件,以傳遞運(yùn)動(dòng)和力,本設(shè)計(jì)中采用 花鍵軸,通過其花鍵與錐體傳遞扭矩 。 確定徑向尺寸 : 按彎扭合成強(qiáng)度初步估算最小軸徑 3 PdAn? ( ) 式中 A由軸的材料及承載情況確定的系數(shù),查 表 153[5]取 105; 輸出軸轉(zhuǎn)速 (50002021r/min)按 2021r/min計(jì)算 : 3 101 0 5 1 8 .82021d m m?? 由于變速器輸入與輸出通過鍵槽連接其它機(jī)構(gòu),所以考慮開鍵槽,軸徑再增加 3%5%。 主要 軸承 選用與 校核 由于變速器在工作過程中必須由錐體的軸向移動(dòng)來實(shí)現(xiàn),軸向的推力通過推力軸承作用在軸上。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX27 它具有摩擦阻力小,功勞消耗小,起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。 本變速器預(yù)計(jì)壽命為 2— 3萬小時(shí),設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下條件 : 39。C 一 為計(jì)算載荷 ,有下式得出: 39。66010 ht nLPC f ?? ( ) 式中 P 一為當(dāng)量動(dòng)載荷, N; tf — 為溫度系數(shù),查表 134[5]取 1; n — 軸承轉(zhuǎn)速 ,r/min; 39。 由于推力軸承只承受軸向載荷,當(dāng)量動(dòng)載荷即為軸承受的軸向力 ,選用最大壓軸力進(jìn)行計(jì)算,這樣更趨向安全,后面所以的 QF 均指代最大壓軸力 。 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX28 圖 帶輪機(jī)構(gòu)受力分析 聯(lián)立上面兩式 (),()得: cos sinQFN f??? ? ( ) ?? s inc os ffFF Q?? ( ) 列水平方向平衡方程 : co s sinP F N???? ( ) 將式 ()和 ()代入,得 c o s s i nc o s s i n c o s s i nfF FP ff??? ? ? ????? ? tan1 tanQ fF f ???? ( ) 由于兩個(gè)錐體錐 角分別 和 ,結(jié)果應(yīng)取偏大的,選用 進(jìn)行計(jì)算, 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX29 P ? tan1 tanQ fF f ????? 000 .1 5 tan 1 7 .3 5 41 0 .1 5 tan 1 7 .3 5 4???= 帶入式 ()得 : 39。CC? ,初步選定推力軸承段軸徑為 40mm,查 表 68[6]選取51208推力軸 承, C =47KN 滿足設(shè)計(jì)要求 。 軸的校核 本設(shè)計(jì)中兩根軸的尺寸和結(jié)構(gòu)是相同的,而且傳遞的功率和受力情況都相同,只須校核其中一根就可以了。 此處對輸入軸進(jìn)行校核。 n — 軸轉(zhuǎn)速,按 2500r/min計(jì)算。 2 18 1 19 91 77 .2 75M F N m m? ? ? ? 校核軸的強(qiáng)度 由圖 ,壓軸力處對應(yīng)的花鍵軸截面 M最大,為危險(xiǎn)截面,校核此處的軸強(qiáng)度。 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。 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。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 。 軸的剛度校核 軸承受載荷后會產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形,若變形過大,會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。 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)。 對于一般傳動(dòng)軸 選取 ??? =— 1﹝ 176。 圖 ,變形大,所以應(yīng)計(jì) 算該軸段的扭轉(zhuǎn)角。 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。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)。 ? ?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。 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。 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。 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。 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。 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。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 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。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。22 0TFdF fdF ? ???? () 化簡整理后得: 11fF eT ?? 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。2TT? () 并且 1 2 02F F F?? ( ) 12eF F F?? ( ) 聯(lián)立( )~( )式 303112
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