自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)

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1、四川大學(xué)錦城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì) 四川大學(xué)錦城學(xué)院 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì) 學(xué) 院 四川大學(xué)錦城學(xué)院 　 專(zhuān) 業(yè) 學(xué)生姓名 　 學(xué) 號(hào) 年級(jí) 指導(dǎo)教師

2、　 教務(wù)部制表 二Ο一三 年 四 月 二十 日 28 / 33文檔可自由編輯打印 自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè): 學(xué)生 指導(dǎo)老師 摘 要 無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)是指在某種控制的作用下，使機(jī)器的輸出軸轉(zhuǎn)速可在兩個(gè)極值范圍內(nèi)連續(xù)變化的傳動(dòng)方式。而無(wú)級(jí)變速器是這樣的一種裝置，它具有主動(dòng)和從動(dòng)兩根軸，并能通過(guò)傳遞轉(zhuǎn)矩的中間介質(zhì)（固體、流體、電磁流）把兩根軸直接或間接地聯(lián)系起來(lái)，以傳遞動(dòng)力。當(dāng)對(duì)主、從動(dòng)軸的聯(lián)系關(guān)系進(jìn)行控制時(shí)，即可使兩軸間的傳動(dòng)比發(fā)生變化（在兩極值范圍內(nèi)連續(xù)而任意地變化）。本文在分析各種無(wú)級(jí)變速器和無(wú)級(jí)變速自行車(chē)的基礎(chǔ)上，把鋼球外錐式無(wú)級(jí)

3、變速器進(jìn)行部分改裝，從而形成了自行車(chē)的無(wú)級(jí)變速裝置。該裝置通過(guò)八個(gè)鋼球利用摩擦力將動(dòng)力進(jìn)行輸入輸出，用一對(duì)斜齒輪進(jìn)行分度調(diào)速，從而使自行車(chē)在0.75～1.22之間進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。研究表明：無(wú)級(jí)變速器被用于自行車(chē)方面可以大大改善自行車(chē)的使用性能，方便廣大消費(fèi)者使用。 關(guān)鍵字: 無(wú)級(jí)變速自行車(chē) 無(wú)級(jí)變速器 調(diào)速 The design of the CVT on bicycle Major:Mechanical design manufacturing and automation Student: Yang Xia

4、 Supervisor: Huang Hui Abstract Have no the class gearbox spread to mean under the function that is a 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 devi

5、ce, it has active with from move two stalks, and can pass to deliver the middle of turning the Ju to lie quality(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 imm

6、ediately make spreading of 2 compare occurrence variety.(be worth to change in a row but at will inside the 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

7、 to input or output the power through the friction and a pair of helical gears is also used to adjust the 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

8、 use it convenient. Keyword: CVT bike CVT Speed control. 目錄 1緒論 1 1.1 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的特征和應(yīng)用 1 1.2 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的分類(lèi) 1 1.3 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展概況 2 1.4 無(wú)級(jí)變速自行車(chē)研究現(xiàn)狀 3 1.5 自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器運(yùn)用實(shí)例 5 1.6 研究的目的和意義 7 1.7 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 8 2 自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器總體方案的選擇 8 2.1 鋼環(huán)分離錐式(RC型)無(wú)級(jí)變速器 8 2.2 鋼

9、球外錐式無(wú)級(jí)變速器 9 2.3 兩方案的比較與選擇 10 3 鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器部分零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11 3.1 鋼球與主﹑從動(dòng)錐齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11 3.2 加壓盤(pán)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 12 3.3 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的設(shè)計(jì)與計(jì)算 13 3.4 輸入軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 15 3.5 輸出軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17 3.6 輸入﹑輸出軸上軸承的選擇與計(jì)算 20 3.7 輸入﹑輸出軸上端蓋的設(shè)計(jì)與計(jì)算 22 3.8 調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 22 3.9 自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器的安裝 24 4 自行車(chē)變速器的調(diào)整與使用方法 25 4.1 自行車(chē)變

10、速器的調(diào)整 25 4.2. 自行車(chē)變速器的使用方法 25 5 結(jié)論 26 參考文獻(xiàn) 28 致謝 29 1緒論 1.1 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的特征和應(yīng)用 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是一種傳動(dòng)裝置，是在輸入轉(zhuǎn)速一定的情況下實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的一種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞裝置，由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)及加壓裝置或輸出機(jī)構(gòu)組成。 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、滑動(dòng)率小、具有恒功率機(jī)械特性、傳動(dòng)效率較高，能更好地適應(yīng)各種機(jī)械的工況要求及產(chǎn)品需要，易于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械化、自動(dòng)化，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便、價(jià)格相對(duì)便宜。機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的適用范圍廣，有在驅(qū)動(dòng)功率不變的情況下，因工作阻力變化而需要調(diào)

11、節(jié)轉(zhuǎn)速以產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力矩者（如化工行業(yè)中的攪拌機(jī)械，即需要隨著攪拌物料的粘度、阻力增大而能相應(yīng)減慢攪拌速度）；有根據(jù)工況要求需要調(diào)節(jié)速度者（如起重運(yùn)輸機(jī)械要求隨物料及運(yùn)行區(qū)段的變化而能相應(yīng)改變提升或運(yùn)行速度，食品機(jī)械中的烤干機(jī)或制藥機(jī)械要求隨著溫度變化而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移速度）；有為獲得恒定的工作速度或張力而需要調(diào)節(jié)速度者（如斷面切削機(jī)床加工時(shí)需保持恒定的切削線速度，電工機(jī)械中的繞線機(jī)需保持恒定的卷繞速度，紡織機(jī)械中的漿紗機(jī)及輕工機(jī)械中的薄膜機(jī)皆需調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以保證恒定的張力等）；有為適應(yīng)整個(gè)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(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)速度以及需要配合自動(dòng)控制者（如各種各樣半自動(dòng)或自動(dòng)的生產(chǎn)、操

12、作或裝配流水線）；有為探求最佳效果而需變換速度者（如試驗(yàn)機(jī)械或離心機(jī)需調(diào)速以獲得最佳分離效果）；有為節(jié)約能源而需進(jìn)行調(diào)速者（如風(fēng)機(jī)、水泵等）；此外，還有按各種規(guī)律的或不規(guī)律的變化而進(jìn)行速度調(diào)節(jié)以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或程序控制等。 綜上所述?？梢钥闯霾捎脽o(wú)級(jí)變速器，尤其是配合減速傳動(dòng)時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大其變速范圍與輸出轉(zhuǎn)矩，能更好的適應(yīng)各種工況要求，使之效能最佳，在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，適應(yīng)產(chǎn)品變換需要，節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械化、自動(dòng)化等各方面皆具有顯著的效果。故無(wú)級(jí)變速器目前已成為一種基本的通用傳動(dòng)形式，應(yīng)用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機(jī)床、電工、起重運(yùn)輸?shù)V山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國(guó)防及試驗(yàn)等各類(lèi)機(jī)械。

13、 1.2 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的分類(lèi) 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器分為摩擦式、鏈?zhǔn)?、帶式和脈動(dòng)式四大類(lèi)。 （1） 摩擦式無(wú)級(jí)變速器 變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由各種不同幾何形狀的剛性傳動(dòng)元件組成，利用主、從動(dòng)元件（或通過(guò)中間元件）在接觸處產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行傳動(dòng)，并通過(guò)改變接觸處的工作半徑實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速器。 由于這類(lèi)變速器除了利用摩擦力之外，還可以利用潤(rùn)滑油膜牽引力進(jìn)行傳動(dòng)，故通常也把它稱(chēng)為牽引（式）傳動(dòng)。但是，牽引傳動(dòng)實(shí)際上只有當(dāng)借出去處于液體潤(rùn)滑狀態(tài)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)，然而一般變速器大都處于混合潤(rùn)滑狀態(tài)，達(dá)不到液體潤(rùn)滑狀態(tài)要求，故它主要還是依靠摩擦力進(jìn)行傳動(dòng)。 （2） 鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器 變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由主、從動(dòng)鏈輪及套于

14、其上的鋼制撓性鏈組成，利用鏈條左右兩側(cè)面與作為鏈輪的兩錐盤(pán)接觸所產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行傳動(dòng)，并通過(guò)改變兩錐盤(pán)的軸向距離以調(diào)整它們與鏈的接觸位置和工作半徑，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 由此可以看出，它與一般利用鏈與鏈輪嚙合的鏈傳動(dòng)是不同的。不過(guò)目前應(yīng)用最廣、最基本的滑片鏈變速器，其錐盤(pán)接觸面制有淺齒槽，故與鏈條接觸時(shí)形成準(zhǔn)嚙合式，其作用是可以減少?gòu)埦o力與滑動(dòng)率。 （3） 帶式無(wú)級(jí)變速器 與鏈?zhǔn)阶兯倨飨嗨疲淖兯賯鲃?dòng)機(jī)構(gòu)是由作為主、從動(dòng)帶輪的面對(duì)錐盤(pán)及張緊在其上的傳動(dòng)帶組成。其工作原理也是利用傳動(dòng)帶左右兩側(cè)面與錐盤(pán)接觸所產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行傳動(dòng)，并通過(guò)改變兩錐盤(pán)的軸向距離以調(diào)整它們與傳動(dòng)帶的接觸位置

15、和工作半徑，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 （4） 脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器 變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由3~5相連桿機(jī)構(gòu)組成，或者是連桿與凸輪和齒輪等機(jī)構(gòu)的組合，其工作原理與連桿機(jī)構(gòu)相同，但為了使輸出軸能夠獲得連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這里需配置輸出機(jī)構(gòu)（如超越離合器）。 1.3 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展概況 無(wú)級(jí)變速器分為機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，液壓傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，電力傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器三種，但本設(shè)計(jì)任務(wù)要求把無(wú)級(jí)變速器安裝在自行車(chē)上，所以一般只能用機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，所以以下重點(diǎn)介紹機(jī)械無(wú)級(jí)變速器。 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是適合現(xiàn)今生產(chǎn)工藝流程機(jī)械化自動(dòng)化發(fā)展以及改善機(jī)械工作性能的一種通用傳動(dòng)裝置。它的研制在國(guó)外已有百余年的歷史，初始階段

16、受條件限制，進(jìn)展緩慢。直到20世紀(jì)50年代以后，一方面隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在材質(zhì)、工藝個(gè)潤(rùn)滑方面的限制因素相繼解決，另一方面隨著經(jīng)歷發(fā)展，需求迅速增加，相應(yīng)地促進(jìn)了機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的研制和生產(chǎn)，使各種類(lèi)型的系列產(chǎn)品快速增長(zhǎng)并獲得了廣泛的應(yīng)用。 國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器在二十世紀(jì)六十年底前后起步，基本上時(shí)作為一些專(zhuān)業(yè)機(jī)械。如紡織、機(jī)床及化工機(jī)械等的配套零部件，由專(zhuān)業(yè)機(jī)械廠進(jìn)行仿制和生產(chǎn)，品種規(guī)格不多，產(chǎn)量不大。直到八十年代中期以后，大量引進(jìn)國(guó)外各種先進(jìn)設(shè)備，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化以及自動(dòng)流水線的迅速發(fā)展，對(duì)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器在品種、規(guī)格和數(shù)量方面的需求都大幅度增加。在這種形勢(shì)下，專(zhuān)業(yè)廠開(kāi)始建立并進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，一

17、些高等院校也開(kāi)展了這方面的研究工作，短短幾十年時(shí)間，系列產(chǎn)品已包括機(jī)械無(wú)級(jí)變速器現(xiàn)有的摩擦式、鏈?zhǔn)?、帶式、和脈動(dòng)式四大類(lèi)及其各種主要結(jié)構(gòu)型式，初步滿足了生產(chǎn)發(fā)展的需求。與此同時(shí)，無(wú)級(jí)變速器專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)、行業(yè)協(xié)會(huì)及情報(bào)網(wǎng)等組織相繼建立。定期出版網(wǎng)訊及召開(kāi)學(xué)術(shù)信息會(huì)議進(jìn)行交流。自90年代以來(lái)，我國(guó)先后制定的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共14個(gè)： 1. JB/T 5984-92 《寬V帶無(wú)級(jí)變速裝置基本參數(shù)》 2. JB/T 6950-93 《行星錐盤(pán)無(wú)級(jí)變速器》 3. JB/T 6951-93 《三相并聯(lián)連桿脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器》 4. JB/T 6952-93 《齒鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器》 5. JB/T 70

18、10-93 《環(huán)錐行星無(wú)級(jí)變速器》 6. JB/T 7254-94 《無(wú)級(jí)變速擺線針輪減速機(jī)》 7. JB/T 7346-94 《機(jī)械無(wú)級(jí)變速器試驗(yàn)方法》 8. JB/T 7515-94 《四相并列連桿脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器》 9. JB/T 7668-95 《多盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器》 10. JB/T 7683-95 《機(jī)械無(wú)級(jí)變速器 分類(lèi)及型號(hào)編制方法》 11. JB/T 7686-95 《錐盤(pán)環(huán)盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器》 12. JB/T 50150-1999 《行星錐盤(pán)無(wú)級(jí)變速器 質(zhì)量分等》 13. JB/T 53083-1999 《三相并聯(lián)連桿脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器 質(zhì)

19、量分等》 14. JB/T 50020- 《無(wú)級(jí)變速擺線針輪減速機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量分等》（報(bào)批稿） 現(xiàn)在，機(jī)械無(wú)級(jí)變速器從研制、生產(chǎn)、組織管理到情報(bào)網(wǎng)信息各方面已組成一較完 整的體系，發(fā)展成為機(jī)械領(lǐng)域中一個(gè)新型行業(yè)。 1.4 無(wú)級(jí)變速自行車(chē)研究現(xiàn)狀 自行車(chē)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有傳統(tǒng)的自行車(chē)演變成無(wú)級(jí)變速自行車(chē)，現(xiàn)代的無(wú)級(jí)變速自行車(chē)可謂是形式多樣，五花八門(mén)，以下是當(dāng)今社會(huì)上存在的部分無(wú)級(jí)變速自行車(chē)。 1.人力腳踏式無(wú)級(jí)變速自行車(chē) 一種人力腳踏式無(wú)級(jí)變速自行車(chē)，在自行車(chē)車(chē)架兩側(cè)面的中軸上，安裝有錐面相對(duì)的變速輪盤(pán)組成的主動(dòng)輪，主動(dòng)輪兩側(cè)安裝有腳蹬兩變速輪盤(pán)輪沿掛有三角皮帶，兩

20、盤(pán)面間安裝有壓縮彈簧；在車(chē)架的前斜梁上，安裝有由變速桿操縱可前后移動(dòng)的挺桿，挺桿的近變速輪盤(pán)端安裝有可使兩變速輪盤(pán)靠近或分離的插件；在自行車(chē)后軸上的后輪輪輻兩側(cè)面支承有附輪，附輪的外沿輪面設(shè)有三角皮帶槽，附輪的內(nèi)側(cè)設(shè)有帶動(dòng)后輪單向轉(zhuǎn)動(dòng)的棘齒；車(chē)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(chē)的行走和變速不用成組鏈輪和鏈條傳動(dòng)，成本低、重量輕，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，速度轉(zhuǎn)換快，速比大。 2. 無(wú)鏈無(wú)級(jí)變速自行車(chē) 一種無(wú)鏈條傳動(dòng)，可隨意變換車(chē)速的自行車(chē)。該自行車(chē)包括車(chē)輪、把手、三角架和踏拐等，橫梁左端設(shè)有后齒輪、大齒輪和正反齒輪，橫梁右端設(shè)有中軸齒輪，齒輪與拐軸齒輪嚙合，偏心連

21、桿的上端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(shè)有拉簧、活動(dòng)支架和鋼絲拉索。該自行車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)速方便靈活，經(jīng)久耐用，適合各種型號(hào)。 3.前置往復(fù)式無(wú)級(jí)變速自行車(chē) 針對(duì)自行車(chē)的驅(qū)動(dòng)、乘座和避震進(jìn)行改進(jìn)。包括：乘騎者坐靠休閑式椅，兩腳蹬踏前置的兩個(gè)懸搖桿曲柄，可進(jìn)行弧形的曲線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用腳掌面的蹬踏角度或用手直接調(diào)動(dòng)搖桿上力臂的長(zhǎng)短實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，高效能的帶動(dòng)撓性件驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)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(wú)級(jí)變速自行車(chē) 是由低矮形車(chē)架把一個(gè)作

22、驅(qū)動(dòng)的前輪和一個(gè)作導(dǎo)向的后輪連接在一塊的自行車(chē)，帶靠背的座椅安裝在車(chē)架中部，騎行者可斜躺著坐在座椅上，兩腿放在前輪二側(cè)。杠桿式曲柄無(wú)級(jí)傳動(dòng)裝置固定在前輪的前上方，通過(guò)左右曲柄桿上的滑塊鉸接鏈條交替?zhèn)鲃?dòng)前輪。操縱把手裝于前輪的正上方，由鋼絲繩牽引后輪轉(zhuǎn)向。這樣就不會(huì)干擾車(chē)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(wú)級(jí)傳動(dòng)裝置，適應(yīng)人體功能的要求。 5. 便攜式高安全型無(wú)級(jí)變速自行車(chē) 一種新式樣的自行車(chē)。其特征是由行走機(jī)構(gòu)，車(chē)椅式直立車(chē)龍頭轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，杠桿式無(wú)級(jí)變速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。適用于交通擁擠，樓層高，住房緊，停放車(chē)輛不便的都市區(qū)。本裝置是由足踏杠桿式無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)，車(chē)架可

23、橫向折疊，驅(qū)動(dòng)大車(chē)輪在前面，導(dǎo)向小車(chē)輪在后邊的行走機(jī)構(gòu)與帶靠背車(chē)坐椅式的直立車(chē)龍頭轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成的自行車(chē)裝置。該裝置形體式樣，較為奇特但騎行舒適，更安全，并能折疊便攜帶。 6. 純滾動(dòng)式四個(gè)檔位無(wú)級(jí)變速自行車(chē) 一種純滾動(dòng)式四個(gè)檔位無(wú)級(jí)變速自行車(chē)，其中在中軸上的中心齒輪嚙合連接有一級(jí)行星輪和二級(jí)行星輪，中心齒輪的兩側(cè)分別套裝有推動(dòng)盤(pán)，一側(cè)固定在腳蹬輪軸上，另一側(cè)固定在鏈輪上；二級(jí)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(chē)架體上固定有座盤(pán)，座盤(pán)上固定有升降檔位彈簧；在座盤(pán)上固定連接有自鎖離合器總成，自鎖離合器總成滾動(dòng)套裝在停轉(zhuǎn)盤(pán)上，停轉(zhuǎn)盤(pán)固定在中軸和后軸上；在中軸和后軸的自鎖

24、離合器總成上裝有移動(dòng)升降檔位拉桿。隨時(shí)變?cè)鰷p速檔位，對(duì)自行車(chē)零部件無(wú)影響，制造簡(jiǎn)單，性能可靠，操作簡(jiǎn)單，使用方便。 7. 帶傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速自行車(chē) 一種無(wú)級(jí)變速自行車(chē)，改進(jìn)了現(xiàn)有自行車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該自行車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括以下部件：小動(dòng)輪、小定輪、小動(dòng)輪撥叉，小動(dòng)輪、大動(dòng)輪、大定輪、大動(dòng)輪撥叉，大動(dòng)輪、Ｖ型傳動(dòng)帶、Ｖ型帶張緊裝置、調(diào)速器、閘線、飛輪，飛輪由飛輪軸套、飛輪底座、滾柱、滾珠構(gòu)成。其特征在于自行車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括以下部件：小動(dòng)輪、小定輪、小動(dòng)輪撥叉，小動(dòng)輪、小定輪呈錐形，兩輪大小形狀一致，錐面相對(duì)，組成帶有Ｖ形溝槽的小傳動(dòng)輪，與自行車(chē)后軸上的飛輪軸套固定連接，小動(dòng)輪在撥叉控

25、制下沿軸滑動(dòng)；大動(dòng)輪、大定輪、大動(dòng)輪撥叉，大動(dòng)輪、大定輪也呈錐形，兩輪大小形狀一致，錐面相對(duì)，組成帶有Ｖ形溝槽的大傳動(dòng)輪，固定在自行車(chē)中軸上，大動(dòng)輪在撥叉控制下沿軸滑動(dòng)；Ｖ型傳動(dòng)帶、Ｖ型帶張緊裝置、調(diào)速器、閘線、飛輪，Ｖ型傳動(dòng)帶鑲在大小輪的溝槽中；Ｖ型帶張緊裝置裝在后軸上，其支承輪支撐傳動(dòng)帶；調(diào)速器裝在車(chē)把附近，與閘線連接，閘線帶動(dòng)調(diào)節(jié)大小動(dòng)輪位置的撥叉；飛輪由飛輪軸套、飛輪底座、滾柱、滾珠構(gòu)成，裝在后軸上，靠緊小傳動(dòng)輪，飛輪軸套與小傳動(dòng)輪固定連接，飛輪底座與后軸固定連接，飛輪軸套內(nèi)還設(shè)有流線型的槽，滾柱放置在槽內(nèi)。 這種無(wú)級(jí)變速自行車(chē)通過(guò)帶傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自行車(chē)的無(wú)級(jí)變速，傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音低、調(diào)速操

26、作方便、變速范圍大；同時(shí)該無(wú)級(jí)變速自行車(chē)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模成批生產(chǎn)。 8. 蓄能型-全自動(dòng)無(wú)級(jí)變速自行車(chē) 一種蓄能型一全自動(dòng)無(wú)級(jí)變速自行車(chē)，屬于交通工具技術(shù)領(lǐng)域。本新型的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：主要由設(shè)置每側(cè)腳蹬上的長(zhǎng)型齒盤(pán)交替工作，通過(guò)同側(cè)的鏈條傳動(dòng)同側(cè)的飛輪，飛輪連同帶動(dòng)設(shè)置在輪骨內(nèi)的發(fā)條內(nèi)端發(fā)條外端同輪骨固定。其中：同每側(cè)的飛輪安裝在同一軸套上還設(shè)置有防逆轉(zhuǎn)裝置，防逆轉(zhuǎn)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如同飛輪，外殼同車(chē)架子固定。騎行時(shí)由于每側(cè)長(zhǎng)型齒盤(pán)的作用，通過(guò)鏈條對(duì)同側(cè)的發(fā)條交替蓄能，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)級(jí)變速。 1.5 自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器運(yùn)用實(shí)例 自行車(chē)所用無(wú)級(jí)變速器，其

27、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐用，調(diào)速準(zhǔn)確靈活，變速能力強(qiáng)，特別是其軸向尺寸極小。 這種自行車(chē)的變速是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：如圖一所示，其包括輸入軸1，調(diào)整板2，擺臂3，棘輪12，棘齒13，連接片8傳動(dòng)盤(pán)15，輸出軸等組成。其中，輸入軸與棘輪為鍵連接，傳動(dòng)盤(pán)與輸出軸為一體，擺臂呈“U”型，棘輪在其內(nèi)，擺臂的“U”型上端通過(guò)兩個(gè)孔分別套裝與棘輪前后的輸入軸上，其一端與棘輪之間裝有一棘齒。擺臂的數(shù)量由輸出轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性要求決定，一般4個(gè)就可以了。擺臂與傳動(dòng)盤(pán)之間通過(guò)連接片8連接。連 1.輸入軸 2.調(diào)速板 3.擺臂 8.連接片 10.擺臂上的銷(xiāo) 11.傳動(dòng)盤(pán)上的銷(xiāo) 1

28、2.棘輪 13.棘齒 15.傳動(dòng) 盤(pán) 25.導(dǎo)向桿 28.軸承外座 33.軸承內(nèi)座 35.鏈條盤(pán) 37.軸承外座 38.空心軸 接片為一長(zhǎng)條型片狀鋼片，兩頭各有一孔，其中一個(gè)孔裝在擺臂上的銷(xiāo)10上。棘齒軸線與傳動(dòng)盤(pán)軸線常處于平行但不同軸線的狀態(tài)，只有在轉(zhuǎn)動(dòng)比為1時(shí)才會(huì)同軸線。 其工作過(guò)程是這樣的：由于棘齒、棘輪間只可單向傳動(dòng)，設(shè)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)則會(huì)通過(guò)棘齒的作用帶動(dòng)擺臂一起順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，擺臂的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)銷(xiāo)10、連接片8、銷(xiāo)11帶動(dòng)傳動(dòng)盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。假設(shè)擺臂的轉(zhuǎn)動(dòng)也是勻速的，由于棘輪與傳動(dòng)盤(pán)的不同軸線，傳動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速不是勻速的，而是在一個(gè)高于輸入軸轉(zhuǎn)速和一個(gè)低于輸入軸轉(zhuǎn)速之間變化。

29、由于一般有多個(gè)擺臂，轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)、輸出軸及其后的負(fù)荷有一定的運(yùn)動(dòng)慣性，同時(shí)由于棘輪、棘齒間的單向傳動(dòng)，傳動(dòng)盤(pán)上的實(shí)際轉(zhuǎn)速為一個(gè)高于輸入軸轉(zhuǎn)速且比較平穩(wěn)的輸出轉(zhuǎn)速。此轉(zhuǎn)速的大小與棘輪軸線和傳動(dòng)盤(pán)軸線間的距離有關(guān)，而此距離的大小則是由調(diào)速板2的上下移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。必要說(shuō)明的是，圖1所示的變速器，其逆向傳動(dòng)（即把輸出軸作輸入軸）有與正向傳動(dòng)幾乎一樣的傳動(dòng)效果：?jiǎn)蜗颍傩偷膫鲃?dòng)。其區(qū)別是逆向傳動(dòng)時(shí)其輸出轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性差一些。 前面所訴的結(jié)構(gòu)，只是結(jié)構(gòu)示意圖，還不適合實(shí)際應(yīng)用，適合實(shí)際應(yīng)用的如圖2、圖3所示。在圖2中，14與12為一體，14是空心圓筒，其內(nèi)有內(nèi)螺紋與后輪輪轂上的外螺紋連接。16與35之間為滾動(dòng)

30、軸承結(jié)構(gòu)，是這樣構(gòu)成的：在16的外端，35的內(nèi)端分別車(chē)有一環(huán)槽，在16或35上開(kāi)一小孔與環(huán)槽想通，從此小孔放進(jìn)球形鋼球，然后封閉小孔與環(huán)槽想通，從此小孔放進(jìn)球形鋼球，然后封閉小孔便構(gòu)成，這樣，調(diào)速機(jī)構(gòu)只要帶動(dòng)16徑向移動(dòng)，便可帶動(dòng)35也作徑向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。圖2所示結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)過(guò)程是：鏈條盤(pán)35→35上的傳動(dòng)銷(xiāo)→連接片8→10、3、13→12、8→后輪，為使16可以作為徑向移動(dòng)，16的中心部分是部分空或全空而成一環(huán)形結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)在變速時(shí)，鏈條盤(pán)35要作為徑向移動(dòng)，因此，在移動(dòng)過(guò)程中若是不能保證前后鏈條盤(pán)距離一定的情況下，應(yīng)在鏈條的松邊（即非拉緊邊）加裝一張緊機(jī)構(gòu)。 在圖3所示的實(shí)施

31、例中，其實(shí)際為兩級(jí)變速。這樣做的主要目的是：輸入輪軸線和輸出輪軸線都可以固定，且同軸線，另外一個(gè)好處是可以增大變速范圍，有更強(qiáng)的道路適應(yīng)能力。在圖3中，傳動(dòng)盤(pán)15為前后級(jí)共用，是一中空的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，它可以相對(duì)于中心軸線（即前后的棘輪軸線）作徑向平移，而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。傳動(dòng)盤(pán)外端設(shè)置軸承外座37，制成圖2所示相似的軸承結(jié)構(gòu)。這樣調(diào)速機(jī)構(gòu)只要帶動(dòng)軸承外座37徑向移動(dòng)，便可帶動(dòng)傳動(dòng)盤(pán)15徑向移動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。圖3所示結(jié)構(gòu)為一種專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)來(lái)裝于后輪的變速器，它的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)主要有：空心軸38的大內(nèi)孔端（即右端）通過(guò)內(nèi)螺紋與自行車(chē)后輪輪轂上的外螺紋連接。一體的鏈條盤(pán)35和右棘輪12套裝于空心軸38上，左棘輪與

32、空心軸38為鍵連接或成一體。鏈條盤(pán)35專(zhuān)門(mén)設(shè)置于靠后輪的一邊，這是為了在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不發(fā)生碰擦。因?yàn)楹筝喩系匿摼€（即后輪上的輻射狀分布的鋼線）是越靠近輪的外端，越向輪的中心截面靠近，到鋼圈時(shí)已是在同一截面上。而較大直徑的鏈條盤(pán)35在裝上鏈條后，鏈條的寬度即會(huì)超過(guò)鏈條的厚度，而鋼線向內(nèi)靠的特點(diǎn)剛好能讓出這點(diǎn)空間。若不是這樣而裝于另一邊（圖中的右邊），就會(huì)極易發(fā)生碰擦。圖3的傳動(dòng)路線為：35→右棘輪12→右擺臂→右連接片6→15→左連接片8→左擺臂12→左棘輪12→空心軸38→后輪輪轂（即后輪），為使傳動(dòng)更平穩(wěn)，即前級(jí)為瞬時(shí)高傳動(dòng)時(shí)，后級(jí)為瞬時(shí)低傳動(dòng)比，后之亦然，為達(dá)到這樣，傳動(dòng)盤(pán)15上的前級(jí)傳動(dòng)銷(xiāo)與后

33、級(jí)傳動(dòng)銷(xiāo)相互錯(cuò)開(kāi)一定的位置便可。此外前后級(jí)采用不一樣長(zhǎng)的連接片也可實(shí)現(xiàn)。 圖2所示結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸最小，弱點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)性稍差，圖3所示機(jī)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)，變速能力強(qiáng)，不須鏈條張緊機(jī)構(gòu)，弱點(diǎn)是結(jié)構(gòu)略為復(fù)雜，軸向尺寸稍大（圖中為作圖需要各零件間的間隙人為放大，實(shí)際上沒(méi)有圖示那樣大的軸向尺寸）。 1.6 研究的目的和意義 當(dāng)今，社會(huì)發(fā)展已由工業(yè)社會(huì)向后工業(yè)社會(huì)、信息社會(huì)過(guò)渡，越來(lái)越重視“以人為本”、為人服務(wù)，因此，各機(jī)械零件的設(shè)計(jì)更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)從人身出發(fā)，在以人為主體的前提下結(jié)合人們衣食住行以及一切生活、生產(chǎn)活動(dòng)中的綜合習(xí)慣來(lái)研究設(shè)計(jì)。自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器正是本著人體工程學(xué)，以

34、人為本的前提下研究設(shè)計(jì)出來(lái)的，因此，研究并設(shè)計(jì)自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器系統(tǒng)具有人類(lèi)需求、順應(yīng)時(shí)代發(fā)展等特點(diǎn)。 時(shí)代的主題便是企業(yè)發(fā)展生存的主題，換而言之，自行車(chē)企業(yè)要屹立于競(jìng)爭(zhēng)如此之大的社會(huì)中，必須順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，以人為本，從而設(shè)計(jì)出更為人們所青睞的變速系統(tǒng)。毋庸置疑，自行車(chē)企業(yè)應(yīng)加快發(fā)展自行車(chē)內(nèi)變速系統(tǒng)，提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 1.7 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容：根據(jù)男式自行車(chē)的特點(diǎn)選擇合適的傳動(dòng)比；比較和選擇合適的方案；完成自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算；對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度和壽命校核。 設(shè)計(jì)要求：傳動(dòng)比范圍0.75～1.22；變速器尺寸要盡可能小，輕便；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使制造

35、成本盡可能低；安裝拆卸要方便；外觀要?jiǎng)蚍Q(chēng)，美觀；調(diào)速要靈活，調(diào)速過(guò)程中不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)級(jí)調(diào)速；關(guān)鍵部件滿足強(qiáng)度和壽命要求；畫(huà)零件圖和裝配圖。 2 自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器總體方案的選擇 自行車(chē)無(wú)級(jí)變速方式多種多樣，在此，我只選擇了兩種方案供參考，作比較，選出理想方案。該兩種方案分別是鋼環(huán)分離錐式(RC型)無(wú)級(jí)變速器和鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器，分別描述如下。 2.1 鋼環(huán)分離錐式(RC型)無(wú)級(jí)變速器 圖2-1 鋼環(huán)分離錐式(RC型)無(wú)級(jí)變速器 如上圖所示，為一種早期生產(chǎn)的環(huán)錐式無(wú)級(jí)變速器，是利用鋼環(huán)的彈性楔緊作用自動(dòng)加壓而無(wú)需加壓裝置。由于采用兩軸線平行的長(zhǎng)錐替

36、代了兩對(duì)分離輪，并且通過(guò)移動(dòng)鋼環(huán)來(lái)進(jìn)行變速，所以結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單。但由于分離錐的錐度較小，故變速范圍受限制。 RC型變速器屬升、降速型，其機(jī)械特性如下圖所示。技術(shù)參數(shù)為：傳動(dòng)比 i21 = n2/n1 =2～0.5,變速比Rb = 4,輸入功率P1=（0.1～2.2） kw ，輸入轉(zhuǎn)速 n1=1500 r/min ,傳動(dòng)效率η＜85% 。一般用于機(jī)床和紡織機(jī)械等. 下圖是RC型變速器的機(jī)械特性： 圖2-2 RC型變速器的機(jī)械特性 2.2 鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器 1,11-輸入，輸出軸 2，10-加壓裝置 3，9-主，從動(dòng)錐輪 4-傳動(dòng)鋼球 5-調(diào)速蝸輪

37、 6-調(diào)速蝸桿 7-外環(huán) 8-傳動(dòng)鋼球軸 12，13-端蓋 圖2-3 鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器 如圖所示，動(dòng)力由軸1輸入，通過(guò)自動(dòng)加壓裝置2，帶動(dòng)主動(dòng)輪3同速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一組（3～8）鋼球4利用摩擦力驅(qū)動(dòng)輸出軸11，最后將運(yùn)動(dòng)輸出。傳動(dòng)鋼球的支承軸8的兩端，嵌裝在殼體兩端蓋12和13的徑向弧行倒槽內(nèi)，并穿過(guò)調(diào)速渦輪5的曲線槽；調(diào)速時(shí)，通過(guò)蝸桿6和蝸輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，由于曲線槽的作用使鋼球軸線的傾斜角發(fā)生變化，導(dǎo)致鋼球與兩錐輪的工作半徑改變，輸出軸轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。其動(dòng)力范圍為：Rn=9，Imax=1/Imin，P≤11 kw ，ε≤4% ，η＝0.80～0.92 。此種變速器應(yīng)用

38、廣泛。 從動(dòng)調(diào)速齒輪5的端面分布一組曲線槽，曲線槽數(shù)目與鋼球數(shù)相同。曲線槽可用阿基米德螺旋線，也可用圓弧。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)齒輪6使從動(dòng)齒輪5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)齒輪的曲線槽迫使傳動(dòng)鋼球軸8繞鋼球4的軸心線擺動(dòng)，傳動(dòng)輪3以及從動(dòng)輪9與鋼球4的接觸半徑發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。具體分析如下： 圖2-4 鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器變速示意圖 主要由兩個(gè)錐輪1、2和一組鋼球3（通常為6個(gè)）組成。主、從動(dòng)錐輪1和2分別裝在軸Ⅰ、Ⅱ上，鋼球3被壓緊在兩錐輪的工作錐面上，并可在軸4上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。工作時(shí)，主動(dòng)錐輪1依靠摩擦力帶動(dòng)鋼球3繞軸4旋轉(zhuǎn)，鋼球同樣依靠摩擦力帶動(dòng)從動(dòng)錐輪2轉(zhuǎn)動(dòng)。軸Ⅰ、Ⅱ傳動(dòng)比 ，由于 ，所以 。調(diào)

39、整支承軸4的傾斜角與傾斜方向，即可改變鋼球3的傳動(dòng)半徑r1和r2，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 2.3 兩方案的比較與選擇 鋼環(huán)分離錐式(RC型)無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，且使用參數(shù)更符合我們此次設(shè)計(jì)的要求，但由于在調(diào)速過(guò)程中，怎樣使鋼環(huán)移動(dòng)有很大的難度，需要精密的裝置，如果此裝置用于自行車(chē)，成本會(huì)大大的提高，顯得不合理。 而鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，原理清晰，各項(xiàng)參數(shù)也比較符合設(shè)計(jì)要求，故選擇此變速器。只是選用此變速器的同時(shí)須對(duì)該裝置進(jìn)行部分更改。 須更改的部分是蝸輪蝸桿調(diào)速裝置部分。因?yàn)槲覀兪沁x用了8個(gè)鋼球，曲線槽設(shè)計(jì)見(jiàn)第三章，一個(gè)曲線槽跨度是900，也

40、就是說(shuō)自行車(chē)從最大傳動(dòng)比調(diào)到最小傳動(dòng)比，需要使其轉(zhuǎn)過(guò)900，而普通蝸輪蝸桿傳動(dòng)比是1/8，那么其結(jié)構(gòu)和尺寸將完全不符合我們?cè)O(shè)計(jì)的要求。為此，我們想到了將它們改為兩斜齒輪傳動(dòng)，以用來(lái)調(diào)速。選用斜齒輪是因?yàn)樾饼X輪傳動(dòng)比較平穩(wěn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將主動(dòng)斜齒輪的直徑設(shè)計(jì)成從動(dòng)斜齒輪的3/4，這樣只要主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)1200，那么從動(dòng)輪就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)900，符合設(shè)計(jì)要求。 3 鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器部分零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算包括主﹑從動(dòng)錐齒輪，加壓盤(pán)，調(diào)速齒輪上變速曲線槽，輸入軸，輸出軸，輸入﹑輸出軸上軸承，輸入﹑輸出軸上端蓋，調(diào)速機(jī)構(gòu)等部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算，以下各章節(jié)分別介紹以上

41、內(nèi)容。 3.1 鋼球與主﹑從動(dòng)錐齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 輸入功率 =0.4039 kw 其中： ，kg，kg，,， 輪胎直徑： mm 由力學(xué)知識(shí)可得：輪胎所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與鋼球摩擦所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應(yīng)平衡 其中：mm ，，，Q為鋼球所受正壓力 代入數(shù)據(jù)可得： 由于傳動(dòng)件的[σj]=2200～2500 Mpa 帶入上式得： ，取 dq=25 mm,鋼球數(shù) 輸出轉(zhuǎn)速 n2==142.3 r/min 輸入轉(zhuǎn)速 n1=142.3/(0.75～1.22)=189.7～11

42、6.6 r/min 傳動(dòng)比 變速范圍 鋼球支軸的極限轉(zhuǎn)角θ 增速方向 減速方向 圓錐工作直徑 mm 鋼球中心圓直徑 mm 鋼球側(cè)隙 外環(huán)內(nèi)經(jīng) mm 外環(huán)軸向截面圓弧半徑 mm ,取 R=18 mm 錐輪工作圓之間的軸向距離 mm 3.2 加壓盤(pán)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 加壓盤(pán)的作用直徑 = (0.5～0.6) D1 = (0.5～0.6) 54 = 27～32.4 mm 取 mm 滑動(dòng)摩擦角 加壓盤(pán)V形槽傾角 λ=arcta

43、n =14.850 傳動(dòng)鋼球的確接觸應(yīng)力為 σ=1353=1353=2251.35 Mpa ≦[σj] 每個(gè)鋼球作用在V形槽側(cè)面的正壓力 Qy= =651.6 N 用鋼球加壓裝置時(shí) σjmax=1370=1370 =4865.6 Mpa ≤[σj] 其中：[σj]為4000～5000 Mpa 鋼球半徑 mm mm 碟形彈簧預(yù)緊力

44、為200 N ,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖所示： 圖3-1 加壓裝置 3.3 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的設(shè)計(jì)與計(jì)算 槽的張角ψ=800～120 ,取ψ=900。 (1)變速曲線槽的槽形曲線為圓弧，中心線上三個(gè)特殊點(diǎn) A，B，C的坐標(biāo)系（以O(shè)為極點(diǎn)）分別為： 時(shí), mm 其中：（0.5～1.0）=（0.5～1.0）=15.5 mm I=1時(shí) ，ψB= ==49.460 mm 時(shí) ，, mm 圖3-2 調(diào)速論 (3)用通過(guò)三點(diǎn)作圓弧的方法確定槽圓弧確定曲線半徑R和中心O” (4)要求傳動(dòng)比Ix與

45、齒輪轉(zhuǎn)角ψ呈線性變化時(shí)，槽形曲線方程為： R（ψ）=0.5D3+lsinθ =0.5D3+lsin｛arctan[]｝ =0.571.7+15.5sin｛arctan[]｝ =35.85+15.5sin(arctan) 3.4 輸入軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.輸入軸上傳遞的功率為 kw 轉(zhuǎn)速 n1=189.7～116.6 r/min ,取 n1=135 r/min 轉(zhuǎn)矩 T1=9550000=9550000=28572 Nmm 2.如圖所示，作用于錐輪的正壓力 Q 圖3-3 正壓力計(jì)算示意圖 由前計(jì)算可知： ，

46、 其中mm 所以 N 單個(gè)錐輪的軸向力 Fa=徑向力 N 3.初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料是40Cr，調(diào)質(zhì)處理，取A0=100，于是得： dmin = =100=14.4 mm ，取 dmin=14.5 mm 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖3-4 輸入軸 如圖所示，Ⅰ-Ⅱ段裝飛輪，Ⅱ-Ⅲ段裝端蓋，Ⅲ-Ⅳ段裝軸承，規(guī)格是d1=17 mm，Ⅳ-Ⅴ段為軸肩，d=19.4 mm，Ⅴ-Ⅵ段裝軸承，規(guī)格d2=12 mm，Ⅵ-Ⅶ ,Ⅶ-Ⅷ段裝壓緊裝置以及裝錐輪，具體尺寸如零件圖所示 5.求軸上的載荷 Ⅱ-Ⅲ段不承受徑

47、向載荷 兩軸承的距離為 mm 飛輪壓軸力方向線與軸承的距離為 mm 圖3-5 壓軸力受力模型 a.計(jì)算壓軸力Fp Fe=1000 v= 選定鏈條型號(hào)和節(jié)距 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》【1】表9-7，9-13，單排鏈 kw r/min由PCA和n’的值查《機(jī)械設(shè)計(jì)》【1】圖9-11，得可選10A-1，鏈條節(jié)距 mm 故 v==0.904857 m/s 所以 Fe==446.4 N 所以 n（鏈條水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)KFP=1.15） b. 所以 N

48、 所以 n 計(jì)算最大彎矩 N.mm 6.校核扭矩 T=9550000=9550=28572 Nmm σCA== =34.7 Mpa﹤[σ-1]=60 Mpa 鍵槽處軸的校核 W(c)===224.7 σ（AC）== 57.22 Mpa ＜[σCA]=60 Mpa 7.鍵強(qiáng)度的校核 平鍵的尺寸為 ，鍵槽軸深 σp===147.8 Mpa≤ [σp]=120～150 Mpa 滿足條件 花鍵校核 σp=2T103/(ψzhldm) 其中： ψ為載荷分配不均系數(shù)，取0.8 花鍵齒數(shù) 齒的

49、工作長(zhǎng)度 mm 花鍵齒側(cè)的工作高度 mm 花鍵的平均直徑 mm σp===41.34 Mpa ≤ [σp]=40～70 Mpa 花鍵的連接情況是：使用或制造情況不良，齒面未經(jīng)熱處理，故滿足要求 3.5 輸出軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1. 輸出軸上的傳遞功率為 kw 轉(zhuǎn)速 r/min 于是轉(zhuǎn)矩 T2= =9550000=23311.9 Nmm 2.作用于錐輪的正壓力 Q 由前計(jì)算可知： , 其中mm 所以

50、Q= N 單個(gè)錐輪的軸向力 Fa=徑向力 3.初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料是40Cr，調(diào)質(zhì)處理，取A0=100，于是得： dmin = =100=13.5 mm 取d=14.5 mm 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖3-6 輸出軸 Ⅱ-Ⅷ段與輸入軸的Ⅱ-Ⅷ段完全相同，只有Ⅰ-Ⅱ段不一樣，輸出軸Ⅰ-Ⅱ段裝的是后輪軸。這樣設(shè)計(jì)便于統(tǒng)一加工。 5.求軸上的載荷 兩軸承的距離為 mm 壓軸力F合壓與軸承的距離為mm 圖3-7 壓軸力受力模型 如上圖所示 F合壓===558.1 N N 所以 N N

51、6.計(jì)算最大彎矩 N 7.校核扭矩 所受扭矩： Nmm A處校核 σCA==52.3 Mpa ＜ [σCA] Mpa C出校核 W(c)===224.7 σ（AC）==41.5 Mpa ＜[σCA]=60 Mpa 故校核安全 8.鍵強(qiáng)度的校核 平鍵的尺寸為，鍵槽軸深 σp===26.8 Mpa ≤ [σp]=120～150 Mpa 滿足條件 花鍵校核σp=2T103/(ψzhldm) 其中： ψ為載荷分配不均系數(shù)，取0.8 花鍵齒數(shù) mm 齒的工作長(zhǎng)度 花鍵齒側(cè)的工作高度 mm

52、 花鍵的平均直徑 mm σp===29.99 Mpa ≤ [σp]=40～70 Mpa 花鍵的連接情況是：使用或制造情況不良，齒面未經(jīng)熱處理，故滿足要求 3.6 輸入﹑輸出軸上軸承的選擇與計(jì)算 1. 輸入軸上軸承的壽命計(jì)算 圖3-8 輸入軸軸承受力計(jì)算示意圖 N 2軸承被拉松 N N 1軸承被壓緊 N N 所以 軸承2的當(dāng)量載荷為 N 軸承1的當(dāng)量載荷為 N 所以 Lh1= ==1088 h Lh2== h 2.

53、輸出軸上軸承的壽命計(jì)算 圖3-9 輸出軸軸承受力計(jì)算示意圖 N 2軸承被拉松 N N 1軸承被壓緊 N N 所以軸承1的當(dāng)量載荷為 N 軸承2的當(dāng)量載荷為 N 所以 Lh1===1127.3 h Lh2== h 3.7 輸入﹑輸出軸上端蓋的設(shè)計(jì)與計(jì)算 密封件的設(shè)計(jì)如下：見(jiàn)下圖3-10 軸徑 mm ， mm ， mm ， mm 端蓋的設(shè)計(jì)及計(jì)算如下：見(jiàn)下圖 3-11

54、 圖3-10 密封圈 圖3-11 端蓋 螺釘直徑 mm mm mm mm mm ,取 4 mm mm D4=D–﹝10～15﹞ mm mm D6=﹝2～4﹞==32 mm mm , mm , mm 主從動(dòng)軸一樣. 3.8

55、 調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 調(diào)速機(jī)構(gòu)采用兩斜齒輪分度調(diào)速。 1.調(diào)速齒輪1的設(shè)計(jì)與計(jì)算 模數(shù) mm 螺旋角 法面壓力角 端面壓力角 所以 基圓柱螺旋角 所以 法面齒距 mm 端面齒距 mm 法面基圓齒距 mm 法面齒頂高系數(shù) 法面頂隙系數(shù) 分度圓直徑 mm 基圓直徑 mm 齒頂高 mm 齒根高 mm 齒頂圓直徑 mm 齒根圓直徑 mm 法面齒厚 mm 端面齒厚 mm 當(dāng)量

56、齒數(shù) 2.主動(dòng)斜齒輪2的設(shè)計(jì)與計(jì)算 模數(shù) mm 分度圓直徑 mm 基圓直徑 mm 齒頂圓直徑 mm 齒根圓直徑 mm 當(dāng)量齒數(shù) 其余參數(shù)均與調(diào)速齒輪1相同. 兩齒輪的寬度均為 5 mm . 但主動(dòng)斜齒輪只需轉(zhuǎn)過(guò)1200，所以該斜齒輪只需做成不完全齒輪，具體尺寸見(jiàn)另加圖。 3.9 自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器的安裝 無(wú)級(jí)變速器的輸出軸上安裝著自行車(chē)的后輪，輸入軸上安裝自行車(chē)的后飛輪，整個(gè)變速器位于后輪右側(cè)。變速器的主動(dòng)調(diào)速齒輪上安裝搖桿，該搖桿可以伸縮，這樣在不調(diào)速時(shí)保證搖桿空間尺寸較小。搖桿可轉(zhuǎn)動(dòng)1200，這

57、樣可帶動(dòng)從動(dòng)調(diào)速論轉(zhuǎn)動(dòng)900,從而使自行車(chē)速度在最大速度和最小速度之間變動(dòng)。 1、4、7-端蓋 2-軸承 3-套筒 5-軸套 6-軸管 圖3-12 變速器安裝示意圖 自行車(chē)后輪與輸出軸的安裝方式如上圖所示，1、4、7端蓋是用來(lái)密封，保護(hù)軸承5的，普通自行車(chē)的后軸管和花盤(pán)是分開(kāi)的，我這里把它們作成一個(gè)整體，即軸管6，與后軸用鍵連，軸套5的作用是軸向定位軸管，軸承2與軸采用過(guò)盈配合，具體尺寸設(shè)計(jì)見(jiàn)輸出軸的零件圖。 4 自行車(chē)變速器的調(diào)整與使用方法 4.1 自行車(chē)變速器的調(diào)整 1. 前撥調(diào)整 以SHIMANO DEORE LX為例，按

58、以下簡(jiǎn)單規(guī)律進(jìn)行反復(fù)調(diào)試： H螺絲——用來(lái)調(diào)整鏈條在最大盤(pán)片時(shí)的定位。逆時(shí)針（旋出）：前撥臂遠(yuǎn)離坐管；順時(shí)針（旋進(jìn)）：前撥臂靠近坐管。 注意：逆時(shí)針（旋出）要掌握好尺度，太過(guò)，會(huì)導(dǎo)致鏈條脫盤(pán)，卡在曲柄與大盤(pán)之間。 L螺絲——用來(lái)調(diào)整鏈條在最小盤(pán)片時(shí)的定位。逆時(shí)針（旋出）：前撥臂靠近坐管；順時(shí)針（旋進(jìn)）：前撥臂遠(yuǎn)離坐管。 注意：逆時(shí)針（旋出）要掌握好尺度，太過(guò)，會(huì)導(dǎo)致鏈條脫盤(pán)，卡在五通與小盤(pán)之間。 4.2.自行車(chē)變速器的使用方法 1.變速器的作用 無(wú)極變速自行車(chē)是一種根據(jù)道路和阻力狀況，自行調(diào)整自行車(chē)傳動(dòng)速比和扭矩大小的機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，不必用手或腳控制掛擋，自動(dòng)進(jìn)行無(wú)級(jí)變

59、速，比傳統(tǒng)自行車(chē)的騎行效率有明顯的提高。 自行車(chē)的變速器，前3齒盤(pán)、后9齒盤(pán)的組合可變速為27。在此以山地車(chē)為例說(shuō)明使用方法。旋動(dòng)腳蹬時(shí)，前齒盤(pán)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)鏈條把力量轉(zhuǎn)遞到后齒盤(pán)，車(chē)輪就前進(jìn)。前齒盤(pán)的大小(齒數(shù))和后齒盤(pán)的大小(齒數(shù))決定旋動(dòng)腳蹬時(shí)的力度。前齒盤(pán)越大，后齒盤(pán)越小，腳蹬時(shí)感到費(fèi)力(自行車(chē)前進(jìn)的距離變長(zhǎng))。前齒盤(pán)越小，后齒盤(pán)越大，腳蹬時(shí)感到輕松(自行車(chē)前進(jìn)的距離變短)。自行車(chē)的騎行是起跑、停止、上坡、下坡、迎風(fēng)、順風(fēng)等情況下前進(jìn)。不管是任何條件下都能保持一定的速度(自行車(chē)快速前進(jìn)，或者是慢速前進(jìn)，都能保持一定的踩蹬步速和力矩，就要變速器。 你假若不要加大自已的力度，只加大齒輪比來(lái)

60、快速騎行，那是不可能的事。實(shí)際騎行過(guò)程中很快發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)的。加大齒輪比(高力矩、低旋動(dòng))來(lái)騎行時(shí)，達(dá)不到最適當(dāng)?shù)尿T行(放出最適當(dāng)?shù)哪芰康牧睾托D(zhuǎn)的組合)。這將會(huì)增加膝蓋的負(fù)擔(dān)和成為引起各種障礙的原因。 2. 變速器的簡(jiǎn)單說(shuō)明 握把的右邊(可能刻有1～9文字記號(hào))的變速桿是，后變速器換擋用的。握把的左邊(可能刻有1～3文字記號(hào))的變速桿是，前變速器換擋用的。邊騎行邊換擋時(shí)，變速器把鏈條移到齒盤(pán)。停下來(lái)?yè)Q擋，尚未旋動(dòng)腳以前鏈條是不會(huì)移動(dòng)的。 3. 通常的使用方法 在普通的路上騎行時(shí)，前齒盤(pán)(由左邊的變速桿操作)固定在中間(或者最大齒盤(pán))。只用后齒盤(pán)(由右邊的變速桿操作)比較容易理解。最

61、小的前齒盤(pán)則上坡時(shí)使用。 后齒盤(pán)的齒輪比如何選擇好呢？這要由踩蹬的旋轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)決定〔前齒盤(pán)(中軸)1分鐘的旋轉(zhuǎn)數(shù)〕。那么旋轉(zhuǎn)數(shù)多少較適合呢？要根據(jù)腳力、技巧、心肺機(jī)能不同而各異。一般70～80rpm 較合適。要加快速度時(shí)，開(kāi)始時(shí)以較低的齒盤(pán)(后邊的較大的齒盤(pán))起跑，隨著速度的加快換為高的擋次(后面的小齒盤(pán))；上坡時(shí)速度會(huì)降低，降低齒輪比來(lái)保持一定的踩蹬力度；順風(fēng)時(shí)會(huì)加快速度，提升齒輪比來(lái)保持一定的踩蹬力度。 山路上的變速：山路有上坡、下坡。后齒盤(pán)無(wú)法應(yīng)付路段的變化情況。需要改變前齒盤(pán)。只改變前齒盤(pán)時(shí)，齒輪比相差太大，因此后齒盤(pán)也隨著一起改變，以便減少差距(踩蹬的力度)。降低前齒盤(pán)時(shí)，提升后齒盤(pán)

62、。提升前齒盤(pán)時(shí)，降低后齒盤(pán)。左右變速桿要同時(shí)起動(dòng)。 5 結(jié)論 這次關(guān)于自行車(chē)無(wú)級(jí)變速器的設(shè)計(jì)是我真正理論聯(lián)系實(shí)際、深入了解設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過(guò)程的時(shí)間考驗(yàn)，，對(duì)于提高自己的機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合素質(zhì)大有用處。用過(guò)幾個(gè)月的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更多的了解和認(rèn)識(shí)。 機(jī)械設(shè)計(jì)室機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)，是一門(mén)綜合性相當(dāng)強(qiáng)的技術(shù)課程，它融合了大學(xué)期間所學(xué)的各專(zhuān)業(yè)課程。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題：1）對(duì)部分零件的結(jié)構(gòu)尺寸和安裝尺寸的掌握不夠準(zhǔn)確；2）設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)突然出現(xiàn)的問(wèn)題的解決不及時(shí)徹底。 進(jìn)一步研究的建議：對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，是各部分的功能達(dá)到最優(yōu)！

63、 參考文獻(xiàn) [1]邱宣懷．機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第四版．北京：高等教育出版社，2007.1 [2]孫恒.陳作模.機(jī)械原理[M].第六版.西安:高等教育出版社,2000. [3]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第三卷.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1991. [4]吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第三版.北京:高等教育出版社,2006. [5]周良德,朱泗芳.現(xiàn)代工程圖學(xué)[M].湘潭:湖南科學(xué)技術(shù)出版社, 2000. [6]周有強(qiáng).機(jī)械無(wú)級(jí)變速器[M].成都:機(jī)械工業(yè)出版社, 2001.

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65、4]阮忠唐.機(jī)械無(wú)級(jí)變速器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1983.10. 致謝 本文的完成得到來(lái)自各方面的指導(dǎo)與幫助，特別要感謝指導(dǎo)老師黃輝老師，在黃老師的悉心指導(dǎo)下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才得以按時(shí)的完成，也是老師的教導(dǎo)讓我通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)更加深入的了解了自己所學(xué)的這個(gè)專(zhuān)業(yè)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間雖然不長(zhǎng)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)卻讓我更加鞏固了以往三年所學(xué)的知識(shí)，并且通過(guò)查閱各種資料，讓自己掌握了許多在課堂上沒(méi)有學(xué)到的一些新的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，這些必將有利于我以后的工作。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這幾個(gè)月里，我深深的體會(huì)到，機(jī)械這個(gè)行業(yè)是非?？简?yàn)一個(gè)人的耐心和細(xì)心的，有時(shí)候你需要查閱許多資料才能將一個(gè)知識(shí)點(diǎn)弄明白，才能繼續(xù)做設(shè)計(jì)，每一個(gè)公式每一次計(jì)算都要檢查好幾遍，一個(gè)點(diǎn)的錯(cuò)誤可能會(huì)影響到整個(gè)設(shè)計(jì)的計(jì)算，所以你畢業(yè)認(rèn)真仔細(xì)的做好每一個(gè)步驟。同時(shí)我也了解到，我們專(zhuān)業(yè)擁有一個(gè)龐大的知識(shí)體系，在學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)該要不斷擴(kuò)展閱讀，并且閱讀的同時(shí)還應(yīng)該加強(qiáng)思考，永遠(yuǎn)不要只滿足于課堂上的那點(diǎn)知識(shí)。再則，畫(huà)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(gè)月后走上工作崗位打下了一個(gè)好的基礎(chǔ)。 最后，再次感謝這個(gè)過(guò)程中給予我很大幫助的指導(dǎo)老師，感謝您耐心的為我修改設(shè)計(jì)和熱心的指導(dǎo)。