菱锥式无级变速器结构设计.docx

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菱锥式无级变速器结构设计

摘要

菱锥式无级变速器是摩擦式无级变速器的一种，其运动的传递主要是依靠摩擦力来实现的。

在本设计中，中间传动元件是菱形的锥轮。

在传递运动时，菱锥式无级变速器是通过改变两锥轮的瞬时接触半径以改变传动比，从而实现输出轴的输出扭矩和转速可以任意变化。

在本设计中详细的分析了在传动运动过程中变速器的输入轴、输出轴、主动轮、加压装置、菱锥、从动轮和从动外环的工作原理以及在传动过程中各零部件的受力关系；对于菱锥锥轮式无级变速器设计时所需要用的计算公式，在本文中进行了详细的推导与证明；并对给定参数进行计算，校核设计参数；最后将菱锥锥轮式无级变速器的装配图和变速器上的主要传动元件（例如菱锥，输入轴和输出轴等）的零件图按照计算校核所得数值进行绘制，从而将此菱锥式无级变速器的工艺和结构等方面的要求表现的更为清楚。

由于菱锥式无级变速器绝在传递运动和扭矩时是依靠菱锥与主动轮和从动外环之间的摩擦力，所以，只要摩擦力足够大既可以避免打滑现象的产生。

从而可以满足的传动比要求。

但是，如果传动的过程中存在震动、冲击和过载情况，则会导致传动比的不准确性。

因此在使用菱锥式无级变速器的场合应该尽量避免上述情况的发生。

虽然，菱锥式无级变速器在传动过程中可能存在传动比不准确的缺点。

但是，菱锥式无级变速器具有良好的结构和优越的性能。

由于可实现大范围的无级变速。

因此，菱锥式无级变速器在实际生产中具有很强的实用价值。

完全可以在对传动比要求不是非常准确，却又需要能进行无级变速的场合起到重要作用。

关键词无级变速器；摩擦式；菱锥式

Kopp-Kmechanicalstructuredesign

Abstract

Kopp-Kisakindoffrictionalsteplesstransmission,themovementofthetransmissionismainlyrelyonthefriction.

Inthisdesign,transmissionelementisdiamondconewheelinthemiddle.Whenpassingmovement,Kopp-Kisbychangingthetwoconewheelradiusofinstantaneouscontacttochangethetransmissionratio,soastorealizetheoutputtorqueandrotationalspeedoftheoutputshaftcanbearbitrarilychange.Inthisdesign,thedetailedanalysisintheprocessoftransmissionmovementtransmissioninputshaftandoutputshaft,drivingwheel,pressuredevice,lingcone,drivenwheelandthedrivenworkprincipleoftheouterringandintheprocessofdrivingforceofpartsofrelationship;Forlingconewheeltosteplesstransmissiondesigncalculationformula,inthisarticlehascarriedonthedetailedderivationandproof;Andforagivenparametertocalculate,checkthedesignparameters;Finallytolingconewheeltypesteplesstransmissionontheassemblydrawingandthetransmissionofthemaintransmissioncomponents（suchaslingcone,theinputshaftandoutputshaft,etc.）ofthepartdrawingshallbecarriedoutinaccordancewiththecalculatedfromnumericalmapping,thustheKopp-Kprocessandstructureperformancerequirementsmoreclearly.BecauseKopp-Koffwhentransfermovementandtorqueisrelyonlingconewiththedrivingwheelanddrivenfrictionbetweentheouterring,soaslongasthefrictionforceisbigenoughcanavoidskidphenomenon.Thuscansatisfythetransmissionratiorequirements.If,however,existintheprocessoftransmissionofvibrationandimpactandtheoverloadsituation,willleadtothetransmissionratioisnotaccuracy.SointheuseofKopp-Koccasionsshouldtrytoavoidtheoccurrenceoftheabovesituation.

Although,Kopp-Kmayexistintheprocessoftransmissionratioinaccuratefaults.However,Kopp-Khasagoodstructureandsuperiorperformance.Becauseitcanrealizeawiderangeofsteplessvariablespeed.Kopp-K,therefore,hasastrongpracticalvalueinthepracticalproduction.Cancompletelyinthetransmissionratiorequirementsisnotveryaccurate,butneedtobeabletoplayanimportantroleofsteplessvariablespeedoccasions.

Keywordsvariablespeeddrives，Frictiontype，Kopp-K

目录

摘要I

AbstractⅢ

第1章绪论

1.1摩擦无级变速器的特征与应用

1.2摩擦式无级变速器的类型

1.2.1行星环锥式无级变速器（RX型）

1.2.2钢球锥式无级变速器（Kopp-B型、XB型）

1.2.3转环直动式无级变速器

1.2.4行星锥盘式无级变速器（DISCO型）

1.2.5锥盘环盘式无级变速器

1.2.6多盘式无级变速器（Beier型）

1.2.7菱锥式无级变速器（Kopp-K型）

1.3摩擦式无级变速器的研究现状

1.4摩擦式无级变速器的基本组成和传动特性

1.4.1工作原理

1.4.2基本组成

1.4.3传动特性参数

1.4.4摩擦式无级变速器的结构类型

1.5本章小结

第2章菱锥式无级变速器

2.1工作原理

2.2结构特点

2.3主要零件的材料精度

2.4机械特性

2.5本章小结

第3章菱锥式无级变速器的设计计算

3.1确定传动比

3.2选择电动机

3.3确定无级变速器的型号

3.4菱锥的相关计算

3.5从动外圈与主动轮的相关计算

3.6菱锥中心圆直径D3的相关计算

3.7菱锥间隙的计算

3.8调速操纵机构的相关计算

3.9加压装置的相关计算

3.9.1输入侧加压装置的计算

3.9.2输出侧加压装置的计算

3.10运动参数校核

3.11接触强度校核

3.12输入轴与输出轴设计

3.12.1输入轴的计算

3.12.2输出轴的计算

3.13本章小结

第4章主要零件的强度校核

4.1输入、输出轴的强度校核

4.2轴承的选用与校核

4.3联轴器的选用

4.4本章小结

总结

致谢

参考文献

附录

第1章绪论

1.1摩擦无级变速器的特征与应用

摩擦式无级变速器是一种在实际生产中应用非常广泛的无级变速传动装置，它的功能特征可概括为以下几点：

1、在假定输入轴的转速和扭矩一定的情况下，可以使输出轴的转速和扭矩在一定范围内实现连续的变化。

从而满足无级变速的要求及其在实际的生产系统运转过程中，各种不同实际工况的要求；无级变速器的结构特征主要是：

需要由输入机构、输出机构、调速机构和加压装置（无级变速器的核心机构）四部分组成。

摩擦式无级变速器的速度调节范围十分广范。

被广泛的应用于输入的功率一定的情况下，因运行过程中所受阻尼的变化而需要通过调节转速从而可以输出所需大小的扭矩。

例如：

如汽车行业中的变速箱，即要求在汽车功率不变的情况下，汽车的速度随着汽车运动过程中阻尼的大小而相应的改变车速的大小；有的是为了获得不变的工作速度或者是不变的张力因而需要进行调节速度的情况；有的是为了适应整个生产系统中各种工况，各个工位、工序或单元的加工工艺和技术要求不同不同而需调节运行速度或者是需要与自动化相配合使用的情况；有的则需要随着工况的变化而相应的进行速度调节的情况；有的则是以节约能源为目的而需要进行速度调节的情况；有的是为了使工作效果最优而进行速度调节的情况。

除上述情况外，还可以按各种实际情况中各种规律的变化或着是不规律的变化要求进行速度调节，从而更好的实现半自动、自动控制或各种程序控制等。

综上所述，我们不难发现采用摩擦式无级变速器，可以更好地适应各种不同工况的要求，使之效能最佳（尤其是在既有扩大变速范围又有输出转矩随速度变化减速传动情况下）。

在适应产品的速度变换需要，达到节能减排的目的，并且实现整个生产流程的机械化与自动化，提高产品的生产效率和成品率等各个方面都具有明显的功效。

因此，摩擦式无级变速器现阶段已经成为一种标准系列化的传动装置，已经被广泛的被应用于矿山机械、工程机械、农业机械、纺织机械、轻工机械、化工机械、机床与电工、起重机械、运输机械、国防机械、食品机械、包装机械及试验机械等各类机械。

目前，摩擦式无级变速器已开发出不同类型的变速器并且许多类型已经标准化系列化生产。

1.2摩擦式无级变速器的类型

摩擦式无级变速器按摩擦件的种类不同分为：

行星环锥式无级变速器（RX型）、钢球锥式无级变速器（Kopp-B型、XB型）、转环直动式无级变速器、行星锥盘式无级变速器（DISCO型）、锥盘环盘式无级变速器、多盘式无级变速器（Beier型）、菱锥式无级变速器（Kopp-K型）、其他类型的无级变速器（KS型、RC型、Heynau微型、HeynauH型、AR型、OM型、BUS型等）。

1.2