基于摩擦轮传动的无级变速器设计大学毕业设计.doc

基于摩擦轮传动的无级变速器设计 第一章 绪论 1.1 介绍 精密机械是现代科学技术的基础，是仪器仪表工业的一个重要支柱。随着生产和科学技术的不断发展，精密机械的应用范围越来越广泛。国防、工业、农业、科技等国民经济部门乃至人们的日常生活都离不开它。特别是20世纪80年代以后，由于微电子技术、信息科学、能源科学、材料科学、海洋工程、生物工程、宇航工业和智能机器人等新的科学技术的兴起，对机械的精度、质量和可靠性等提出了愈来愈高的要求，精密机械作为机械领域的一个分支被突现出来。 机械传动是精密机械中的一个极为重要的部分。传动是指传递运动（增速、减速或改变运动的回转方向）和动力（力或力矩）。机械传动是指采用机械的方式来实现运动和动力的传递。依靠摩擦力传动的摩擦轮传动是回转-回转运动，也是力（功率）传动，主要用来传递动力，改变力或力矩的大小。对它的要求主要是应保证足够的强度。 摩擦轮传动是两个相互压紧的滚轮，通过接触面间的摩擦力传递运动和动力的。由于其结构简单、制造容易、运转平稳、噪声低，过载可以打滑（可防止设备中重要零部件的损坏），以及能连续平滑地调节其传动比，因而有着较大的应用范围，成为无级变速传动的主要元件。但由于在运转中有滑动（弹性滑动、几何滑动与打滑），影响从动轮的旋转精度，传动效率较低，结构尺寸较大，作用在轴和轴承上的载荷大，多用于中小功率传动。 机械无极变速器是适合现今生产工艺流程机械化、自动化发展以及改善机械工作性能的一种通用传动装置。它的研制在国外已有百余年的历史，初始阶段受条件限制，进展缓慢。直到20世纪50年代以后，一方面随着科学技术的发展，在材质、工艺和润滑方面的限制因素相继解决，另一方面随着经济发展，需求迅速增加，相应地促进了机械无级变速器的研制和生产，使各种类型的系列产品快速增长并获得了广泛的应用。 国内机械无级变速器在20世纪60年代前后起步，基本上是作为一些专业机械，如纺织、机床及化工机械等的配套零部件，由专业机械厂进行仿制和生产，品种规格不多，产量不大。直到80年代中期以后，大量引进国外各种先进设备，工业生产现代化以及自动流水线的迅速发展，对机械无级变速器在品种、规格和数量方面的需求都大幅度增加。在这种形式下，专业厂开始建立并进行规模化生产一些高等院校也开展了这方面的研究工作，短短十几年时间，系列产品已包括机械无级变速器现有的摩擦式、链式、带式和脉动式四大类及其各种主要结构型式，初步满足了生产发展的需要。与此同时，学会、协会及情报网等组织相继建立，并先后制定了一系列的国家标准和行业标准，故机械无级变速器目前已发展成为机械领域中的一个新兴行业，在生产实践中如同齿轮、联轴器那样，已成为一种通用零部件，广泛应用于各种机械。 无级变速传动的正式名称应为无段变速传动，英文全称Continuouslv Variable Transmission，简称CVT。CVT是真正无级化了，它的优点是重量轻，体积小，零件少，与自动变速器(AT)比较具有较高的运行效率，油耗较低。但CVT的缺点也是明显的，不能承受较大的载荷，只能限用于在1升排量左右的低功率和低扭矩汽车，因此在自动变速器占有率约4%以下。近年来经过各大汽车公司的大力研究，情况有所改善。CVT将是自动变速箱的发展方向。近年来，国际制造商之所以纷纷选择在华兴建自动变速器企业，主要是由于经济、技术两个原因。从经济角度上讲，国外企业来华生产自动变速器，可以大大降低其生产成本，从而使整车价格具有竞争力；从技术角度上讲，自动变速器是的关键零部件，我们国家在自动变速器的生产上还处于初级阶段，高端自动变速器还无法大规模生产，没有能力为国外制造商的在华合资企业提供配套生产服务，所以，他们选择自己在华兴建自动变速器企业。及其相应的驱动从动轮转动的力矩为 式中，—两摩擦轮之间的摩擦系数； Q—两摩擦轮之间的压紧力； ,—轮1、轮2的半径。 图1 摩擦轮传动 为了使摩擦轮传动正常地工作，摩擦力必须大于作用在从动轮上的圆周阻力，即。很明显的大小取决于两摩擦轮间的压紧力以及两摩擦轮的材料、表面状态和半径尺寸等。 如果，则主动轮将带不动从动轮回转，而将在从动轮的表面上打滑，这种现象在正常工作时不允许产生。 在不产生相对滑动的理想条件下，两轮在接触点A处的线速度v应该相等，即 式中，—轮1在接触点A的线速度，； —轮2在接触点A的线速度，。 因此，摩擦轮传动的理论传动比为 式中，，分别为轮1、轮2的角速度。 1.3 摩擦轮变速器主要失效形式 ①过载、压紧力的改变和摩擦系数减小，导致打滑，使轮面产生局部磨损与烧伤。 ②高的交变接触应力导致工作表面疲劳点蚀和