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1、武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸 本科毕业论文（设计）论文题目：自行车变速器设计姓名：黄山学号：093004010305班级：三班年级：2009级专业：机械设计制造及自动化系部：机械工程系指导教师：张向阳完成时间：2013年5月15日作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。特此声明。作者专业：机械设计制造及自动化作者学号：093004010305作者
2、签名： 2013年5月15日自行车变速器设计黄山Bicycle Speed Controller DesignHuang,Shan2013年5月15日摘 要机械无级变速器是一种传动装置，其功能特征主要是：在输入转速不变的情况下，能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化，以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求；其结构特征主要是：由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。采用无级变速器，尤其是配合减速传动时进一步扩大其变速范围与输出转矩，能更好的适应各种工况要求，使之效能最佳，在提高产品的产量和质量，适应产品变换需要，节约能源，实现整个系统的机械化、自动化等各方面皆具有显著
3、的效果。故无级变速器目前已成为一种基本的通用传动形式，应用于纺织、轻工、食品、包装、起重运输矿山冶金、农业、国防及试验等各类机械。 本文在分析各种无级变速器和无级变速自行车的基础上，把钢球外锥式无级变速器进行部分改装，从而形成了自行车的无级变速装置。该装置通过八个钢球利用摩擦力将动力进行输入输出，用一对斜齿轮进行分度调速，从而使自行车在0.751.22之间进行无级调速。研究表明：无级变速器被用于自行车方面可以大大改善自行车的使用性能，方便广大消费者使用。 关键词：自行车；变速器；传动装置；无级变速装置- 1 - Abstract Mechanical stepless transmission
4、 is a transmission device, the main feature is that under the condition of invariable in the input speed, can realize the output shaft speed continuous variation within a certain scope, to meet machine or production systems in the process of operation with the various demands of the different workin
5、g conditions; The main structure characteristics is that required by variable speed drive mechanism, speed and pressure device or output mechanism of three parts. Adopts stepless transmission, especially with reduction drive further enlarge its range of variable speed and output torque, and can bett
6、er adapt to the requirements under various working conditions, make the efficiency of the best, in improving product yield and quality, meet the needs of product transformation, energy conservation, realize the mechanization, automation and so on various aspects of the whole system has significant e
7、ffect. So the stepless transmission has become a basic form of general transmission, used in textile, light industry, food, packaging, lifting transport, mining, metallurgy, agriculture, national defense and test and other kinds of machinery.Based on the analysis of various CVT and CVT bikes,in this
8、 dissertation ,we change some parts of the Kopp-B CVT forming a new kind of CVT used to the bicycle .They are used 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 wh
9、en the CVT are used in the bicycle ,they can significant improve the performance of bike so that all customers can use it convenient.Key words：The bicycle; transmission; transmission device; CVT device- 2 -目 录绪 论11 机械无级变速器的发展概况21.1机械无级变速器简介21.2机械无级变速器的特征及应用21.3机械无级变速器研究现状31.4自行车的发展现状32 自行车变速器总体方案的选择
10、42.1变速器的工艺设计分析42.2钢球外锥式无极变速器的结构分析43 主要零件的计算与设计53.1输入、输出轴的计算与设计63.2输入、输出轴上轴承的选择与计算73.3输入、输出轴上端盖的选择与计算83.4加压盘的计算与设计93.5调速齿轮上变速曲线槽的计算与设计103.6钢球与主、从动锥轮的计算与设计113.7调速机构的计算与设计124 主要零件的校核144.1传动部件的受力分析与强度计算144.2轴承的校核154.3轴的校核184.4传动钢球的转速校核204.5键的校核215 无极变速器的安装235.1变速器的装配234.2变速器在装配中的调整23结 语24参考文献25- 1 -绪 论机
11、械无极变速器是一种传动装置，其功能特征主要是：在输入转速不变的情况下，能实现输出轴在一定范围内连续变化，以满足机械或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求：其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。采用无极变速器，尤其是配合减速传动时进一步扩大其变速范围与输出转矩，能更好的适应各种工况要求，使之效能最佳，在提高产品的产量和质量。适应产品更换需要，节约能源，实现整个系统的机械化、自动化等各方面皆具有显著的效果。故无极变速器目前已成为一种基本的通用传动形式，应用于纺织、轻工、食品、包装、化工、机床、电工、起重运输矿山冶金、工程、农业、国防及试验等 本文简要介绍了摩
12、擦式钢球无极变速器的基本结构、设计计算、材质及润滑等方面的知识，并以此作为本次无级变速器设计的理论基础。本设计采用的是以钢球作为中间传动元件，通过改变钢球主动侧和从动侧的工作半径来实现输出轴转速连续变化的钢球锥轮式无级变速器。由钢球、主动锥轮、从动锥轮和内环所组成。动力由输入轴输入，带动主动锥轮同速转动，经钢球利用摩擦力驱动内环和从动锥轮，再经从动锥轮，形槽自动加压装置驱动输出轴将动力输出，调整钢球轴心的倾斜角就可达到变速的目的。本设计为恒功率输出特性，输出转速恒低于输入转速，运用于低转速大转矩传动。本文分析了在传动过程中主、从动轮，钢球和外环的工作原理和受力关系；通过受力关系分析，并针对具体
13、参数对输入轴、输出轴、端盖、加压盘、主动追率、从动锥轮、涡轮盘等进行了计算与设计。并对调速结构进行合理设计。本文根据传动锥轮的工作应力和材料疲劳强度，建立起锥面传动功率、锥轮直径与材料疲劳寿命及可靠度等因素之间的关系。 1 机械无级变速器的发展概况1.1机械无级变速器简介 早在1490年，莱昂纳多达芬奇就勾画了机械无级变速器的草图，并简要描述了它的潜在优势。但是，机械无级变速器的真正发展是从上世纪后半叶开始的，主要是在汽车工业的驱动下，并成为无级变速器的主流。同时在其它领域，机械无级变速器也得到了快速的发展无级变速传动是传动领域所追求的理想目标，实用化的无级变速传动也是传动领域的研究热点机械无
14、级变速是无级变速传动领域最重要的分支，其从原理上具备得天独厚的优势。与普通的机械传动样，机械无级变速具有恒功率、高效率、可靠性高等优点，因此也是投入研究最多的传动技术。 1.2机械无级变速器的特征及应用机械无级变速器是一种传动装置，其功能特征主要是：在输入转速不变的情况下，能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化，以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求；其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。 机械无级变速器的适用范围广，一般来说，使用无级变速器的主要原因是：特殊应用要求、操作简单性、高性能和高效率。机械无级变速器分类主要是从机构的角度出发的，目前
15、能够实现无级变速的机构比较多，概括来讲可以分为几大类：刚性定轴式、行星式、变节距式、牵引式和脉动式，每个分类下面都有较多的实现方案，各种机构之间原理可能有部分交叉。主要有如下应用：（1） 在驱动功率不变的情况下，因工作阻力变化而需要调节转速以产生相应的驱动力矩，如：化工行业中的搅拌机械，即需要随着搅拌物料的粘度、阻力增大而能相应减慢搅拌速度；（2） 根据工况要求需要调节速度，如：起重运输机械要求随物料及运行区段的变化而能相应改变提升或运行速度、食品机械中的烤干机或制药机械要求随着温度变化而调节转移速度；（3） 为获得恒定的工作速度或张力而需要调节速度，如：断面切削机床加工时需保持恒定的切削线速度、电工机械中的绕线机需保持恒定的卷绕速度、纺织机械中的浆纱机及轻工机械中的薄膜机皆需调节转速以保证恒定的张力等；（4） 为适
