0026-轎車用無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器速比變速器的設(shè)計(jì)【全套32張CAD圖+SW三維模型+文獻(xiàn)翻譯+說(shuō)明書(shū)】
0026-轎車用無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器速比變速器的設(shè)計(jì)【全套32張CAD圖+SW三維模型+文獻(xiàn)翻譯+說(shuō)明書(shū)】,全套32張CAD圖+SW三維模型+文獻(xiàn)翻譯+說(shuō)明書(shū),轎車,無(wú)級(jí),自動(dòng)變速器,速比,變速器,設(shè)計(jì),全套,32,cad,sw,三維,模型,文獻(xiàn),翻譯,說(shuō)明書(shū),仿單
本部分內(nèi)容以?shī)W迪Multitronic CVT為例進(jìn)行介紹，該無(wú)級(jí)變速器的內(nèi)部編號(hào)為01J。
1．奧迪01J CVT的基本組成
奧迪01J CVT主要由飛輪減振裝置、前進(jìn)檔離合器/倒檔制動(dòng)器及行星齒輪裝置、速比變換器、液壓控制單元和電控單元組成，如圖4-91所示。
圖4-91 奧迪01J CVT的基本組成
1-飛輪減振裝置 2-倒檔制動(dòng)器 3-輔助減速齒輪 4-速比變換器
5-電子控制系統(tǒng) 6-液壓控制系統(tǒng) 7-前進(jìn)檔離合器 8-行星齒輪機(jī)構(gòu)
發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩通過(guò)飛輪減振裝置或雙質(zhì)量飛輪傳遞給變速器，前進(jìn)檔離合器和倒檔制動(dòng)器都是濕式摩擦元件，兩者均為起動(dòng)裝置。倒檔的旋轉(zhuǎn)方向是通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)改變的。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)輔助減速齒輪傳到速比變換器，并由此傳到主減速器、差速器。液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)集成一體，位于變速器內(nèi)部。
2．前進(jìn)檔離合器/倒檔制動(dòng)器及行星齒輪機(jī)構(gòu)
1) 前進(jìn)檔離合器和倒檔制動(dòng)器
奧迪01J CVT的起動(dòng)裝置是前進(jìn)檔離合器和倒檔制動(dòng)器，并與行星齒輪機(jī)構(gòu)一起實(shí)現(xiàn)前進(jìn)檔和倒檔。它們只做起動(dòng)裝置，并不改變傳動(dòng)比，這與在自動(dòng)變速器中的離合器和制動(dòng)器的功用是不同的。
奧迪01J CVT的前進(jìn)檔離合器和倒檔制動(dòng)器均是采用濕式多片式結(jié)構(gòu)，這與前述的自動(dòng)變速器中的離合器和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)是相同的，這里不過(guò)多敘述。
2) 行星齒輪機(jī)構(gòu)
行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖4-92所示，由齒圈、兩個(gè)行星輪、行星架、太陽(yáng)輪組成。當(dāng)太陽(yáng)輪順時(shí)針主動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)行星輪1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，再驅(qū)動(dòng)行星輪2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，最后驅(qū)動(dòng)齒圈也順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖4-93 行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)
1-行星架 2-行星輪1 3-行星輪2 4-齒圈 5-太陽(yáng)輪
做為輸入元件的太陽(yáng)輪與輸入軸和前進(jìn)檔離合器鋼片相連接，做為輸出元件的行星架與輔助減速齒輪的主動(dòng)齒輪和前進(jìn)檔離合器的摩擦片相連接，齒圈和倒檔制動(dòng)器摩擦片相連接，倒檔制動(dòng)器鋼片和變速器殼體相連接。行星齒輪機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖4-93如圖所示。
圖4-93 行星齒輪機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖
a．P/N檔的動(dòng)力傳動(dòng)路線
選檔桿處于P或N位時(shí)，前進(jìn)檔離合器和倒檔制動(dòng)器都不工作。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)輸入軸相連接的太陽(yáng)輪傳到行星齒輪機(jī)構(gòu)并驅(qū)動(dòng)行星輪1，行星輪1再驅(qū)動(dòng)行星輪2，行星輪2與齒圈相嚙合。車輛尚未行駛時(shí)，做為輔助減速齒輪輸入部分的行星架(行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸出部分)的阻力很大，處于靜止?fàn)顟B(tài)，齒圈以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一半的速度怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向與發(fā)動(dòng)機(jī)相同。
b．前進(jìn)檔的動(dòng)力傳動(dòng)路線
選檔桿處于D位時(shí)，前進(jìn)檔離合器工作。由于前進(jìn)檔離合器鋼片與太陽(yáng)輪連接，摩擦片與行星架相連接，此時(shí)，太陽(yáng)輪(變速器輸入軸)與行星架(輸出部分)連接，行星齒輪機(jī)構(gòu)被鎖死成為一體，并與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同，傳動(dòng)比為1：1。
c．倒檔的動(dòng)力傳動(dòng)路線
選檔桿處于R位時(shí)，倒檔制動(dòng)器工作。由于倒檔制動(dòng)器摩擦片與齒圈相連接，鋼片與變速器殼體相連接此時(shí)，齒圈被固定，太陽(yáng)輪(輸入軸)主動(dòng)，轉(zhuǎn)矩傳遞到行星架，由于是雙行星齒輪(其中一個(gè)為惰輪)，所以行星架就會(huì)以與發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反的方向運(yùn)轉(zhuǎn)，車輛向后行駛。
由行星架輸出的動(dòng)力輔助減速齒輪傳遞到速比變換器，如圖4-94所示。
圖4-94 輔助減速齒輪
1-行星齒輪機(jī)構(gòu) 2-輔助減速齒輪 3-鏈輪裝置1
3．速比變換器
速比變換器是CVT最重要的裝置，其功用是實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。
速比變換器由2組滑動(dòng)錐面鏈輪和專用鏈條組成，如圖4-95所示。主動(dòng)鏈輪由發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)輔助減速齒輪驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩由傳動(dòng)鏈傳遞到從動(dòng)鏈輪裝置，并由此傳給主減速器。每組鏈輪裝置中的其中一個(gè)鏈輪可沿軸向移動(dòng)，來(lái)調(diào)整傳動(dòng)鏈的跨度尺寸，從而連續(xù)地改變傳動(dòng)比。2組鏈輪裝置必須同步進(jìn)行，這樣才能保證傳動(dòng)鏈?zhǔn)冀K處于張緊狀態(tài)，并且具有足夠的傳動(dòng)鏈和鏈輪之間的接觸壓力。
圖4-95 速比變換器的基本組成和原理
(a) 低速（傳動(dòng)比大） (b) 高速（傳動(dòng)比?。?
1-主動(dòng)鏈輪裝置 2-從動(dòng)鏈輪裝置 3-動(dòng)力輸出 4-動(dòng)力輸入 5-傳動(dòng)鏈條
速比變換器的組成如圖4-96所示。該速比變換器的工作模式是基于雙活塞工作原理。其特點(diǎn)是利用少量的壓力油就可以很快地進(jìn)行換擋，這可以保證在相對(duì)低壓時(shí)，錐面鏈輪與傳動(dòng)鏈之間有足夠的接觸壓力。在鏈輪裝置1和鏈輪裝置2上各有一個(gè)保證傳動(dòng)鏈輪和傳動(dòng)鏈之間正常接觸壓力的壓力缸和用于調(diào)整變速比的分離缸。為了有效地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，錐面鏈輪和傳動(dòng)鏈之間需要很高的接觸壓力，接觸壓力通過(guò)調(diào)節(jié)壓力缸內(nèi)的油壓產(chǎn)生。壓力缸表面積很大，能夠在低壓時(shí)提供所需的接觸壓力。液壓系統(tǒng)泄壓時(shí)，主動(dòng)鏈輪膜片彈簧和從動(dòng)鏈輪的螺旋彈簧產(chǎn)生一個(gè)額定的傳動(dòng)鏈條基礎(chǔ)張緊力(接觸壓力)。在卸壓狀態(tài)下，速比變換器起動(dòng)傳動(dòng)比由從動(dòng)鏈輪的螺旋彈簧彈力調(diào)整。
圖4-96 速比變換器的組成
1-轉(zhuǎn)矩傳感器 2、8-壓力缸 3-膜片彈簧 4-錐面鏈輪1 5-鏈輪裝置1
6、11-分離缸 7-螺旋彈簧 9-錐面鏈輪2 10-鏈輪裝置2
1) 換檔控制
a．電子控制部分
奧迪01J CVT的電子控制單元有一動(dòng)態(tài)控制程序(DRP)，用于計(jì)算額定的變速器輸入轉(zhuǎn)速。為了在每個(gè)駕駛狀態(tài)下獲得最佳傳動(dòng)比，駕駛員輸入信息和車輛實(shí)際工作狀態(tài)要被計(jì)算在內(nèi)。根據(jù)邊界條件動(dòng)態(tài)控制程序(DRP)計(jì)算出變速器額定輸入轉(zhuǎn)速。變速器輸入轉(zhuǎn)速傳感器G182監(jiān)測(cè)主動(dòng)鏈輪1處的實(shí)際轉(zhuǎn)速。電子控制單元會(huì)根據(jù)實(shí)際值與設(shè)定值進(jìn)行比較，并計(jì)算出壓力調(diào)節(jié)電磁閥N216的控制電流，這樣N216就會(huì)產(chǎn)生液壓換擋閥的控制壓力，該壓力與控制電流幾乎是成正比的?？刂茊卧ㄟ^(guò)檢查來(lái)自變速器輸入轉(zhuǎn)速傳感器G182和變速器輸出轉(zhuǎn)速傳感器G195及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)換擋的監(jiān)控。
b．液力換擋控制(增速與降速)
液壓控制單元中的輸導(dǎo)控制閥(VSTV)向換擋壓力調(diào)節(jié)電磁閥N216提供一個(gè)約0．5MPa的常壓。N216根據(jù)電子控制單元計(jì)算的控制電流產(chǎn)生控制壓力，該壓力的大小會(huì)影響減壓閥UV的位置。
根據(jù)控制壓力，減壓閥UV將調(diào)節(jié)出來(lái)的壓力傳遞到主動(dòng)鏈輪和從動(dòng)鏈輪的分離缸。當(dāng)調(diào)節(jié)壓力在0.18~0.2MPa之間時(shí)，減壓閥UV處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)控制壓力低于0.18MPa時(shí)，調(diào)節(jié)壓力通過(guò)減壓閥UV傳遞到主動(dòng)鏈輪1的分離缸，同時(shí)從動(dòng)鏈輪的分離缸與油底殼接通，速比變換器朝增速的方向進(jìn)行變速，如圖4-97所示。
圖4-97 速比變換器增速的控制
當(dāng)調(diào)節(jié)壓力高于0.22MPa時(shí)，調(diào)節(jié)壓力通過(guò)減壓閥傳遞到從動(dòng)鏈輪2的分離缸，同時(shí)主動(dòng)鏈輪1的分離缸與油底殼相通，速比變換器朝減速的方向變速，如圖4-98所示。
圖4-98 速比變換器減速的控制
2) 接觸壓力控制
壓力缸中合適的油壓最終產(chǎn)生錐面鏈輪與鏈條之間的接觸壓力，若接觸壓力過(guò)高會(huì)降低傳動(dòng)效率；相反，若接觸壓力過(guò)低，傳動(dòng)鏈會(huì)打滑，這將損壞傳動(dòng)鏈和鏈輪。轉(zhuǎn)矩傳感器的目的就是根據(jù)要求建立起盡可能精確、安全的接觸壓力。
轉(zhuǎn)矩傳感器集成于主動(dòng)鏈輪1內(nèi)，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)高精確度地監(jiān)控傳遞到壓力缸的實(shí)際轉(zhuǎn)矩，并建立壓力缸的正確油壓。轉(zhuǎn)矩傳感器主要部件為2個(gè)滑軌架，每個(gè)支架有7個(gè)滑軌，滑軌中裝有7個(gè)滾子，如圖4-99所示。
圖4-99 轉(zhuǎn)矩傳感器的組成
滑軌架1裝在主動(dòng)鏈輪1的輸出齒輪中(輔助減速輸出齒輪)，滑軌架2通過(guò)內(nèi)花鍵與主動(dòng)鏈輪1連接，并可以軸向移動(dòng)且由轉(zhuǎn)矩傳感器活塞支撐。轉(zhuǎn)矩傳感器活塞調(diào)整接觸壓力，并形成2個(gè)壓力腔：轉(zhuǎn)矩傳感器腔1和腔2。轉(zhuǎn)矩傳感器產(chǎn)生的軸向力作為控制力，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩成正比，壓力缸中建立起來(lái)的壓力與控制力成正比。轉(zhuǎn)矩傳感器支架彼此間可徑向旋轉(zhuǎn)，將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為軸向力(因滾子和滑軌的幾何關(guān)系)，此軸向力施加于滑軌支架2，并移動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳感器控制凸緣關(guān)閉或打開(kāi)轉(zhuǎn)矩傳感器腔輸出端，如圖4-100所示。
圖4-100 轉(zhuǎn)矩傳感器的工作原理
a．輸入轉(zhuǎn)矩低時(shí)
轉(zhuǎn)矩傳感器腔1直接與壓力缸相通。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的軸向力與壓力缸內(nèi)的壓力達(dá)到平衡。在汽車穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，出油孔只部分關(guān)閉，打開(kāi)排油孔(轉(zhuǎn)矩傳感器)后壓力下降，出油孔進(jìn)油壓力降低，直至恢復(fù)壓力平衡，如圖4-101所示。
圖4-101 低轉(zhuǎn)矩時(shí)的控制
b．輸入轉(zhuǎn)矩高時(shí)
轉(zhuǎn)矩達(dá)到峰值時(shí)，控制凸緣完全關(guān)閉出油孔。若轉(zhuǎn)矩傳感器進(jìn)一步移動(dòng)，將會(huì)起到油泵作用，此時(shí)被排出的油使壓力缸內(nèi)的壓力迅速上升，這樣就會(huì)毫無(wú)延遲地調(diào)整接觸壓力。錐面鏈輪產(chǎn)生的接觸壓力不僅取決于輸入扭矩，還取決于傳動(dòng)鏈跨度半徑，此二者確定了速比變換器的實(shí)際傳動(dòng)比，如圖4-102所示。
圖4-102 高轉(zhuǎn)矩時(shí)的控制
4．液壓控制系統(tǒng)
CVT的液壓控制系統(tǒng)也像自動(dòng)變速器的液壓控制系統(tǒng)一樣，擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)油壓的控制、油路的轉(zhuǎn)換控制、用油元件的供油以及冷卻控制等。
1) 供油裝置
奧迪01J CVT的供油裝置采用的是帶月牙形密封的內(nèi)嚙合齒輪泵，直接裝在液壓控制單元上，形成一個(gè)整體，減少了壓力損失。
2) 液壓控制單元
液壓控制單元由手動(dòng)換檔閥、9個(gè)液壓閥和3個(gè)電磁控制閥組成。液壓控制單元和電子控制單元直接插接在一起，液壓控制單元應(yīng)完成下述功能：
a．前進(jìn)檔離合器/倒檔制動(dòng)器；
b．調(diào)節(jié)離合器壓力；
c．冷卻離合器；
d．為接觸壓力控制提供壓力油；
e．傳動(dòng)控制；
f．為飛濺潤(rùn)滑油罩蓋供油。
液壓控制系統(tǒng)的油路圖如圖4-103所示。為防止系統(tǒng)工作壓力過(guò)高，限壓閥將油泵產(chǎn)生的最高壓力限制在0.82MPa，并通過(guò)輸導(dǎo)控制閥向三個(gè)壓力調(diào)節(jié)電磁閥提供一個(gè)恒定的0.5MPa的輸導(dǎo)控制壓力。壓力閥防止起動(dòng)時(shí)油泵吸入空氣，當(dāng)油泵輸出功率高時(shí)，壓力閥打開(kāi)，允許ATF油從回油管流到油泵吸入廁，提高油泵效率。施壓閥控制系統(tǒng)壓力，在各種工況下都始終能夠提供足夠的油壓。電磁閥N88、N215和N216在設(shè)計(jì)上稱為壓力控制閥，它們將控制電流轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的液壓控制壓力。
圖4-103 液壓控制系統(tǒng)的油路圖
5．電子控制系統(tǒng)
奧迪01J CVT的電子控制系統(tǒng)由電子控制單元、輸入裝置（傳感器、開(kāi)關(guān)）和輸出裝置（電磁閥）三部分組成。其特點(diǎn)是電子控制單元集成在速比變換器內(nèi)，控制單元直接用螺栓緊固在液壓控制單元上。3個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥與控制單元間直接通過(guò)堅(jiān)固的插頭連接(S形接頭)，沒(méi)有連接線?？刂茊卧靡粋€(gè)25針腳的小型插頭與汽車相連。電控系統(tǒng)更具特點(diǎn)的是集成在控制單元內(nèi)的傳感器技術(shù)：電器部件的底座為一個(gè)堅(jiān)硬的鋁板，殼體材料為塑料，并用鉚釘緊固到底座上。殼體容納全部的傳感器，因此不再需要線束和插頭。這種結(jié)構(gòu)大大提高了工作效率和可靠性。另外將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和多功能開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)成霍爾傳感器，霍爾傳感器沒(méi)有機(jī)械磨損，信號(hào)不受電磁干擾，這使其可靠性進(jìn)一步提高。傳感器為控制單元的集成部件，若某個(gè)傳感器損壞，必須更換電子控制單元。如圖4-104所示為電子控制系統(tǒng)的組成。
圖4-104 電子控制系統(tǒng)的組成
題 目 轎車用無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器速比
變換器的設(shè)計(jì)
任務(wù)書(shū)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
教師姓名
職 稱
題目
轎車用無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器速比變換器的設(shè)計(jì)
主要研
究?jī)?nèi)容
1. 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算；
2. 總體方案設(shè)計(jì)；
3. 總裝配圖的設(shè)計(jì)；
4. 部件圖的設(shè)計(jì)；
5. 零件圖的設(shè)計(jì)。
研究與
設(shè)計(jì)方法
1.通過(guò)對(duì)市場(chǎng)和用戶的調(diào)查研究(實(shí)地調(diào)查、電話查詢),科學(xué)預(yù)測(cè)國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的發(fā)
展動(dòng)態(tài)并進(jìn)行水平對(duì)比,尋求新的開(kāi)發(fā)方向和目標(biāo)，寫(xiě)出調(diào)研報(bào)告。
2.技術(shù)調(diào)查。首先查閱資料,包括在圖書(shū)館查閱資料、購(gòu)書(shū)中心查閱資料、上網(wǎng)查
閱資料、借閱類似設(shè)備的設(shè)計(jì)資料。在獲得一定的資料后，通過(guò)分析、對(duì)比，寫(xiě)
出開(kāi)題報(bào)告。
3.設(shè)計(jì)方案的論證。首先提出兩到三種設(shè)計(jì)方案，通過(guò)分析、比較確定一種設(shè)計(jì)
方案，該方案要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況盡量采用新技術(shù)，新措施。
4.運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)對(duì)主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,依據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行具體設(shè)計(jì),再對(duì)
設(shè)計(jì)進(jìn)行理論驗(yàn)算。
5.繪制相關(guān)圖紙,并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的其它工作。
主要技術(shù)指標(biāo)（或究目標(biāo)）
1. 能滿足配套轎車用。
2.能夠符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保的的要求，符合國(guó)情的發(fā)展需求。
3.轎車最大轉(zhuǎn)矩170 N·m ,轉(zhuǎn)速為最大6000r/min.
主要參
考文獻(xiàn)
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開(kāi)題報(bào)告
題目名稱 轎車用無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器速比變換器的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)
班級(jí)
一、選題的目的意義
眾所周知，汽車最重要的三個(gè)組成部分為發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器以及底盤(pán)。變速器的功能為完善汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)，在人們追求速度感、舒適性、節(jié)能環(huán)保方面時(shí)變速器起著至關(guān)重要的作用。隨著社會(huì)的進(jìn)步．人們追求生活的水平在不斷提高，汽車消費(fèi)者不再只是男性，女性對(duì)汽車的需求在消費(fèi)者中所占的比例正逐漸攀升，女性與男性對(duì)汽車的要求卻有著許多不同之處，因而汽車的特點(diǎn)也正逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟軡M足一定動(dòng)力性的前提條件下，汽車的操作更加簡(jiǎn)便、乘坐舒適性更好，同時(shí)環(huán)保性也將更好。
無(wú)級(jí)變速器的優(yōu)點(diǎn)有：1）無(wú)級(jí)變速器沒(méi)有傳統(tǒng)變速箱的傳動(dòng)齒輪．因而也就沒(méi)有了傳統(tǒng)變速箱的換擋級(jí)跳躍的過(guò)程．因此無(wú)級(jí)變速器轎車在換擋過(guò)程中的換擋頓挫感也就消失了。無(wú)級(jí)變速器變速箱的動(dòng)力輸出的線性使駕駛者在實(shí)際駕駛無(wú)級(jí)變速器車時(shí)將會(huì)感覺(jué)到非常平順的動(dòng)力輸出，這一點(diǎn)同樣也能很好地滿足現(xiàn)今消費(fèi)者對(duì)汽車乘坐舒適性的要求。2)無(wú)級(jí)變速器在傳動(dòng)系統(tǒng)理論上的擋位可以無(wú)限多，擋位的設(shè)定也更為自由，具體可由主、從動(dòng)帶輪的大小而決定。汽車在行駛的過(guò)程中控制單元就能根據(jù)傳感器對(duì)不同的路況的反饋來(lái)調(diào)整變速器及時(shí)的做出適應(yīng)路面的傳動(dòng)比，從而使轎車時(shí)刻處于最佳動(dòng)力輸出最佳耗油的狀態(tài)。3)無(wú)級(jí)變速器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，無(wú)級(jí)變速器零部件數(shù)目(約200個(gè))比液力自動(dòng)變速器(約500個(gè))少了近300個(gè)，這就使無(wú)級(jí)變速器的整體重量較小，從而制造成本也較小，當(dāng)然轎車的整車重量也相應(yīng)的減小，在整車重量下降時(shí)汽車的耗油將會(huì)降低，加速度將會(huì)更大。4)無(wú)級(jí)變速器使汽車具有較好的后備功率，汽車的后備功率往往決定著汽車的爬坡能力與汽車的加速能力．由于無(wú)級(jí)變速器的無(wú)極特性因而能夠使汽車獲得后備功率最大的傳動(dòng)比。加速性能較好的汽車在行駛時(shí)想超車就能夠快速地超過(guò)其它車輛，同時(shí)在市區(qū)交通擁堵的情況下能夠更好的起步。然而傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器卻難以同時(shí)滿足以上要求，而搭載理想狀態(tài)下的無(wú)極變速器汽車將能同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些特點(diǎn)。
二、國(guó)內(nèi)外研究綜述
近幾年來(lái)隨著科技的不斷進(jìn)步、新材料的不斷進(jìn)步以及加工技術(shù)的不斷提高，無(wú)級(jí)變速器正朝著以下幾個(gè)方面發(fā)展?？刂葡到y(tǒng)方面：通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)的控制精度從而使對(duì)離合器的控制、速比的控制與夾緊力的控制更加符合轎車在不同路況下的動(dòng)力需求。動(dòng)力的需求控制是一部?jī)?yōu)質(zhì)無(wú)級(jí)變速器的先決條件。結(jié)構(gòu)方面：在現(xiàn)有無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上使用新型材料使變速器更加輕巧，以及對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化在可靠性不降低的情況下使其更加緊湊。對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)使汽車在出現(xiàn)故障時(shí)鋼帶不會(huì)出現(xiàn)鎖死的現(xiàn)象從而能夠用拖動(dòng)的辦法拖動(dòng)汽車。性能方面：通過(guò)對(duì)鋼帶與傳感器的改進(jìn)使無(wú)級(jí)變速器能夠普遍應(yīng)用于大排量的汽車，無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)效率也因摩擦損失的能量減少?gòu)亩兴岣摺Ｍ瑫r(shí)無(wú)級(jí)變速器與其匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)相結(jié)合也將能獲得更好的節(jié)油性、舒適性與操控性。自從1997年無(wú)級(jí)變速器項(xiàng)目被列為國(guó)家科技攻關(guān)的課題以來(lái)，在這13年間無(wú)級(jí)變速器都沒(méi)能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)產(chǎn)化與產(chǎn)量化，但隨著國(guó)內(nèi)對(duì)無(wú)級(jí)變速器的重視，在2010年4月17日國(guó)內(nèi)首款自主研發(fā)的無(wú)級(jí)變速器在奇瑞生產(chǎn)下線，這也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在自動(dòng)變速器這方面的空白。同時(shí)通過(guò)國(guó)內(nèi)對(duì)國(guó)外的技術(shù)引進(jìn)，以及不斷的創(chuàng)新的科研工作相信實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速器的產(chǎn)業(yè)化將在未來(lái)數(shù)年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的方法
1.通過(guò)對(duì)市場(chǎng)和用戶的調(diào)查研究(實(shí)地調(diào)查、電話查詢),科學(xué)預(yù)測(cè)國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的發(fā)
展動(dòng)態(tài)并進(jìn)行水平對(duì)比,尋求新的開(kāi)發(fā)方向和目標(biāo)，寫(xiě)出調(diào)研報(bào)告。
2.技術(shù)調(diào)查。首先查閱資料,包括在圖書(shū)館查閱資料、購(gòu)書(shū)中心查閱資料、上網(wǎng)查
閱資料、借閱類似設(shè)備的設(shè)計(jì)資料。在獲得一定的資料后，通過(guò)分析、對(duì)比，寫(xiě)
出開(kāi)題報(bào)告。
3.設(shè)計(jì)方案的論證。首先提出兩到三種設(shè)計(jì)方案，通過(guò)分析、比較確定一種設(shè)計(jì)
方案，該方案要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況盡量采用新技術(shù)，新措施。
4.運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)對(duì)主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,依據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行具體設(shè)計(jì),再對(duì)
設(shè)計(jì)進(jìn)行理論驗(yàn)算。
5.繪制相關(guān)圖紙,并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的其它工作。
四、主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況
[1] 劉惟信.汽車設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2001：158～200
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五、指導(dǎo)教師審批意見(jiàn)
該選題符合目前我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì),具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。獲得的參考文獻(xiàn)
與資料的途徑較多，獲得的參考文獻(xiàn)與參考資料較豐富。畢業(yè)設(shè)計(jì)所用的方法較先進(jìn)，
因此，同意該同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)入下一階段的工作。
無(wú)級(jí)變速器
無(wú)級(jí)變速器是一種通過(guò)無(wú)限的齒輪傳動(dòng)比使速度在最大速度和最小速度之間可以無(wú)限改變的傳動(dòng)裝置。這與其它提供固定的齒輪傳動(dòng)比的機(jī)械傳動(dòng)裝置相對(duì)比，無(wú)級(jí)變速器的靈活性允許輸入軸在一系列輸出速度下保持恒定的角速度。
無(wú)級(jí)變速器比其它傳動(dòng)裝置可以提供更好的燃油經(jīng)濟(jì)性，使發(fā)動(dòng)機(jī)在一系列車速下運(yùn)轉(zhuǎn)在最高效的轉(zhuǎn)速(RPM)。它也可以被用來(lái)構(gòu)建一個(gè)動(dòng)能回收系統(tǒng)。并且它可以使車輛的性能最大化，通過(guò)允許發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在可以產(chǎn)生峰值功率的轉(zhuǎn)速處。這通常高于達(dá)到高效率的轉(zhuǎn)速。
最后，一個(gè)無(wú)級(jí)變速器不嚴(yán)格要求存在離合器，可以沒(méi)有離合器。雖然在一些車輛中，一個(gè)離心離合器是附加的，然而在摩托車上這僅僅提供一個(gè)空擋的位置（用于空轉(zhuǎn)或進(jìn)入停車位置手動(dòng)換向時(shí)）。
變速器的原理
許多家用和花園用的小型拖拉機(jī)采用簡(jiǎn)單的橡膠帶無(wú)級(jí)變速器。例如,約翰迪爾鱷魚(yú)線的小型多功能車采用錐形滑輪帶系統(tǒng)。它們可以提供大量的動(dòng)力,速度可以達(dá)到10 - 15英里(24公里/小時(shí)),所有這些都不需要離合器或換檔。幾乎所有的摩托雪橇、舊的和新的小型機(jī)車都使用橡膠帶或可變皮帶輪類型的無(wú)級(jí)變速器。
一些聯(lián)合收割機(jī)采用無(wú)級(jí)變速器。無(wú)級(jí)變速器允許聯(lián)合收割機(jī)前進(jìn)速度的調(diào)整獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)的速度。這允許駕駛員減速或加速來(lái)適應(yīng)變化的農(nóng)作物的厚度。
無(wú)級(jí)變速器1950年應(yīng)用于飛機(jī)電力系統(tǒng)，1970年應(yīng)用于美國(guó)跑車俱樂(lè)部（SCCA）方程式500賽車。無(wú)級(jí)變速器被禁止用于方程式1是因?yàn)閾?dān)心如果高額資金團(tuán)隊(duì)制造出一個(gè)可行的F1無(wú)級(jí)變速器，他們將會(huì)主導(dǎo)比賽。配有Tomcar 的越野車也利用了無(wú)級(jí)變速器系統(tǒng)。
一些鉆床和銑床包含有一個(gè)皮帶輪的無(wú)級(jí)變速器，無(wú)級(jí)變速器的輸出軸有一對(duì)通過(guò)一個(gè)寬的傳動(dòng)帶從電動(dòng)機(jī)回路的手動(dòng)可調(diào)錐形齒輪部分。然而，電動(dòng)機(jī)上的帶輪通常有固定的直徑，或者可能有一系列在允許選擇的速度范圍內(nèi)的給定的直徑。鉆床上的手輪，標(biāo)有一個(gè)對(duì)應(yīng)于要求的機(jī)器速度的標(biāo)尺，安裝在一個(gè)減速齒輪裝置系統(tǒng)上，方便操作員精確控制滑輪部分之間的寬度。這個(gè)間隙寬度從而調(diào)整固定皮帶輪和電機(jī)輸出軸的變量皮帶輪之間的齒輪傳動(dòng)比，改變卡盤(pán)的速度。張緊輪實(shí)現(xiàn)了速度改變時(shí)皮帶傳動(dòng)的張緊或松弛。在大多數(shù)情況下隨著電機(jī)的運(yùn)行速度必須改變。
無(wú)級(jí)變速器應(yīng)該有別于功率均衡傳動(dòng)裝置（PSTs），適用于新的混合動(dòng)力汽車，比如豐田普銳斯,漢蘭達(dá)和凱美瑞,日產(chǎn)阿蒂瑪,新模型福特混合動(dòng)力suv。無(wú)級(jí)變速技術(shù)只有一個(gè)原動(dòng)力輸入，有多個(gè)輸出速度和輸出轉(zhuǎn)矩；然而PSTs技術(shù)使用兩個(gè)原動(dòng)機(jī)輸入，按不同的比例提供輸出速度和動(dòng)力。這些傳動(dòng)裝置在根本上是不同的。然而三菱藍(lán)瑟,Proton蓮花,本田Insight,本田飛度,本田CR- Z混合動(dòng)力車,日產(chǎn)騏達(dá)/頤達(dá)(只有SL模型)、日產(chǎn)Cube,Juke,日產(chǎn)森特拉,阿蒂瑪,千里馬,Rogue ,奇駿, Murano , Micra , 本田Capa , 本田Civic HX, Jeep Patriot 和Compass , 和Subaru Impreza , Legacy 和傲虎提供無(wú)級(jí)變速。
類型
豐田超級(jí)無(wú)級(jí)變速器
可變直徑的帶輪或里維斯驅(qū)動(dòng)
在這個(gè)最常見(jiàn)的無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)中，有兩個(gè)V帶輪被分開(kāi)，垂直于它們旋轉(zhuǎn)的軸線，在它們之間通過(guò)一個(gè)V帶運(yùn)轉(zhuǎn)。齒輪傳動(dòng)比隨著兩個(gè)捆在一起的皮帶輪的距離得改變而改變。由于V形帶的截面，使得帶比其中一個(gè)輪高，比其他的低。通過(guò)改變滑輪的有效直徑，進(jìn)而改變整體的齒輪傳動(dòng)比。兩個(gè)帶輪之間的距離并沒(méi)有改變，帶的長(zhǎng)度也沒(méi)有改變，齒輪傳動(dòng)比的改變意味著兩個(gè)帶輪必須調(diào)整（一個(gè)較大，另一個(gè)較?。?，同時(shí)在帶輪上保持適當(dāng)?shù)膹埩Α?
V形帶在帶輪的軸向上要有較大的穩(wěn)定性，為了使帶輪滑動(dòng)時(shí)只做短的徑向運(yùn)動(dòng)。這可以通過(guò)鏈傳動(dòng)完成而不需要通過(guò)帶傳動(dòng)。為了帶動(dòng)帶輪，帶的一側(cè)必須受到推力。這只能通過(guò)鏈傳動(dòng)來(lái)完成。鏈有圓錐面，這完全適應(yīng)于齒輪如果帶運(yùn)轉(zhuǎn)在最大的直徑。隨著帶與帶輪的嚙合，接觸面積變小。接觸面積與組成部分的數(shù)量成正比，因此鏈有許多非常小的組成部分。組成部分的形狀受靜止的圓柱的控制。帶輪的徑向厚度是最大傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)矩的平衡。出于同樣的原因，帶輪之間的軸向厚度應(yīng)盡可能的薄。潤(rùn)滑油被應(yīng)用于帶輪中。它應(yīng)該足夠的厚，這樣帶輪和皮帶之間不會(huì)接觸，并且它應(yīng)該薄一些為了防止在每個(gè)部件都浸入了潤(rùn)滑油之后浪費(fèi)動(dòng)力。此外，鏈的組成部分穩(wěn)定大約12個(gè)鋼帶。每個(gè)鋼帶很薄以至于可以輕易彎曲。如果它彎曲了，在它的側(cè)面有一個(gè)很好的錐形面。在堆疊的帶中，每個(gè)帶對(duì)應(yīng)一個(gè)稍微不同的傳動(dòng)比，從而避開(kāi)對(duì)方，它們之間還需要潤(rùn)滑油。最外層的帶通過(guò)穩(wěn)定鏈滑動(dòng)，中心帶可以用作鏈連接。
日產(chǎn)汽車Extroid的無(wú)級(jí)變速器
環(huán)形或滾子型的無(wú)級(jí)變速器（Extroid無(wú)級(jí)變速器）
環(huán)形無(wú)級(jí)變速器是由盤(pán)和滾輪組成的，通過(guò)盤(pán)傳遞動(dòng)力。盤(pán)可以被認(rèn)為是兩個(gè)錐形零件，側(cè)面相對(duì)，這樣兩部分可以填補(bǔ)圓環(huán)的中間孔。一個(gè)盤(pán)是輸入，另一個(gè)盤(pán)是輸出。在盤(pán)之間是滾輪，可以改變傳動(dòng)比，從一面到另一面?zhèn)鬟f動(dòng)力。當(dāng)滾輪的軸線垂直于錐形零件的軸線時(shí)，它接觸在同一直徑附近圓錐位置,傳動(dòng)比為1:1.滾子可以沿著錐形零件的軸線移動(dòng)，改變角度來(lái)保持必要的聯(lián)系。這將導(dǎo)致滾子和錐形零件的接觸是多邊和不同的直徑位置，傳動(dòng)比是別的而不是1:1.系統(tǒng)可能是部分或全部環(huán)形。全部環(huán)形系統(tǒng)是最有效的設(shè)計(jì)然而部分環(huán)形系統(tǒng)需要一個(gè)轉(zhuǎn)矩變換器并且因此降低效率。
一些環(huán)形系統(tǒng)也可以用作無(wú)級(jí)變速，在無(wú)級(jí)變速器中推力的方向也可以改變。
電磁式無(wú)級(jí)變速器
2006年連續(xù)變化的磁力傳遞系統(tǒng)在謝菲爾德大學(xué)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，并且在此以后進(jìn)入商業(yè)化。電磁式無(wú)級(jí)變速器是一個(gè)通過(guò)電力控制傳動(dòng)比的電磁變量傳動(dòng)裝置。可以作為一個(gè)功率分流裝置，通過(guò)輸入輸出電力變速途徑匹配一個(gè)從原動(dòng)機(jī)到可變載荷的固定輸入速度。電磁無(wú)級(jí)變速器作為并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的一種高效的功率分流混合裝置使人們很感興趣，在可再生能源、船舶推進(jìn)和工業(yè)傳動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用有很大的潛力。磁力無(wú)級(jí)變速器不能提供比相同尺寸的電機(jī)更大的轉(zhuǎn)矩，所以它不能代替機(jī)械傳動(dòng)。
無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置
無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置是一種特定的無(wú)級(jí)變速器，輸出速度和輸入速度之間的比率范圍包括零，可以不斷地接近定義的更高比率。零輸出速度（低速檔）與有限的輸入速度意味著無(wú)限大的傳動(dòng)比，用一個(gè)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置可以從一個(gè)給定的有限值不斷地接近。低速檔是指輸出速度與輸入速度的比值低。這種低比率是無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置的極端表現(xiàn)導(dǎo)致空擋或非駕駛低裝置限制，輸出速度為零。和普通汽車上的變速器不同的是，無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置的輸出可能被阻止，因?yàn)槟骝?qū)動(dòng)（反向操作）的傳動(dòng)比可能是無(wú)限的，導(dǎo)致過(guò)高的逆驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡管離合器輸出可自由旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。
無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置可以追溯到1930年代之前，最初的設(shè)計(jì)是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)和回旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用在滾子離合器上。中間振蕩的行程是可調(diào)的，軸的輸出速度是變化的。這種最初的設(shè)計(jì)在今天仍然制造，在這里可以找到無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置的示例和動(dòng)畫(huà)。保羅·皮雷設(shè)計(jì)了一個(gè)更緊湊（徑向?qū)ΨQ）變化，使用一個(gè)棘輪機(jī)構(gòu)代替滾子離合器，所以它不需要摩擦驅(qū)動(dòng)輸出。在這里可以找到關(guān)于這種變化的文章和描寫(xiě)。
大多數(shù)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置是無(wú)級(jí)變速器與行星齒輪系統(tǒng)（也稱為一個(gè)行星齒輪系統(tǒng)）組成的，使無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置的輸出軸轉(zhuǎn)速等于無(wú)級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)中其他兩個(gè)速度之差。這種配置使它的無(wú)級(jí)變速器作為行星齒輪系統(tǒng)中三個(gè)轉(zhuǎn)子中任一個(gè)的連續(xù)變量調(diào)節(jié)器。如果行星齒輪系統(tǒng)中兩個(gè)轉(zhuǎn)子速度是連續(xù)變量調(diào)節(jié)器的輸出和輸入速度時(shí)，連續(xù)調(diào)節(jié)變量的這種設(shè)置使無(wú)級(jí)傳動(dòng)裝置的輸出速度為零。在不影響零輸出或整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)性時(shí)，最大輸出、輸入比可以通過(guò)選擇附加的輸入/輸出齒輪，皮帶輪或鏈輪尺寸。無(wú)級(jí)傳動(dòng)裝置一直在工作，盡管在它的零輸出調(diào)節(jié)中。
無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置比其他作為首選工作范圍的無(wú)級(jí)變速器可以提供更好的效率，因?yàn)榇蟛糠謩?dòng)力是通過(guò)行星齒輪系統(tǒng)而不是控制連續(xù)變速調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)矩傳遞能力也可以增加。還可以進(jìn)一步增加階段性的動(dòng)力分流、扭矩傳輸能力和更好的維護(hù)大范圍傳動(dòng)比的效率。
一個(gè)實(shí)際的無(wú)級(jí)傳動(dòng)裝置的例子是Hydristor，因?yàn)檫B接到引擎的前面裝置可以從零到27立方英寸（440立方厘米）每轉(zhuǎn)前進(jìn)和從零到-16立方英寸（-164立方厘米）每轉(zhuǎn)后退。后面的裝置能（1230立方厘米）從零到75立方英寸每轉(zhuǎn)。然而這種設(shè)計(jì)能否進(jìn)入生產(chǎn)還有待觀察。無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置的另一個(gè)例子是Torotrak，最近被投入生產(chǎn)和持續(xù)的商業(yè)發(fā)展。
棘輪無(wú)級(jí)變速器
棘輪無(wú)級(jí)變速器是依靠靜摩擦和基于一系列在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和從動(dòng)系統(tǒng)工作和不工作的裝置的傳動(dòng)裝置，通常使用振蕩或索引運(yùn)動(dòng)結(jié)合單向離合器或棘輪，糾正旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)比調(diào)整是通過(guò)改變振蕩裝置里的連接幾何體，以便調(diào)整最大連接速度，即使平均連接速度保持不變。只有當(dāng)離合器或棘輪工作時(shí)動(dòng)力能從輸入軸傳到輸出軸，因此它被鎖定在一個(gè)靜摩擦狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)和從動(dòng)旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)瞬間沒(méi)有滑脫。
這些無(wú)級(jí)變速器可以傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，因?yàn)樗撵o摩擦增加了相對(duì)轉(zhuǎn)矩的吞吐率，所以在合適的設(shè)計(jì)系統(tǒng)中滑脫是不可能的。效率是很高的，因?yàn)榇蟛糠值膭?dòng)摩擦是由于輕微傳動(dòng)離合器的速度變化。棘輪無(wú)級(jí)變速器的缺點(diǎn)是需要加快傳動(dòng)速度引起的振動(dòng)，它可以取代先前操作和減速、動(dòng)力傳輸元件。
棘輪無(wú)級(jí)變速器區(qū)別于VDPs和滾子靜摩擦的無(wú)級(jí)變速裝置，是相對(duì)于動(dòng)摩擦的設(shè)備，通過(guò)滑移表面的扭曲浪費(fèi)了大量的能量。棘輪無(wú)級(jí)變速器的一個(gè)例子是在美國(guó)5516132專利保護(hù)下的自行車傳動(dòng)裝置，強(qiáng)大的蹬車轉(zhuǎn)矩引起這種機(jī)制來(lái)影響這種彈性，使環(huán)齒輪/鏈輪同心裝配，降低齒輪的位置。當(dāng)?shù)跑囖D(zhuǎn)矩降低到較低水平，傳動(dòng)裝置自我調(diào)整到更高的齒輪，伴隨著傳輸振動(dòng)的增加。
靜壓無(wú)級(jí)變速器
日本坦克10使用靜壓機(jī)械變速器
靜壓變速器使用一個(gè)變量泵和液壓馬達(dá)。所有的動(dòng)力是通過(guò)液壓流體傳動(dòng)。這種類型可以傳遞更大的扭矩，但更容易產(chǎn)生污染。一些設(shè)計(jì)也是非常昂貴。然而，它們的優(yōu)勢(shì)是，液壓馬達(dá)可以直接安裝在輪轂上，允許更靈活的懸架系統(tǒng)和消除驅(qū)動(dòng)軸和部件之間摩擦產(chǎn)生的效率損失。這種類型的傳動(dòng)使用相對(duì)容易，因?yàn)樗械恼蚝头聪蛩俣瓤梢允褂靡粋€(gè)控制桿。
一個(gè)集成液壓變速驅(qū)動(dòng)橋的液壓元件和齒輪減速元件共用一個(gè)殼體。這種類型的傳動(dòng)已經(jīng)被有效地用在各種昂貴和便宜的割草機(jī)和花園拖拉機(jī)。
最近流行在消費(fèi)者間的一種割草機(jī)是零轉(zhuǎn)彎半徑割草機(jī)。這種割草機(jī)由安裝在輪轂上的無(wú)級(jí)變速泵和液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，但是這種設(shè)計(jì)相對(duì)昂貴。
一些重型設(shè)備也可能由靜壓傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，像農(nóng)用機(jī)械包括種植、聯(lián)合收割機(jī)和拖拉機(jī)?？ㄌ乇死展局圃斓母鞣N重型運(yùn)土設(shè)備，像緊湊和小型裝載機(jī)、追蹤型裝載機(jī)和拖拉機(jī)、打滑引導(dǎo)裝入器和瀝青夯實(shí)機(jī)也使用液壓傳動(dòng)。靜壓無(wú)級(jí)變速器通常不用于高轉(zhuǎn)矩長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)
的場(chǎng)合，因?yàn)閴毫τ土鲃?dòng)產(chǎn)生的熱量大。
本田dn 01車是第一種使用靜夜壓傳動(dòng)的在公路上行駛的車，它使用了一個(gè)可變排量軸向活塞泵和一個(gè)可變角度擋板。
艾科公司已經(jīng)在農(nóng)用設(shè)備上使用了液壓無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。在前進(jìn)行程中，靜壓和機(jī)械傳動(dòng)的傳動(dòng)動(dòng)力通過(guò)行星齒輪傳到輸出軸上。在相反方向上動(dòng)力傳遞完全是通過(guò)液壓。
Naudic增量無(wú)級(jí)變速器
這是一個(gè)在*[2]上廣告的鏈傳動(dòng)系統(tǒng)，盡管增量無(wú)級(jí)變速器工作，但它有以下缺點(diǎn)：
高摩擦損失
增量無(wú)級(jí)變速器的皮帶輪變速器用兩個(gè)帶輪鎖死的。一個(gè)鏈輪是定位在增量無(wú)級(jí)變速器張緊鏈的一面。因此在鏈輪上有一個(gè)很大的載荷，大小與鏈的張緊成比例。每一個(gè)鏈輪被兩個(gè)鏈牽引，一個(gè)向左，一個(gè)向右；如果兩個(gè)鏈段相互平行，那么在鏈輪上的載荷是鏈上張力的2倍。但是在增量無(wú)級(jí)變速器工作期間，兩個(gè)鏈不可能平行，據(jù)估計(jì)，鏈輪上的載荷是鏈上張力的1到1.8倍之間。
同樣，一個(gè)鏈輪是非常小的，這樣它的力矩臂也很小。一個(gè)較大的力矩臂較低了鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)需要的力。例如，用一個(gè)有大的力矩臂的長(zhǎng)扳手比一個(gè)有很小力矩臂的短扳手?jǐn)Q開(kāi)螺母需要的力小。假設(shè)鏈輪的直徑是它的軸的直徑的兩倍，這是一個(gè)大膽的估計(jì)，作用在外徑上的摩擦阻力是作用在軸上的一半。
沖擊和持久性
增量變速器的傳動(dòng)比的改變少于變速器齒輪一次完整旋轉(zhuǎn)的增量。這意味著用橡膠制成的皮帶輪的傳動(dòng)直徑，必須從一個(gè)有完整齒輪數(shù)目的圓周的直徑到另一個(gè)有完整齒輪數(shù)目的圓周的直徑；像改變傳動(dòng)輪的直徑從有7個(gè)齒的圓周的直徑到有8個(gè)齒的圓周的直徑。這是因?yàn)槿绻兯倨鼾X輪的傳動(dòng)直徑如果沒(méi)有完整齒輪數(shù)目的圓周長(zhǎng)度時(shí)，比如7.5個(gè)齒的圓周長(zhǎng)度，在變速器的輪和鏈之間會(huì)發(fā)生不當(dāng)?shù)慕佑|。假設(shè)自行車的帶輪有7.5個(gè)齒，當(dāng)在0.5個(gè)齒間隙后面的齒與鏈接觸時(shí)，變速器的輪與鏈之間發(fā)生不當(dāng)?shù)慕佑|，因?yàn)樗鄬?duì)于鏈落后了0.5個(gè)齒距。
增量無(wú)級(jí)變速器的鏈在鏈輪上形成一個(gè)開(kāi)環(huán)，它只能部分與鏈輪嚙合，這樣就存在一個(gè)不能被鏈覆蓋的開(kāi)環(huán)部分。這類似于自行車的鏈輪，有一部分鏈輪被鏈覆蓋，一部分鏈輪沒(méi)有被鏈覆蓋。在一個(gè)完整的循環(huán)中，增量無(wú)級(jí)變速器的變速器輪的齒形部分給過(guò)開(kāi)放部分和工作部分與鏈嚙合。如果變速器的鏈輪的傳動(dòng)直徑不能均布整數(shù)齒，變速器齒輪和鏈之間會(huì)發(fā)生不當(dāng)?shù)膰Ш?。在鏈循環(huán)中，當(dāng)變速器鏈輪的齒形部分正與開(kāi)環(huán)部分嚙合時(shí)，傳動(dòng)直徑不能改變。這就像粘在鏈循環(huán)開(kāi)放部分的金屬板，不允許循環(huán)所需傳動(dòng)直徑擴(kuò)張或收縮。因此，變速器鏈輪傳動(dòng)直徑改變的增量必須在一個(gè)范圍內(nèi)，變速器鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)從最初位置變速器鏈輪的齒形部分與鏈循環(huán)中開(kāi)放部分嚙合并不是全部嚙合部分，到最終位置變速器鏈輪的齒形部分與鏈循環(huán)中開(kāi)放部分和即將參與傳動(dòng)的鏈嚙合。因?yàn)樗枰儆谝淮瓮暾难h(huán)，從上一句中提到的從最初位置到最終位置，變速器鏈輪的傳動(dòng)直徑不得不在少于一個(gè)完整循環(huán)中改變一個(gè)增量。
此外，隨著傳動(dòng)直徑的增加，鏈在變速器皮帶輪間的斜度增加，鏈上的張力把鏈推向相反方向。因此，一個(gè)大于鏈條上的張力被需要來(lái)改變傳動(dòng)直徑。由于傳動(dòng)比在不到一個(gè)完整循環(huán)中改變，在很短的循環(huán)時(shí)間內(nèi)鏈輪上產(chǎn)生很大的力。如果變速器鏈輪轉(zhuǎn)速3000rpm，相當(dāng)于每秒60轉(zhuǎn)，那么要求用來(lái)改變傳動(dòng)比的力需要作用1秒。這和用錘砸東西類似。因此，當(dāng)傳動(dòng)直徑增加時(shí)，大的沖擊載荷作用在鏈輪上。這種沖擊可能引起駕駛使用增量無(wú)級(jí)變速器的汽車的舒適問(wèn)題。增量無(wú)級(jí)變速器不得不考慮設(shè)計(jì)消除這些沖擊時(shí)，可能會(huì)增加成本和重量。
扭矩傳遞能力和可靠性
增量無(wú)級(jí)變速器的鏈輪齒是由一個(gè)輪的部分?jǐn)U展到另一個(gè)輪部分并且在齒輪的凹槽里滑動(dòng)的滾針組成。轉(zhuǎn)矩從鏈轉(zhuǎn)移到針，再?gòu)臐L針到鏈輪。因?yàn)獒樖菆A的，凹槽是彎曲的，針和凹槽間的線接觸用來(lái)使力從針到凹槽。兩部分之間傳遞力的大小取決于兩部分的接觸面積。針和凹槽之間的接觸面積很小，它們之間的力可以傳遞，因此增量無(wú)級(jí)變速器的最大轉(zhuǎn)矩是有限的。
另一個(gè)可能的問(wèn)題是無(wú)級(jí)變速器鏈輪的滾針可能脫落當(dāng)它不與鏈嚙合時(shí)，針的磨損和鏈輪上的凹槽可能會(huì)導(dǎo)致一些嚴(yán)重的性能和可靠性的問(wèn)題。
錐形輪無(wú)級(jí)變速器
埃文斯摩擦錐，一種錐形輪無(wú)級(jí)變速器
一個(gè)錐形輪無(wú)級(jí)變速器使用一個(gè)或多個(gè)錐形輪改變有效齒輪傳動(dòng)比。最簡(jiǎn)單的錐形無(wú)級(jí)變速器、單錐形無(wú)級(jí)變速器用一個(gè)沿錐體斜度移動(dòng)的輪，在窄的和寬的直徑的圓錐間產(chǎn)生改變。
更復(fù)雜的雙圓錐嚙合系統(tǒng)也是一種錐形輪無(wú)級(jí)變速器。
在有擺動(dòng)錐輪的無(wú)級(jí)變速器中，轉(zhuǎn)矩通過(guò)摩擦從數(shù)量可變的錐輪(根據(jù)傳遞的扭矩大小)到筒狀輪轂。輪轂側(cè)表面有特定曲率半徑的凸起，曲率半徑小于錐輪凹面的曲率。在任何時(shí)候，這種方式（理論上）只有一個(gè)接觸點(diǎn)在錐輪和輪轂之間。
使用了這種新技術(shù)的Warko無(wú)級(jí)變速器，2007年12月3日到7日在柏林第六屆關(guān)于汽車變速器創(chuàng)新的國(guó)際研討會(huì)被CTI公司提出。
Warko的一個(gè)特定特點(diǎn)是缺少一個(gè)離合器：發(fā)動(dòng)機(jī)總是與車輪相連接，后輪驅(qū)動(dòng)是通過(guò)行星系統(tǒng)輸出獲得的。這個(gè)系統(tǒng)成為功率分流，使發(fā)動(dòng)機(jī)有一個(gè)空擋：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)（連接到行星系統(tǒng)的太陽(yáng)輪上）時(shí)，變速器（即行星齒輪）將補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以最外環(huán)的齒輪（提供輸出）保持恒定。
徑向滾子無(wú)級(jí)變速器
這種無(wú)級(jí)變速器的原理類似于普通的油壓引擎，但是，不是壓縮油，而是壓縮鋼制滾軸。
這種在滾筒和轉(zhuǎn)子間的傳遞運(yùn)動(dòng)被合適的牽引流體輔助，它確保表面間的摩擦和降低其中的磨損。不像其他的系統(tǒng)，徑向滾筒不顯示沿轉(zhuǎn)子接觸線的切線方向的速度變化。
行星式無(wú)級(jí)變速器
在一個(gè)行星式無(wú)級(jí)變速器中，傳動(dòng)比是用一個(gè)連續(xù)的方式通過(guò)傾斜球體的軸，提供不同的接觸半徑，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)輸入和輸出剎車盤(pán)。這種系統(tǒng)可以有多個(gè)“行星”通過(guò)多種途徑傳遞轉(zhuǎn)矩。一個(gè)在商業(yè)上實(shí)現(xiàn)的行星式無(wú)級(jí)變速器是NuVinci無(wú)級(jí)變速器。
Continuously variable transmission
A continuously variable transmission (CVT) is a transmission that can change steplessly through an infinite number of effective gear ratios between maximum and minimum values. This contrasts with other mechanical transmissions that offer a fixed number of gear ratios. The flexibility of a CVT allows the input shaft to maintain a constant angular velocity over a range of output velocities.
CVT can provide better fuel economy than other transmissions by enabling the engine to run at its most efficient revolutions per minute (RPM) for a range of vehicle speeds. It can also be used to build a kinetic energy recovery system.
Alternatively it can be used to maximize the performance of a vehicle by allowing the engine to turn at the RPM at which it produces peak power. This is typically higher than the RPM that achieves peak efficiency. Finally, a CVT does not strictly require the presence of a clutch, allowing the dismissal thereof. In some vehicles though (e.g. motorcycles), a centrifugal clutch is nevertheless added,[1] however this is only to provide a "neutral" stance on a motorcycle (useful when idling, or manually reversing into a parking space).
Contents
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· 1 Uses
· 2 Types
o 2.1 Variable-diameter pulley (VDP) or Reeves drive
o 2.2 Toroidal or roller-based CVT (Extroid CVT)
o 2.3 Magnetic CVT or mCVT
o 2.4 Infinitely Variable Transmission (IVT)
o 2.5 Ratcheting CVT
o 2.6 Hydrostatic CVTs
o 2.7 Naudic Incremental CVT (iCVT)
§ 2.7.1 High frictional losses
§ 2.7.2 Shock and durability
§ 2.7.3 Torque transfer ability and reliability
o 2.8 Cone CVTs
o 2.9 Radial roller CVT
o 2.10 Planetary CVT
· 3 History
· 4 See also
· 5 Notes
· 6 References
[edit] Uses
A Chain-driven CVT
Principle of Variator
Many small tractors for home and garden use have simple rubber belt CVTs. For example, the John Deere Gator line of small utility vehicles use a belt with a conical pulley system. They can deliver an abundance of power and can reach speeds of 10–15?mph (16–24?km/h), all without need for a clutch or shifting gears. Nearly all snowmobiles, old and new, and motorscooters use CVTs, typically the rubber belt/variable pulley variety.
Some combine harvesters have CVTs. The CVT allows the forward speed of the combine to be adjusted independently of the engine speed. This allows the operator to slow or accelerate as needed to accommodate variations in thickness of the crop.
CVTs have been used in aircraft electrical power generating systems since the 1950s and in Sports Car Club of America (SCCA) Formula 500 race cars since the early 1970s. CVTs were banned from Formula 1 in 1994 due to concerns that the best-funded teams would dominate if they managed to create a viable F1 CVT.[2] More recently, CVT systems have been developed for go-karts and have proven to increase performance and engine life expectancy. The Tomcar range of off-road vehicles also utilizes the CVT system.
Some drill presses and milling machines contain a pulley-based CVT where the output shaft has a pair of manually adjustable conical pulley halves through which a wide drive belt from the motor loops. The pulley on the motor, however, is usually fixed in diameter, or may have a series of given-diameter steps to allow a selection of speed ranges. A handwheel on the drill press, marked with a scale corresponding to the desired machine speed, is mounted to a reduction gearing system for the operator to precisely control the width of the gap between the pulley halves. This gap width thus adjusts the gearing ratio between the motor's fixed pulley and the output shaft's variable pulley, changing speed of the chuck. A tensioner pulley is implemented in the belt transmission to take up or release the slack in the belt as the speed is altered. In most cases the speed must be changed with the motor running.
CVTs should be distinguished from Power Sharing Transmissions (PSTs), as used in newer hybrid cars, such as the Toyota Prius, Highlander and Camry, the Nissan Altima, and newer-model Ford Escape Hybrid SUVs. CVT technology uses only one input from a prime mover, and delivers variable output speeds and torque; whereas PST technology uses two prime mover inputs, and varies the ratio of their contributions to output speed and power. These transmissions are fundamentally different. However the Mitsubishi Lancer, Proton Inspira, Honda Insight, Honda Fit, and Honda CR-Z hybrids, the Nissan Tiida/Versa (only the SL model), Nissan Cube, Juke, Sentra, Altima, Maxima, Rogue, X-Trail, Murano, Micra, Honda Capa, Honda Civic HX, Jeep Patriot and Compass, and Subaru Impreza, Legacy and Outback offer CVT.
[edit] Types
Toyota Super CVT - i
[edit] Variable-diameter pulley (VDP) or Reeves drive
In this most common CVT system,[3] there are two V-belt pulleys that are split perpendicular to their axes of rotation, with a V-belt running between them. The gear ratio is changed by moving the two sheaves of one pulley closer together and the two sheaves of the other pulley farther apart. Due to the V-shaped cross section of the belt, this causes the belt to ride higher on one pulley and lower on the other. Doing this changes the effective diameters of the pulleys, which in turn changes the overall gear ratio. The distance between the pulleys does not change, and neither does the length of the belt, so changing the gear ratio means both pulleys must be adjusted (one bigger, the other smaller) simultaneously in order to maintain the proper amount of tension on the belt.
The V-belt needs to be very stiff in the pulley's axial direction in order to make only short radial movements while sliding in and out of the pulleys. This can be achieved by a chain and not by homogeneous rubber. aTo dive out of the pulleys one side of the belt must push. This again can be done only with a chain. Each element of the chain has conical sides, which perfectly fit to the pulley if the belt is running on the outermost radius. As the belt moves into the pulleys the contact area gets smaller. The contact area is proportional to the number of elements, thus the chain has lots of very small elements. The shape of the elements is governed by the static of a column. The pulley-radial thickness of the belt is a compromise between maximum gear ratio and torque. For the same reason the axis between the pulleys is as thin as possible. A film of lubricant is applied to the pulleys. It needs to be thick enough so that the pulley and the belt never touch and it must be thin in order not to waste power when each element dives into the lubrication film. Additionally, the chain elements stabilize about 12 steel bands. Each band is thin enough so that it bends easily. If bending, it has a perfect conical surface on its side. In the stack of bands each band corresponds to a slightly different gear ratio, and thus they slide over each other and need oil between them. Also the outer bands slide through the stabilizing chain, while the center band can be used as the chain linkage.[note 1]
Nissan Motors Extroid CVT
[edit] Toroidal or roller-based CVT (Extroid CVT)
Toroidal CVTs are made up of discs and rollers that transmit power between the discs. The discs can be pictured as two almost conical parts, point to point, with the sides dished such that the two parts could fill the central hole of a torus. One disc is the input, and the other is the output. Between the discs are rollers which vary the ratio and which transfer power from one side to the other. When the roller's axis is perpendicular to the axis of the near-conical parts, it contacts the near-conical parts at same-diameter locations and thus gives a 1:1 gear ratio. The roller can be moved along the axis of the near-conical parts, changing angle as needed to maintain contact. This will cause the roller to contact the near-conical parts at varying and distinct diameters, giving a gear ratio of something other than 1:1. Systems may be partial or full toroidal. Full toroidal systems are the most efficient design while partial toroidals may still require a torque converter, and hence lose efficiency.
Some toroidal systems are also infinitely variable, and the direction of thrust can be reversed within the CVT.[4]
Diagrams:
· Animated image of a toroidal CVT on HowStuffWork
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