0027-轎車用無級自動變速器速比變速器的設計【全套32張CAD圖+SW三維模型+文獻翻譯+說明書】

0027-轎車用無級自動變速器速比變速器的設計【全套32張CAD圖+SW三維模型+文獻翻譯+說明書】,全套32張CAD圖+SW三維模型+文獻翻譯+說明書,轎車,無級,自動變速器,速比,變速器,設計,全套,32,cad,sw,三維,模型,文獻,翻譯,說明書,仿單 轎車用無級自動變速器速比變速器的設計 摘 要 人們早就認識到無級變速器（Continuously Variable Transmission，CVT）是提高汽車性能的理想裝置，并一直不懈的努力研究，努力追求實現(xiàn)這一目標。70年代后期，荷蘭VonDoorne’s Transmission 公司研制成功VOT金屬傳動并于1982年投放市場，推動CVT技術向實用化邁進了一大步。各國均視其為自動 變速技術的嶄新途徑，已成為當前國際汽車的研究開發(fā)領域的一個熱點。 無級傳動CVT與其他自動變速器相比較，優(yōu)點是明顯的。其操縱方便性和乘坐舒適性可與液力變矩器相當，而傳動效率卻高得多，接近有級機械式自動變速器的水平。更主要的是，它能最好的協(xié)調車輛外界行駛條件與發(fā)動機負載，使汽車具有一個不存在“漏洞”的牽引特性，且調速時無需切斷動力充分發(fā)掘發(fā)動機的潛力，從而可顯著降低汽車的油耗，提高最大車速和改善超車的性能。此外，由于工作和控制原理相對簡單，CVT傳動完全可以做到比有級變速器（AT）傳動更緊湊，更輕，成本更低。 關鍵詞：無級變速器 ，速比變換器 ，結構設計 Abstract It has been know that Continuously Variable Transmission is the perfect set for improving the vehicles performances.Experts have researched remorselessly and pursued achieving this arm. In the middle and later of 1970’s, Holland VonDoorne’s Transmission Company excogitated metal pushing V-belt and launched in 1982. They carried the technique of CVT forward practicality. In every country automatic transmissions are regarded as one new way in this field and it has become the focus in today’s inter auto researching and development field. It is obvious that the CVT’s advantages are more than other automatic transmissions’. Its driving convenience and riding comfort correspond with torque converter’s. But the transmissions efficiency is much higher and is close to the level of Automatic Transmission. It is more important that it can assort with outside steering condition of automobile and engine load. It makes the car has a traction idiosyncrasy without “l(fā)eak” and it is unnecessary cut of power when controlling speed. It dredges adequately the engine potential so it can decrease the fuel consumption obviously, increase the max speed and improve the overtake capability. Moreover, because work and control principles are comparatively simple, it is very possible to make CVT more compact, much lighter and the cost lower. Key word: CVT ，Ratio converter ，Structure design. 目錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 立題的目的和意義 1 1.2 機械傳動概述 1 1.2.1 汽車變速器的類型 1 1.2.2 無級變速簡介 2 1.2.3 無級變速器的類型和特點 3 1.2.4 各類無級變速器比較 7 1.2.5 金屬帶式無級變速傳動的優(yōu)勢 7 1.3 國內外金屬帶式無級變速器的發(fā)展歷史及應用現(xiàn)狀 8 1.3.1發(fā)展歷史 8 1.3.2應用現(xiàn)狀 8 1.4 小結 9 第2章 金屬帶式無級變速器的基本結構與工作原理 10 2.1 金屬帶式無級變速器的基本結構 11 2.2 金屬帶式無級變速器的工作原理 12 2.3 無級變速器的關鍵部件 13 2.4 無級變速器的控制原理 15 2.5 小結 18 第3章傳動方案設計 19 3.1 確定傳動方案 19 3.2 傳動裝置的計算 19 3.3 小結 20 第4章 速比變換器的設計 21 4.1 速比變換器的概述及工作原理 21 4.2 速比變化器的設計 22 4.2.1 帶傳動的分析 22 4.2.3 軸的設計計算與校核 34 4.2.4 軸承的設計計算與校核 41 4.2.5螺旋彈簧的選用 43 4.3 小結 45 小 結 46 致 謝 47 參考文獻 48 IV 第1章 緒論 1.1 立題的目的和意義 采用無級變速器的汽車最大優(yōu)勢是能夠實現(xiàn)發(fā)動機轉速和扭矩沿著最經(jīng)濟油耗線變化，并且在變速過程中無沖擊，不必產生動力中斷，因而大幅度改善了汽車動力性能及乘坐的舒適性。目前對摩擦式無級變速傳動機理研究的還并不充分，因而有待于進一步研究其機理和選擇其機理和新的潤滑劑，以進一步提高摩擦拖動率，尤其是研究具體結構的設計與優(yōu)化問題，改善其傳動性能，對于促進無級變速器在機械行業(yè)特別是在汽車行業(yè)中的廣泛應用具有重要的推廣意義。 1.2 機械傳動概述 1.2.1 汽車變速器的類型 按傳動比變化方式，汽車變速器可分為有級式、無級式和綜合式三種。 1.有級式變速器 有級式變速器應用最廣泛。它采用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比，按所用輪系形式不同，有軸線固定式變速器和軸線旋轉式變速器兩種。在汽車變速器中最初普遍采用的是有級式機械變速器，它使用的歷史最長。有級式機械變速器具有效率高、結構簡單、制造容易、工作可靠、維修容易和成本低等優(yōu)點，但存在以下缺點。 1）為適應汽車行駛中多變的狀況，必須經(jīng)常換擋 在行駛中頻頻換擋，既要踩離合器踏板還要扳動換擋手柄，駕駛員操作頻繁、勞動強度大、易于疲勞，而且容易分散駕駛員的注意力，影響行駛安全。 2）車輛的動力性和經(jīng)濟性差 由于換擋時刻掌握不好使發(fā)動機不能經(jīng)常在最佳狀況下工作，換擋時切斷發(fā)動機動力會產生換擋沖擊，有級式機械變速器擋位有限，不能滿足多變的工作狀況，因而發(fā)動機的功率不能充分利用。 3）車輛的行駛性能差 當在泥沼、沙地或轉彎上坡等路面行車時，若駕駛員技術不夠熟練或操作不慎，常會因換擋動作不當或時間不對造成車輪打滑或發(fā)動機熄火而無法行駛或重新啟動發(fā)動機。 4）車輛的行駛平順性和機件壽命低 換擋時，由于進入嚙合齒輪軸的線速度不一致，在強制嚙合時，齒輪會受到?jīng)_擊，在車輛起步或換擋時，往往會出現(xiàn)不同程度的沖擊或顛簸，一方面使乘坐者感動不適，影響了車輛的行駛平順性，另一方面，使發(fā)動機及傳動系零件的壽命縮短。 2.無級式變速器 無級式變速器的傳動比在一定數(shù)值范圍內可有無限多級變化，常見的有電立式、液力式和機械式三種。電力式無級變速器的變速傳動組件為直流串激電動機，除在無軌電車上應用外，在汽車傳動系中也在探討當中。液力式無級變速器的傳動組件是液力變矩器，但由于其變速范圍有限而無法獨立應用。機械式無級變速器是利用直徑可變的傳動輪來實現(xiàn)無級變速。 3.綜合式變速器 綜合式變速器是指液力變矩器和齒輪式有級變速器組成的液力機械式變速器，其傳動比可在最大值與最小值之間的幾個間斷的范圍內作無級變化，目前應用較多。 按操縱方式不同，汽車變速器可分為手動變速器、自動變速器、半自動變速器三種。 1）手動變速器 靠駕駛員直接操縱換擋手柄換擋，為汽車最初普遍采用。 2）自動變速器 傳動比選擇和換擋是自動進行的，所謂“自動”是指變速器每個擋位的變換，是根據(jù)汽車換擋控制參數(shù)來控制換擋系統(tǒng)的執(zhí)行元件自行完成的，駕駛員只需操縱節(jié)氣門踏板以控制車速。 3）半自動變速器 半自動變速器有兩種形式：一種是常用的幾個擋位自動操縱，其余擋位則由駕駛員操縱；另一種是預選式，即駕駛員預先用按鈕選定擋位，在踩下離合器踏板或松開節(jié)氣門踏板時，接通一個電磁裝置或液壓裝置來進行換擋。 1.2.2 無級變速簡介 無級變速傳動是指在某種控制的作用下，使系統(tǒng)的輸出轉速可在兩個極限轉速范圍內連續(xù)變化的傳動方式。而無級變速器是使機器的輸出轉速連續(xù)可調，能實現(xiàn)無級變速傳動，以滿足最佳工作需要的調速裝置。它和定傳動比傳動以及有級傳動相比，具有能夠根據(jù)工作的需要在一定的范圍內連續(xù)變換速度，以適應輸出轉速和外界負荷變化的需要等優(yōu)點，能適應變工況工作，簡化傳動方案，節(jié)約能源和減少環(huán)境污染等要求。無級變速器主要適應的場合： （1） 適應工藝參數(shù)多變或輸出轉速連續(xù)變化的要求，運轉中需經(jīng)常連續(xù)地改變速度，但是不應在某一固定速度下長期運轉。 （2） 探求最佳工作速度。 （3） 幾臺機器或一臺機器的幾個部分協(xié)調運轉。 （4） 緩速啟動以合理利用動力，通過調速以快速越過共振區(qū)。 （5） 車輛變速箱，可節(jié)省燃料，縮短加速時間，簡化操作。 CVT的結構比傳統(tǒng)的變速器簡單，體積更小，它既沒有手動變速器的眾多齒輪，也沒有自動變速器復雜的行星齒輪組。相比自動變速器與手動變速器而言，CVT最大的優(yōu)勢便在于它可以連續(xù)可變傳動比，而自動變速器與手動變速器作為有級變速器，則只能在固定的速比上工作。在實際駕駛中，無級變速器所帶來的感受是完全不同的。與自動變速器和手動變速器每次換擋后，發(fā)動機轉速都會有幾千轉陡降的特性相比，搭載CVT的車型在加速時，車速表與轉速表同時上升，當轉速表達到最大值時即達到最高車速，整個加速過程平緩無任何沖擊。這一加速期間，發(fā)動機轉速不會發(fā)生下降，而CVT則在默默無聞地不斷改變傳動比，從而使傳動系統(tǒng)與發(fā)動機一直保持最佳匹配。正是因為CVT這一特性，在燃油經(jīng)濟性與動力性方面，CVT都超出自動變速器與手動變速器。 自動變速器和手動變速器在每次換擋后，發(fā)動機轉速都會下降，而匹配CVT時，整個加速過程發(fā)動機轉速都不會下降。 1.2.3 無級變速器的類型和特點 1.無級變速器的類型 無級變速器的種類很多，根據(jù)其動力傳遞方式可分為圖1.1所示的幾種形式。在汽車上已經(jīng)使用的無級變速器有傳動帶傳動與牽引傳動兩種形式，都是應用摩擦力傳遞動力。 1）機械式無級變速器 機械式無級變速器中以傳動帶傳動的又可以分為摩擦式、鏈式、帶式和脈動式四種。 （1）摩擦式。 摩擦式無級變速器，是靠旋轉體間的接觸摩擦力來傳遞動力的，通過改變輸入、輸出的作用半徑，連續(xù)地改變了傳動比。金屬帶式無級變速器也屬于摩擦式無級變速器。 （2）鏈式。 鏈式無級變速器的變速傳動機構由主從動鏈輪及套于其上的鋼質撓性鏈組成，利用鏈條左右兩側面與作為鏈輪的兩錐盤相接觸所產生的摩擦力進行傳動，并通過改變兩錐盤的軸向距離來調整它們與鏈的接觸位置和工作半徑，從而實現(xiàn)無級變速傳動。目前應用最多的是滑片鏈式變速器。 （3）帶式。帶式無級變速器的變速器傳動機構是由作為主、從動帶輪的兩對錐盤及張緊在上面的傳動帶組成。其工作原理是利用傳動帶左右兩側與錐盤相接觸所產生的摩擦力進行傳動，并通過改變兩錐盤的軸向距離來調整它們與傳動帶的接觸位置和工作半徑，從而實現(xiàn)無級變速傳動。帶式無級變速器根據(jù)傳動帶的形狀不同分為平帶無級變速器和V形帶無級變速器。V形帶無級變速器根據(jù)傳動帶的不同，又可以分為普通V形橡膠帶無級變速器和V形鋼帶無級變速器。 圖 1.1 無級變速器的種類 （4）脈動式。脈動式無級變速器以其結構簡單、傳動可靠而得到廣泛應用。它主要由傳動機構、輸出機構和調速機構幾個基本部分組成。其工作原理主要是采用連桿機構組成一個相，由至少三個相組成一個無級變速機構，通過超越離合器的過濾作用，濾掉低于某一速度值的轉速，輸出符合單向離合器過濾條件的轉速，而無級變速主要通過調速機構改變連桿機構中各桿件之間的尺寸比例關系實現(xiàn)。 2）電動式 電傳動式無級變速器由發(fā)動機、控制 系統(tǒng)和牽引電動機組成。如圖1.2（a）所示。 其變速原理為：控制系統(tǒng)調制發(fā)動機輸出 的電壓、電流或頻率，然后輸送給電動機， 連續(xù)改變輸出轉速和力矩，以獲得無級的 傳動比。根據(jù)裝用的電動機的不同，電力 傳動分為：直—直系統(tǒng)（直流發(fā)動機—直 圖 1.2 電傳動示意圖 流電機系統(tǒng)），交—交系統(tǒng)，交—直系統(tǒng)， 交—直—交系統(tǒng)。 由于晶閘管整流、晶閘管逆變技術的成熟以及交流電動機較直流電動機結構簡單、尺寸小、運行可靠、維護方便，可設計和制造出功率更大、轉速更高的電動機的特點，因此得到了更為廣泛的應用。 電傳動雖然功率較高，布置方便，但因其自身質量較大，價格較高，當加入人工控制時，控制器構成復雜，故目前僅限于在超重型載貨汽車上應用。 由于能源危機和環(huán)境污染的因素，許多國家已開始進行高能量蓄電池、燃料電池的開發(fā)研究，構成圖1.2（b）所示的電傳動。這類傳動的污染小、噪聲低、效率高，是汽車傳動發(fā)展的一種趨勢。 3）液壓式 它依靠液體壓能的變化來傳動和變換能量，是借助于工作腔的容積變化來進行工作的。液壓元件主要是液壓泵和液壓馬達。如圖1.3所示。 圖1.3 車輛采用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)無級變速示意圖 2.無級變速器的特點 汽車采用無級變速器之后，可以實現(xiàn)發(fā)動機與變速器的最佳匹配，使發(fā)動機長時間工作在最佳工況下，因此可以有效地提高汽車的動力性、經(jīng)濟性、排放性和舒適性。因此它具有如下特點。 1）提高燃油經(jīng)濟性 CVT可以在相當寬的范圍內實現(xiàn)無級變速，從而獲得傳動系與發(fā)動機工況的最佳匹配，提高整車的燃油經(jīng)濟性。德國的大眾公司在自己的GolfVR6轎車上分別安裝了4AT和無級變速器進行ECE市區(qū)循環(huán)和ECE郊區(qū)循環(huán)測試，結果證明CVT能夠有效節(jié)約燃油，見下表一。 表 一 安裝4VT和無級變速器的大眾公司的GolfVR6汽車的燃油消耗對比 試驗油耗 4AT 無級變速器 ECE市區(qū)循環(huán)，L/100km 14.4 13.2 ECE郊區(qū)/遠程循環(huán)，L/100km 10.8 9.8 90km/勻速，L/100km 8.3 7.0 120km/勻速，L/100km 10.3 9.2 2）提高動力性能 汽車的后備功率決定了汽車的爬坡能力和加速能力。汽車的后備功率愈大，汽車的動力性愈好。由于無級變速器的無級變速特性，能夠獲得后備功率最大的傳動比，所以無級變速器的動力性明顯優(yōu)于機械變速器（MT）和自動變速器（AT）。 表二為分別安裝4AT和無級變速器的克萊斯勒的Voyager轎車的動力性比較，安裝無級變速器的汽車擁有更佳的動力性能。 表二 安裝4AT和無級變速器的克萊斯勒的Voyager轎車的動力性對比 加速時間/s 4AT CVT 0-30kn/h 2.5 2.5 0-100km/h 13.2 12.2 3)減少排放量 CVT的速比工作范圍寬，能夠使發(fā)動機以最佳狀況工作，從而改善了燃燒過程，降低了廢氣的排放量。ZF公司將自己生產的CVT裝車進行測試，其廢氣排放量比安裝4AT的汽車減少了大約10%。 4）節(jié)約了成本 CVT系統(tǒng)結構簡單，零件數(shù)目比AT（約500個）少（約300個），一旦汽車制造商開始大規(guī)模生產。CVT的成本將會比AT小。由于采用該系統(tǒng)可以節(jié)約燃油，隨著大規(guī)模生產以及系統(tǒng)、材料的革新，CVT零部件（如傳動帶或傳動鏈、主動輪、從動輪和液壓泵）的生產成本將降低20%-30%。 5） 改變了駕駛舒適性能 安裝無級變速器之后，可以在保證發(fā)動機具有最佳動力性能的同時實現(xiàn)無級變速，使駕駛員能夠真正感到舒適。 1.2.4 各類無級變速器比較 目前，無級變速器主要分為三大類：一是以電控調速裝置調速的電磁式無級變速器；二是以液壓調速裝置調速的液壓式無級變速器；三是以機械調速裝置調速的機械式無級變速器。其中，液壓調速裝置雖然調速范圍大，傳動效率較高，但其制造精度要求高，價格較貴，滑動率較大，運轉時容易發(fā)生泄漏。電控調速雖然結構簡單，成本低，操作維護方便的特點，但其效率低，發(fā)熱嚴重，不適合長期負荷運轉。與上述兩種相比，機械無級變速器具有以下幾大優(yōu)點：調速范圍大，調速方式多，能實現(xiàn)恒扭矩工作，傳動效率高，適應性強，且結構簡單，價格低廉，傳動比穩(wěn)定，工作可靠且維修方便。 金屬帶式無級變速器就是一種新穎的有撓性中間體的機械摩擦式變速器，它具有結構簡單、承載能力強、變速器范圍大、體積小、效率高、噪聲低、節(jié)能環(huán)保等特點，尤其是它克服了以往各類無級變速器傳遞功率較小的缺點，可用于需要中大功率范圍內的機械傳動中，特別是近幾年來它在轎車變速器中的成功使用所顯示出的各種優(yōu)越性能普遍為人們看好，因而受到了國內外業(yè)界的極大重視。 1.2.5 金屬帶式無級變速傳動的優(yōu)勢 金屬帶式無級變速器不僅能夠滿足傳遞較大功率、適應高轉速等條件，還具有如下幾方面的特性： （1） 經(jīng)濟性 該變速器通過傳動比的連續(xù)變化，使車輛外界行駛條件與發(fā)動機負載實現(xiàn)最佳匹配，使發(fā)動機在最佳工作區(qū)穩(wěn)定運轉從而充分發(fā)揮了發(fā)動機的潛力，燃燒完全，提高了整車的燃料經(jīng)濟性，減少了廢氣排放，有利于環(huán)境保護。 （2） 動力性 在汽車起步、停止和變速過程中不至于產生沖擊和抖動，減少了噪音，滿足了汽車行駛多變的條件，使汽車在良好的性能狀態(tài)下行駛。 （3） 舒適性 駕駛平穩(wěn)、舒適，簡化了操作，減輕了駕駛員的勞動強度，提高了行車安全，符合人們日益增長的舒適性要求。 （4） 可靠性 據(jù)1993年的統(tǒng)計，在裝車的60萬套金屬帶式CVT中，由于金屬帶傳動系統(tǒng)出現(xiàn)故障返還的只有120套，占總數(shù)的0.02%，而在這120套中因為金屬帶本身有問題的只有40例，可見其故障率極低。實踐表明金屬帶CVT能達到與汽車相同的壽命。 金屬帶式無級變速器本身就是一種自動變速器，而且它比目前在汽車上占主導地位的液力機械式自動變速器結構更加簡單緊湊，更加節(jié)能，動力性能更加優(yōu)良。它與4擋自動變速器（AT）相比，燃油消耗節(jié)約12%—17%，加速性能提高7.5%—11.5%，發(fā)動機排放減少10%，價格不比AT貴。 1.3 國內外金屬帶式無級變速器的發(fā)展歷史及應用現(xiàn)狀 1.3.1發(fā)展歷史 金屬帶式CVT的裝車使用只有十幾年時間，但是CVT技術的發(fā)展已有100多年的歷史，1886年，Daimler Benz 在首輛采用汽油機的汽車上裝了橡膠帶CVT。1906年，美國卡特車裝用了簡單的金屬盤摩擦傳動無級變速器，1930年在Austin Sixteen 車上，裝用了牽引式CVT，電子控制技術特別是計算機控制技術的發(fā)展，使得無級變速傳動得到應用與發(fā)展。20世紀60年代后期，荷蘭工程師Van Doorne研究出金屬帶CVT，這是CVT技術具有劃時代意義的事件。1972年，H.Van Doorne成立了獨立公司，1978年，意大利Fiat公司的汽車開始裝用Van Doorne CVT。1987年，美國Fort汽車公司的汽車裝有這種CVT。 日前，市場上的CVT有：P821型，采用電磁離合器作為啟動裝置，機-液或電-液控制系統(tǒng)，以外齒輪泵作為液壓源，適用于發(fā)動機排量在1.3以下的小型轎車；P811型，適用于發(fā)動機排量在1.8一下的中型轎車；P844型，采用新型金屬傳動帶，將液力變矩器與CVT綜合，全電子控制系統(tǒng)，適用于發(fā)動機排量在3.3以下的豪華轎車。日本在研制CVT的初期，即將電子控制技術與CVT技術結合，成功地開發(fā)出電子控制技術的CVT，即ECVT，陸續(xù)裝在Rex，Samba和Juety上。1990年美國生產出計算機控制的無級調速液壓自動變速器，此后日本、美國德國等轎車生產商大多采用此項技術。 1.3.2應用現(xiàn)狀 金屬帶式無級變速器的優(yōu)點很多：變速沒有沖擊，不用變換嚙合齒輪，外形尺寸小?，F(xiàn)在已經(jīng)在一定范圍內克服了傳送帶打滑的問題，改用金屬鏈代替金屬帶，可以在一定條件下實現(xiàn)在大排量轎車上的使用。 現(xiàn)代無級變速器開發(fā)技術水平最高的是采用金屬鏈帶機械式無級變速器，例如奧迪A6multitronic 無級變速器就采用了金屬鏈條這一形式。目前除了奧迪以外，福特和通用也投入了上億美元巨資研制了從1.3L-2.0L汽車發(fā)動機所配用的無級變速器。以荷蘭生產的無級變速器著名廠家VDT公司為例，目前按照發(fā)動機排量主要有以下類型：采用電磁離合器作為起動裝置，機械-液壓傳動，動力傳送采用金屬鏈條。世界上最大的變速器制造企業(yè)德國ZF公司也采用VDT技術，生產用于1.5L-2.5L中排量轎車的無級變速器系列；CFT系列，適用于前輪驅動發(fā)動機橫置的轎車；CTT系列，適用于前輪發(fā)動機縱置的轎車；CRT系列，適用于各輪驅動發(fā)動機縱置的轎車。據(jù)荷蘭VDT公司介紹，現(xiàn)在新的設計和技術已經(jīng)解決了無級變速器過去存在的主要問題，因V型帶損壞而出現(xiàn)的故障發(fā)生率只有0.25%，比例很低。如果不考慮所用傳送帶的差異，各種型號無級變速器的主要差別集中在發(fā)動機動力傳遞到主動帶輪的過程以及帶輪半徑和夾緊力的控制方法上。 2007年中國汽車CVT國際學術研討會暨中國齒協(xié)CVT工作組成立大會上宣布，由重慶工學院重慶汽車學院自主研發(fā)的汽車金屬帶式無級變速器示范生產線已建成。這項技術獲得EM-CVT國家專利。目前國際上應用的金屬帶式無級變速器只有荷蘭研發(fā)產生，全世界有60多種汽車品牌采用CVT技術，國內全部靠進口，自主研發(fā)的CVT只實驗于吉利和眾泰兩款汽車。重慶工學院汽車學院自1996年起開始研發(fā)金屬帶式無級變速器。據(jù)了解，該項技術比手動擋節(jié)油10%-15%，自動變速最佳工作狀態(tài)超過國外技術20公里。 1.4 小結 本章主要介紹了本設計的選題目的和意義，并介紹了相關的一些歷史現(xiàn)狀等。 第2章 金屬帶式無級變速器的基本結構與工作原理 帶傳動無級變速在機械領域并不陌生，一直被用于各類機械、小型車輛和拖拉機的調速或變速系統(tǒng)。由于均使用橡膠帶，在強度、摩擦系數(shù)、傳遞力矩和臨界轉速等方面不能滿足汽車傳動系的需要，可見傳動帶是無級變速的重要元件又是關鍵技術之一，而且橡膠帶在汽車傳動系的應用受到限制。直到20世紀70年代，成功解決了金屬材料的摩擦系數(shù)的關鍵性問題，才使帶傳動在汽車上的應用獲得了嶄新發(fā)展。目前使用的傳動帶類型按內部作用力分為推力式和拉力式，按結構分為片式和鏈式兩類。以下3種金屬傳動帶具有一定的代表性。 1. 范道爾納式金屬傳動帶 以往的傳動帶使用橡膠材料，由于其內部受拉力作用，存在著變形、可靠性和耐久性等缺陷。荷蘭的范道爾納公司開發(fā)的金屬傳動帶有效地克服了上述缺陷，將無級變速傳動推向實用化。范道爾納型金屬傳動帶由2mm厚的鋼片重疊組成，鋼片由富有柔性的鋼帶環(huán)連接支撐。鋼帶環(huán)由若干條0.2mm的鋼帶環(huán)疊合而成，由外向內鋼帶環(huán)的長度變短。兩組鋼帶環(huán)從兩側插入傳動鋼片上的“工字”槽內，將傳動鋼片連成梯形帶狀。傳動帶安裝到帶輪后，傳動鋼片的兩側面與帶輪的錐面接觸，接觸表面具有一定的摩擦系數(shù)。兩錐形帶輪夾緊鋼片，280個鋼片無間隙緊密排列，當帶輪旋轉時，借助摩擦產生的轉矩，后面鋼片推擠前面的鋼片，將作用力一片一片向前傳遞，將作用力傳遞到另一帶輪，又通過摩擦作用轉換為轉矩輸出。這種力的傳遞方式改變了傳統(tǒng)傳動帶內部受拉力作用的形式，所以兩組鋼帶環(huán)與傳遞動力無直接關系，而只起到對鋼片的導向支撐作用。這種傳動帶既能保持動力傳遞的作用，又能保持動力傳遞的平順性，結構緊湊，能承受較大的傳遞負荷。由于采用鋼片疊制結構，其傳動帶輪的最小接觸半徑約為30mm，與鏈傳動相比具有重量輕、噪聲小和可高速運行的優(yōu)點。其不足是當高速運轉時，鋼片上產生的離心力過大，鋼帶環(huán)要具備有足夠大的強度。 2.鮑格瓦納型傳動鏈 鮑格瓦納型傳動鏈由承載鋼片、銷、鉸接片等連接而成，其整體結構與傳動鏈相似。但動力傳遞不是使用鏈輪，而是使用帶輪。承載鋼片的作用與范道爾納鋼片的作用相同，用以與帶輪的錐形盤接觸，利用摩擦傳遞動力。兩側形成梯形摩擦接觸面。中間兩個矩形孔，鉸接鋼片相互交錯插入承載鋼片的矩形孔內，由銷釘將鉸接鋼片連接。帶輪與承載鋼片摩擦的作用力經(jīng)銷釘傳遞給鉸接鋼片，對后面的鏈帶形成拉力。當鉸接鏈運動到彎曲處時，由于銷釘隨之出現(xiàn)轉動，可平滑吸收鉸接鏈的角度變化。鏈接片上的突起部分用于挾持承載鋼片，以防止當承載鋼片與帶輪接觸時出現(xiàn)傾倒。其不足是鉸接片與銷釘易出現(xiàn)磨損而產生噪聲較大。 3.鏈條式傳動鏈 大眾轎車01J無級變速器使用的傳動帶為鏈式結構，傳動鏈由1025節(jié)鋼制鏈片，76根傳動銷連接組成。與普通傳動鏈的傳動銷功能不同，該傳動鏈的一個轉節(jié)由兩個橢圓形金屬傳動銷構成。傳動銷既要承受鏈片間拉力，又要與帶輪錐盤之間產生摩擦力矩，在主、從動輪之間傳遞動力。每組轉節(jié)連接27節(jié)鏈片，一側橢圓形傳動銷與13個鋼片焊接，另一側的傳動銷與14片金屬鏈片焊接。 當鏈條處于直拉階段，主動鏈片通過右側傳動銷、左側傳動銷，傳遞到從動鏈片。此時傳動銷曲面的中間部位承受擠壓力。 當鏈條進入帶輪后，在允許的曲率半徑內彎曲時，兩個橢圓形金屬銷隨鏈片的角度變化，橢圓接觸位置隨之變化。這樣傳動銷傳力的壓力點隨鏈片的角度變化在橢圓面上滾動，從而減小了普通傳動銷因轉動所引起的摩擦和磨碎。 傳動鏈與錐形輪之間依靠鏈銷兩端錐面與錐形輪之間產生的摩擦力傳遞轉矩，鏈片只承受拉力，使鋼制鏈片實際無任何磨損或打滑的情況，該傳動鏈使用壽命與汽車壽命相同。經(jīng)12年長期磨損測試僅磨損0。1—0.2mm。 另外，這種傳動鏈采用不同尺寸的鏈節(jié)，其目的是盡可能的減小運轉時的噪聲。使用等長度鏈節(jié)的傳動鏈，工作時傳動銷按照同一間隔進入帶輪錐面接觸，這將產生有節(jié)奏的沖擊噪聲和振動。使用不同長度鏈節(jié)可消除共振，并減少運動噪聲。 2.1 金屬帶式無級變速器的基本結構 金屬帶式無級變速器由電控系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、傳動裝置、速比調節(jié)裝置、安全緩沖裝置和金屬帶組成。 1） 起步離合器 目前，用作汽車起步的裝置有濕式離合器、電磁式離合器、液力變矩器三 種。目的是使汽車以足夠大的牽引力平順地起步，提高駕駛舒適性，必要時切斷動力傳遞。 2）行星齒輪機構 CVT變速器的行星齒輪機構采用雙行星齒輪機構，行星架上固定有內、外行星齒輪和右支架，其中右支架是通過螺栓固定在行星架上，外行星齒輪和內齒圈嚙合，內行星齒輪和太陽輪嚙合。 3）無級變速機構 無級變速機構由金屬傳動帶和主、從動工作輪組成。金屬帶由200多個金屬片和兩組金屬環(huán)組成，每個金屬片的厚度為1.4mm，在兩側工作輪擠壓力作用下傳遞動力。每組金屬環(huán)由數(shù)片厚度為0.18mm的帶環(huán)疊合而成，金屬環(huán)的作用是提供預緊力，在動力傳遞過程中支撐和引導金屬片的運動，右視承擔部分轉矩的傳遞。主、從動工作輪由可動和不動錐盤兩部分組成。 4）控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是用來實現(xiàn)CVT系統(tǒng)傳動比無級自動變化的。在控制系統(tǒng)中，采用機——液控制系統(tǒng)或電——液控制系統(tǒng)。它主要由油泵、液壓調節(jié)閥、傳感器和主、從動輪的液壓缸及管道組成，實現(xiàn)傳動比無級變速的調節(jié)。速比控制：壓緊力控制和起步離合器的控制是無級變速控制系統(tǒng)的關鍵。 因為題目要求只設計金屬帶式CVT的機械部分中的速比變換器，故在本文中之對無級變速部分進行設計。 2.2 金屬帶式無級變速器的工作原理 CVT系統(tǒng)的主動輪組和從動輪組都可以由可動盤和固定盤組成，與油缸靠近的一側帶輪可以在軸上滑動，另一側固定?？蓜颖P與固定盤都是錐面結構，它們的錐面形成V形槽來與V形金屬傳動帶嚙合。發(fā)動機輸出軸輸出的動力首先傳遞到CVT的主動輪，然后通過V形傳動帶傳遞到從動輪，最后經(jīng)減速器、差速器傳遞給車輪來驅動汽車。工作時通過主動輪與從動輪的可動盤做軸向移動來改變主動輪、從動輪錐面與V形傳動帶嚙合的工作半徑來改變傳動比。可動盤的軸向移動量是由駕駛員根據(jù)需要通過控制系統(tǒng)調節(jié)主動輪、從動輪液壓泵油缸壓力來實現(xiàn)的。由于主動輪和從動輪的工作半徑可以實現(xiàn)連續(xù)調節(jié)，從而實現(xiàn)了無級變速。如圖2.1所示 圖2.1 無級變速器的工作原理 在金屬帶式無級變速器的液壓系統(tǒng)中，從動油缸的作用是控制金屬帶的張緊力，以保證來自發(fā)動機的動力高效、可靠地傳遞。主動油缸控制主動錐輪的位置沿軸向移動，在主動輪組金屬帶沿V形槽移動，由于金屬帶的長度不變，在從動輪組上金屬帶沿V形槽向相反方向變化。金屬帶在主動輪組和從動輪組上的回轉半徑發(fā)生變化，實現(xiàn)速比的連續(xù)變化。 汽車開始起步時，主動輪的工作半徑較小，變速器可以獲得較大的傳動比，從而保證驅動橋能夠有足夠的轉矩來保證汽車有較高的加速度。隨著車速的增加，主動輪的工作半徑逐漸減小，從動輪的工作半徑相應增大，CVT的傳動比下降，使得汽車能夠以更高的速度行駛。 1）前進時，前進擋離合器接合，倒擋離合器松開。動力從輸入軸傳到行星架，再傳到與其相連的右支架，經(jīng)前進擋離合器傳至太陽輪，通過太陽輪帶動主動帶輪，再由金屬帶將動力傳遞到從動工作帶輪，帶輪的可動部分和固定部分形成V形槽與金屬帶嚙合。在工作中，當主、從動工作帶輪的可動部分在油缸內液壓力作用下做軸向移動時，連續(xù)改變了金屬傳動帶的工作半徑 ，從而改動傳動比。 2）倒擋時，前進擋離合器松開，倒擋離合器接合。行星輪機構的內齒圈被固定，內行星齒輪與太陽輪嚙合，外行星齒輪與內齒圈嚙合，經(jīng)這一雙行星輪機構，傳遞到太陽輪的力矩方向發(fā)生改變，后面的力矩傳遞路線與前進時相同。 2.3 無級變速器的關鍵部件 1) 金屬帶 金屬帶式無級變速器的核心元 件是金屬帶組件，有幾百件V形金 屬推片和兩組金屬環(huán)組成高柔性的 金屬帶。每個金屬V形塊的厚度為 1.4——2.2mm，在兩側工作輪擠壓 力作用下推擠前進來傳遞動力。兩 側的金屬環(huán)由多層薄鋼帶、厚度為 0.18mm的帶環(huán)疊合而成，在傳動中 正確引導金屬元件的運動。較薄的 厚度對減少運動噪聲十分重要。較 多的元件與帶輪接觸，降低接觸面 圖 2.2 金屬帶的組成 壓力，還可允許其表面偶爾出現(xiàn)一 兩個損壞，亦有利耐久性提高。這種帶的特點是使帶輪可以最小的卷繞半徑工作，速比范圍大，轉矩傳遞容量高。 2） 工作輪 主、從動工作輪構成變速機構，主動工作輪由固定部分（固定錐盤）和可動部分（可動錐盤）組成，從動工作輪也是由固定部分和可動部分組成。主、從動工作輪的可動部分可做軸向移動；工作輪的固定部分和可動部分間形成V形槽，金屬帶在槽內和它嚙合；工作面大多為直線錐面體，也有球面體、復合母線錐體。在控制系統(tǒng)的作用下，可動錐盤依靠鋼帶—滑道結構做軸向運動，可連續(xù)地改變傳動帶的工作半徑，從而實現(xiàn)無級變速傳動。 無級變速器動力傳遞是由發(fā)動機飛輪經(jīng)離合器傳到主動工作輪、金屬帶和從動工作輪后再經(jīng)差速器，最后傳遞給驅動輪。 圖 2.3 工作輪的工作原理 3） 液壓泵 液壓泵為系統(tǒng)控制的液壓源，其類型有齒輪泵和葉片泵兩種。CVT的控制系統(tǒng)一般是采用機械液壓控制和電子液壓控制兩種。 （1）機械液壓控制系統(tǒng)。機械液壓控制系統(tǒng)主要有油泵、主閥體、控制閥、離合器和制動器等組成。有的轎車無級變速器還裝有液壓變矩器，如日產天籟轎車。當駕駛員踩下節(jié)氣門踏板，通過柔性鋼索帶動換擋凸輪轉動，控制速比控制閥。由發(fā)動機驅動的液壓泵將壓力油輸送給主壓力控制閥?？刂崎y根據(jù)工作輪位置傳感器的液壓信號，控制速比控制閥中的壓力，從而控制主、從動工作輪可動部分的液壓缸中油液的壓力，以調節(jié)金屬帶與工作輪的工作半徑，實現(xiàn)無級自動變速。 （2）電液控制系統(tǒng)。目前CVT電液控制系統(tǒng)主要有單壓力回路和雙壓力回路。傳動比由發(fā)動機節(jié)氣門信號和主、從帶輪轉速所決定。電子控制單元根據(jù)發(fā)動機轉速、車速、節(jié)氣門開度和換擋控制信號等控制主、從動帶輪上伺服液壓缸的壓力，是主、從工作輪的可動部分軸向移動，改變金屬帶與工作輪間的工作半徑，從而實現(xiàn)無級變速。 4. 無級變速器的傳動路線 一般無級變速器有P位、N位、D位、S位、L位、R位。駕駛員離開車時，必須掛P位才能取出鑰匙。P位帶有機械駐車制動器，可保證在坡度比較大的坡上不溜車。離開P位須先打開點火開關，踩下制動踏板，才能順利離開P位（P位有變速桿鎖止電磁閥控制）。P位時離合器和制動器沒有工作油壓，沒有動力傳遞到主動輪。P位和N位為起動擋，發(fā)動機只能在這兩個擋位起動。 R位為倒擋，同時打開倒車燈。起步離合器結合，前進擋離合器分離，倒擋制動器結合，行星架由倒擋制動器固定。行星齒輪自轉，齒圈反向輸出。 N位為駕駛員不離開車的短暫停車擋。從飛輪傳來的動力驅動變速器輸入軸，但離合器和變速器沒有工作油壓，沒有動力傳遞到主動輪。 D位起步時，離合器和前進擋離合器結合，倒擋離合器分離，前進擋離合器驅動主動輪軸，主動輪軸通過傳動帶驅動從動輪軸，從動輪軸通過起步離合器驅動主動輪，動力傳遞到差速器，動力由此輸出。 S位用于快速加速，變速器選擇較寬范圍的傳動比，以取得更好的加速效果。 L位有較好的發(fā)動機制動功能，特別適合下陡坡；變速器處于最大的傳動比，特別適合爬陡坡。 2.4 無級變速器的控制原理 1. 力學模型 由圖2.4，可獲得發(fā)動機轉矩 直接傳至輸入軸p時與輸出軸s上的轉矩平衡方程為 （2-1） 因 ，在輪與帶之間無滑動的條件下： 圖2.4 CVT力學模型 （2-2） （2-3） 式中，轉換到CVT輸出軸S上的等效的汽車轉動慣量； 與CVT匹配的發(fā)動機目標轉矩； CVT系統(tǒng)損失的轉矩，； 轉化至CVT輸出軸S上的汽車行駛阻力矩。 從式（2-3）可知： （2-4） 式（2-4）說明，在變速過程中不能變化太大，如果 （2-5） 則，即駕駛員雖然主觀上希望加速（即），猛踩節(jié)氣門踏 圖2.5 CVT的速比控制規(guī)律 板，從而反映在化太大，反而使汽車減速，這就是 CVT控制中特別要注意之 處。以圖2.5所示速比變化規(guī)律為例，從行駛狀態(tài)的發(fā) 動機節(jié)氣門開度與車速v的控制規(guī)律，可方便得知CVT相應的速比i與發(fā)動機的轉速。 當汽車當前車速為及發(fā)動機節(jié)氣門開度很小時，要加速超車，猛踩節(jié)氣門 踏板至節(jié)氣門全開，速比迅速增大，發(fā)動機轉速從猛升至，此時太大，而使發(fā)動機減速。因此，對于轉矩小的汽車，踏節(jié)氣門時要緩一些。 2.控制原理 CVT的控制是靠兩個帶輪的軸向加緊力實現(xiàn)的，一個帶輪的加緊力保證了傳遞力矩容量。而另一個帶輪的位置則決定了所需的傳遞速比i（圖2.6），即由式?jīng)Q定的被動輪加緊力，而由主動輪的加緊力決定的位置，實現(xiàn)所期望的速比。它的控制方法有壓力控制、流量控制、位置控制和協(xié)調控制等。由于主、被動帶輪之間是通過金屬帶的約束作用，使無級變速器系統(tǒng)才得以保持平衡，所以在變速過程中被動帶輪的壓力控制，和對主動帶輪的速比控制具有耦合效應。為此，電子控制單元根據(jù)要保證的發(fā)動機轉矩，對被動輪確定所需施加的軸向加緊力，從而確定所需的加緊力比，才得以實現(xiàn)、i狀態(tài)下所要求的主動輪的平衡點壓力，據(jù)此與目前的實際控制壓力比較。如果=0，則系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，達到了所要求的、i狀態(tài)穩(wěn)定行駛（圖2.7），即=0，對速比變化進行控制，直至=0；達到系統(tǒng)平衡。 這樣，將主被動輪相互耦合的控制問題轉化為兩個單一目標的壓力調節(jié)系統(tǒng)（即軸的加緊控制）和位置伺服系統(tǒng)（即速比控制），簡化了控制問題，實現(xiàn)CVT關鍵技術——系統(tǒng)平衡。 圖2.6 CVT控制系統(tǒng)簡圖 圖2.7 速比變化速率的確定 2.5 小結 本章主要介紹了金屬帶式CVT的基本結構、工作原理和控制原理。 第3章傳動方案設計 3.1 確定傳動方案 金屬帶式無級變速器的傳動方案設計：發(fā)動機將動力傳遞到輸入軸后，通過雙行星輪系機構的可換向裝置，將動力傳遞到主動帶輪軸上，再通過金屬帶將動力傳遞到從動輪軸，從動輪軸與減速器連接，減速器將動力傳遞到差速器上，最后輸出到車輪軸上。 3.2 傳動裝置的計算 本次設計的各項參數(shù)如下： 面對對象 2.0L轎車 轎車驅動形式 前置前驅 發(fā)動機最高轉速 6000（r/min） 最大功率 90km/6000（r/min） 最高車速 200km/h 最大扭矩 170N·m/4200（r/min） 傳動比范圍 0.45--2.2 無級變速器輔助齒輪減速部分傳動比。 當扭矩最大時，發(fā)動機的轉速為4200r/min,此時功率， 則輸入軸功率 輸出軸功率 ：金屬帶的傳動效率； ：齒輪傳遞的效率； ：滾動軸承的效率。 輸入軸轉速 輸出軸轉速 輸入軸轉矩 輸出軸轉矩 3.3 小結 本章主要介紹了傳動方案的設計、以及傳動裝置的有關計算。 第4章 速比變換器的設計 4.1 速比變換器的概述及工作原理 無級變速器的關鍵部分是速比變換器（變速器），速比變換器主要由三部分組成：主動工作輪、傳動金屬帶和從動工作輪，變速器的工作模式基于雙活塞原理，該變速器的特點是利用少量的壓力油就可以很快地進行換擋，這可以保證在相對低壓時，主動輪與金屬帶之間有足夠的接觸壓力。在主動輪和從動輪上各有一個可以保證主動輪和從動輪之間正常接觸壓力的壓力缸和用于調整變速比的分離缸。為了有效地傳遞發(fā)動機轉矩，主動輪和從動輪之間需要很高的接觸壓力，接觸壓力通過調節(jié)壓力缸內的油壓產生。壓力缸表面積很大，能夠在低壓時提供多需的接觸力。液壓系統(tǒng)泄壓時，主動輪膜片彈簧和從動輪的螺旋彈簧產生一額定的傳動帶接觸壓力。 滑軌架1裝在主動輪1的輸出齒輪中(輔助減速輸出齒輪)，滑軌架2通過內花鍵與主動輪1連接，并可以軸向移動且由轉矩傳感器活塞支撐。轉矩傳感器活塞調整接觸壓力，并形成2個壓力腔：轉矩傳感器腔1和腔2。轉矩傳感器產生的軸向力作為控制力，與發(fā)動機轉矩成正比，壓力缸中建立起來的壓力與控制力成正比。轉矩傳感器支架彼此間可徑向旋轉，將轉矩轉化為軸向力(因滾子和滑軌的幾何關系)，此軸向力施加于滑軌支架2，并移動轉矩傳感器控制凸緣關閉或打開轉矩傳感器腔輸出端。 輸入轉矩低時： 轉矩傳感器腔1直接與壓力缸相通。發(fā)動機轉矩產生的軸向力與壓力缸內的壓力達到平衡。在汽車穩(wěn)定運行的情況下，出油孔只部分關閉，打開排油孔(轉矩傳感器)后壓力下降，出油孔進油壓力降低，直至恢復壓力平衡。 輸入轉矩高時： 轉矩達到峰值時，控制凸緣完全關閉出油孔。若轉矩傳感器進一步移動，將會起到油泵作用，此時被排出的油使壓力缸內的壓力迅速上升，這樣就會毫無延遲地調整接觸壓力。錐面鏈輪產生的接觸壓力不僅取決于輸入扭矩，還取決于傳動鏈跨度半徑，此二者確定了速比變換器的實際傳動比。 低速行駛時： 與傳動比有關的接觸壓力在轉矩傳感器腔2內被調整。提高或降低轉矩傳感器腔2內的壓力，壓力缸內的壓力也發(fā)生變化。轉矩傳感器腔2內的壓力受工作輪裝置1軸上的兩個橫向孔控制。該孔通過變速器工作輪的軸向移動關閉或打開。當變速器位于起動轉矩擋（低速擋）時，橫向孔打開。 高速行駛時： 當變速器換到高速擋時，橫向孔立即關閉，左側橫向孔打開，油通過相關的可變工作輪孔，該孔與壓力缸相通，此時油壓從壓力缸傳入轉矩傳感器腔2，該壓力克服轉矩傳感器的軸向力并將轉矩傳感器活塞向左移動，控制凸緣進一步打開油孔減小壓力缸內的油壓。雙級壓力適配的主要優(yōu)點為中間擋位范圍可利用低接觸壓力提高效率。 動態(tài)壓力控制 位于工作輪2上的飛濺潤滑油蓋是變速器的又一個獨特的結構，它可以阻止壓力缸建立起動態(tài)壓力。在發(fā)動機轉速很高時，壓力缸內變速器油承受很高的旋轉離心力，使其壓力上升，此過程稱為動態(tài)壓力建立。動態(tài)壓力建立不是所希望的，因其不恰當?shù)靥岣吡私佑|壓力，并對傳動控制產生有害影響。封閉在飛濺潤滑油罩蓋內的油承受與壓力缸內油相同的的動態(tài)壓力，這樣，壓力缸內的動態(tài)壓力得到補償。飛濺潤滑油腔通過潤滑油噴射孔直接從液壓單元處獲得潤滑油，通過此孔，潤滑油連續(xù)噴入飛濺潤滑油腔入口。飛濺潤滑油腔容積減少，使?jié)櫥蛷墓┯腿肟谂懦觥? 4.2 速比變化器的設計 4.2.1 帶傳動的分析 變速方式 CVT系統(tǒng)的主動輪組和從動輪組都可以由可動盤和固定盤組成，與油缸靠近的一側帶輪可以在軸上滑動，另一側固定?？蓜颖P與固定盤都是錐面結構，它們的錐面形成V形槽來與V形金屬傳動帶嚙合。發(fā)動機輸出軸輸出的動力首先傳遞到CVT的主動輪，然后通過V形傳動帶傳遞到從動輪，最后經(jīng)減速器、差速器傳遞給車輪來驅動汽車。工作時通過主動輪與從動輪的可動盤做軸向移動來改變主動輪、從動輪錐面與V形傳動帶嚙合的工作半徑來改變傳動比?？蓜颖P的軸向移動量是由駕駛員根據(jù)需要通過控制系統(tǒng)調節(jié)主動輪、從動輪液壓泵油缸壓力來實現(xiàn)的。由于主動輪和從動輪的工作半徑可以實現(xiàn)連續(xù)調節(jié)，從而實現(xiàn)了無級變速。 在金屬帶式無級變速器的液壓系統(tǒng)中，從動油缸的作用是控制金屬帶的張緊力，以保證來自發(fā)動機的動力高效、可靠地傳遞。主動油缸控制主動錐輪的位置沿軸向移動，在主動輪組金屬帶沿V形槽移動，由于金屬帶的長度不變，在從動輪組上金屬帶沿V形槽向相反方向變化。金屬帶在主動輪組和從動輪組上的回轉半徑發(fā)生變化，實現(xiàn)速比的連續(xù)變化。 基本運動關系 1）帶輪的移動距離 帶輪的移動距離受到兩邊帶輪相碰的位置和帶達到帶輪內邊緣的位置所限制。 因此，在雙向移動的情況下： 式中 ——帶輪兩邊的夾角； ——帶底面的寬度， ——帶中性層的寬度； ——中性層至底面的距離， (為帶中性層面至頂面的距離)，在帶輪移動的情況下，軸向移動距離為上式中X的二倍。 2）CVT傳動比及調速的范圍 為了具有較高的傳動效率，且設計和制造的方便，兩個帶輪的尺寸設計為同樣大小。要擴大變速的范圍，須增加帶的寬度，減小帶輪的槽角或減小帶輪的直徑d。 帶輪的楔角太小容易使帶楔在槽中，此外，楔角越小，帶上受到的橫向力就越大，也容易使帶撓曲，所以楔角不能太小。經(jīng)驗值為22-24度。我們選用28度的楔角。 減小帶輪的直徑d會使帶的疲勞強度降低，所以一般也不宜采用比規(guī)定直徑小的帶輪直徑。根據(jù)已有的資料顯示：帶輪的工作直徑可以達到75mm，而傳動比的范圍可以達到0.45-2.22，在本設計中，我們將帶輪的最小工作直徑定為80mm，以使其工作可靠，壽命更高。 材料的選擇：鋼帶，摩擦副表面采用硼化鎢和硼化鉬基合金材料（金屬陶瓷） 這種合金主要用于在高溫下工作的易磨損鋼表面，以含鉬的坡莫合金 （2，81，17）和鎳鉻合金作粘結金屬，主是熱壓發(fā)制造的。性質如下： 百分含量% HRA 抗壓強度 抗彎強度 彈性模量E 金屬陶瓷組成 硼化物 粘結相 —坡莫合金 96.0 4.0 92 1560 620 41.35 86.0 14.0 85 1400 500 52.0 摩擦副的摩擦系數(shù)為0.3. 根據(jù)金屬帶的結構參數(shù)，確定CVT錐輪的結構。 取最小工作直徑 CVT錐輪的結構圖如下圖4.2 圖 4.2 錐輪的結構圖 4.2.2 齒輪傳動的選用及其設計計算 4.2.2.1.齒輪傳動的選用 （1）齒輪傳動的特點 ① 瞬時傳動比的恒定。 ② 傳動比范圍大，可用于加速或減速。 ③ 速度和傳遞功率的范圍大。 ④ 傳動效率高。 ⑤ 結構緊湊，適用于近距離傳動。 ⑥ 制造成本較高。 ⑦ 精度不高的齒輪，傳動時噪聲、振動和沖擊大，污染環(huán)境。