无级变速器设计毕业设计论文.docx

《无级变速器设计毕业设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无级变速器设计毕业设计论文.docx（12页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、无级变速器设计毕业设计论文 摘要 无级变速器特点是采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合传递动力。由于无级变速器可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以它是理想的汽车传动装置。无级变速系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属带（关键所在）和液压泵等基本部件。主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成，与油缸结合的一侧带轮轴向滑动，另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构，它们的锥面形成V型槽与V型金属带啮合。发动机输出轴输出的动力首先传递到无级变速器的主动轮，然后通过V型传动带传递到从动轮，最后经

2、减速器、差速器传递给驱动轮。工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径，从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要通过控制系统调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。本设计旨在通过对金属带式无极变速器的研究，找到可循的改良方案。 关键词无级变速器；金属带式无极变速器；无级变速器设计 Abstract Characteristics of continuously variable transmission belts and work with a diameter of variable from the wheel fit tr

3、ansfer of power. Due to the continuous change of continuously variable transmission can implement the ratio in order to get the best match of transmission and engine condition, improving vehicle fuel economy and power, improve the operating convenience of drivers and passengers riding comfort, it is

4、 an ideal vehicle transmission device. Continuously variable transmission system which includes round group, from the wheel group, the metal with the key and basic components of hydraulic pump. Active Wheel Group and passive Wheel Group is composed of movable and fixed disk, and combine cylinder sid

5、e with Axial sliding and the other side is fixed. Movable and fixed cone structure, they cone Form V type slot with V - type metal belt mesh. Engine output shaft of output power first delivered to continuously variable transmission for driving wheels, and then by V - belt transmission wheel, the fin

6、al reducer and differential pass driving wheels. Work by driving wheels with gear of movable to move to change the driving wheels, from the work of V - belt mesh and gear cone radius, thus changing the ratio. Movable plate under Axial movement, which was driven by needs through the control system of

7、 active round, from the wheel Hydraulic Pump cylinder pressure to achieve. This is designed by the study of metal V - belt type non - polar transmission, found through improvement scheme. Key words ：CVT ；Metal Belt Continuously Variable Transmission； Continuously Variable Transmission 目录 摘要. I Abstr

8、act. II 第1章绪论 (5) 1.1 汽车无级变速器的类型和特点 (2) 1.1.1 宽V形胶带式无级变速器 (2) 1.1.2 环盘滚轮式无级变速器 (2) 1.1.3 摆销链式无级变速器 (2) 1.1.4 金属带式无级变速器 (3) 1.1.5 CVT汽车能节油的原理 (5) 1.1.6 无级变速器使用的注意事项 (5) 1.1.7 CVT未来的发展趋势 (6) 1.2 本章小结 (7) 第2章金属带式无极变速器基本工作原理 (7) 2.1 金属带式无极变速器基本组成 (9) 2.2 金属带式无极变速器的几何关系和基本参数 (11) 2.3 金属带式无极变速器传动参数设计 (15)

9、 2.3.1 输入轴参数设计 (15) 2.3.2 金属带轮参数设计 (16) 2.4 本章小结 (18) 第3章金属带式无极变速器传动和承载能力校核 (19) 3.1 摩擦传动原理和摩擦因数 (19) 3.1.1 摩擦传动原理 (19) 3.1.2 摩擦因数 (20) 3.2 金属带传动的力分析 (20) 3.2.1 金属带上的作用力即各力的关系 (20) 3.3 带环的强度计算 (24) 3.3.1 带环的静强度计算 (24) 3.2.2带环的疲劳强度计算 (25) 3.4 本章小结 (26) 第4章金属带式无级变速器的匹配设计 (27) 4.1 汽车传动系的结构组成与任务 (27) 4.

10、2 无级变速器运动参数设计 (27) 4.2.1 变速比错误！未找到引用源。 (27) 4.2.2 发动机最小燃油消耗特性 (28) 4.2.3 汽车的、齿轮减速比及无级变速器传动比 (28) 4.3 本章小结 (30) 第5章双行星轮行星换向机构设计 (32) 5.1 换向机构组成及工作原理 (32) 5.2 前进、倒档离合器 (32) 5.3 双行星轮换挡机构参数设计 (33) 5.3.1齿轮参数的设计 (34) 5.4 本章小结 (38) 结论 (39) 致谢 (40) 附录1 译文 (42) 附录2 英文参考资料 (43) 第1章绪论 随着汽车的普及和各种路况的增多,普通的手动变速器和

11、自动变速器已不能完全满足人们的使用要求，特别是在市区的驾驶当中，手动变速器频繁的换挡不仅麻烦费力而且影响驾驶的安全性；而普通的自动变速器却在油耗方面广为诟病，因此无级变速器便渐渐的进入了人们的视野，而金属带式无级变速器，无论是在使用寿命、动力性、燃油经济性、操纵方便性以及乘坐舒适性方面都有明显的技术优势；此外CVT结构较AT简单，且零部件数目比后者更少，随着大规模地应用生产，其成本将比AT更低。因此对金属带式无级变速器的深入研究及设计改良无论是对提高汽车的驾驶性能还是对汽车尾气的排放的优化都有巨大的实用意义。 早在1965年，荷兰的DAF公司就将宽V形胶带式无级变速器应用在微型轿车上，但由于胶

12、带的使用寿命和传递效率低，进而很快就被金属带式无级变速器所取代。最早的金属带式无级变速器是由荷兰VDT公司的Van Doorne发明的，现在金属带式无级变速器的总产量已达到400万台年，发展很快。 然而受到金属带传动组件使用强度的限制，现在的金属带式无级变速器大多只能运用在排量在2.0L以下，最大扭矩为250Nm的车辆上。此外它的变速比Ra目前只能达到5.5左右，有效变速范围为20110kmh，还不能完全满足人们使用的需求。因此如何提高金属带式无级变速器金属带的使用寿命、传递效率、所能传递的最大转矩以及它的变速比是今后无级变速器研究和发展的主要方向。 1.1汽车无级变速器的类型和特点 1.1.

13、1 宽V形胶带式无级变速器 宽V形胶带式无级变速器是荷兰DAF公司在1965年以前的产品，主要用在微型轿车上，一共生产了80万辆。由于胶带的寿命和传递效率低，进而研究和开发了金属带式无级变速器。 1.1.2 环盘滚轮式无级变速器 环盘滚轮式无级变速器是英国Torotrak公司发明的，图1-1是其原理图。运动和动力由输入盘靠摩擦力传递给滚轮，滚轮将运动和动力传递给输出盘。当滚轮在垂直于纸面的轴转动时，滚轮和两个盘环的接触点连续变化，输入和输出盘工作点的回转半径连续变化，实现无极变速传动。 图 1-1 环盘滚轮式无级变速器原理图 1.1.3 摆销链式无级变速器 摆销链式无级变速器是由德国LUK公司

14、将摆销链用于Audi汽车传动的成功范例。图1-2是摆销链式无级变速器Multitronic的三维剖视图。与金属带式无级变速器不同的是，它将无级变速部分放到低速级，其原因是链传动的多边形效应在高速极时会产生更大的震动、噪声和动态应力。所以在其最 新的结构中加装了倒链板以减少震动和噪声。但由于在低速级传动中，要求传递的转矩大，轴向加持力就大，液压系统的油压也就大（大约89MPa），而摩擦盘式离合器所要求的油压又不高，这样液压系统就比较复杂。由此看来，如果能进一步降低多边形效应，将会进一步提高此类传动的性能，简化结构设计，降低成本。 图 1-2 Multitronic的三维剖视图 1.1.4 金属带

15、式无级变速器 金属带式无级变速器是荷兰VDT公司的工程师Van Doorne发明的，用金属带代替了胶带大大提高了传动的效率、可靠性、功率和寿命，经过3040年的研究，技术已经成熟，并在汽车无级变速器领域占有重要地位。目前金属带式无级变速器的全球总产量已达到了400万台年，发展迅速。 金属带式无极变速器的核心组件是金属带组件。如图1-3所示，金属带组是由912层的钢带环和350400片左右的摩擦片组成,其中钢环组的材料、尤其是制造工艺是最难的，要实现强度高（2000MPa），各层带环之间无间隙配合。金属带式无级变速器的变速原理如图1-4所示，主、从动两对锥盘夹持金属带，靠摩擦力传动运动和转矩。主

16、、从动锥盘的活动锥盘的轴向移动使金属带径向的工作半径发生无极变化，从而实现传动比的无极变化，即无级变速。 图1-3 金属带组件 图1-4 金属带式无级变速器的核心部件 1.1.5 CVT汽车能节油的原理 由于汽车的进排气系统的设计是基于空气动力学的，当发动机在最佳转速下工作时，其进气充分，排气彻底，燃烧完全，排放污染最低。但当离开该转速时就会出现进气不充分，排气不彻底，油耗及排气污染增加等问题。 汽车的速度是随机的，而一般的有级变速器（MT和AT）在两档之间是依靠发动机的转速变化来适应车速变化的，因此发动机不能达到其最佳工作状态；无级变速器（CVT）可以使发动机在最佳工作状态下工作，依靠变速器

17、的无级调速来适应汽车的各种速度，因此可使发动机，燃烧最好排放最少，达到节油目的。据国外资料统计，采用CVT的汽车要比采用AT的汽车节油715。 1.1.6 无级变速器使用的注意事项 对于正确使用CVT应注意以下几点： 1、行驶时不要将变速杆置于“N”档。 2、从前进变后退，从后退变前进档时，要完全停住车，踩住制动踏板的同时操纵变速杆。 3、下坡时，应使用较低的档位，充分利用发动机制动。 4、由于CVT的结构和工作原理，所有的控制都是靠液压油来完成的。所以应按照厂家指定的期限定期检查CVT的油质、油量，并更换厂家规定的油品。 5、为了最大限度的提高燃油经济性，行驶中最好使用CVT的自动模式，这样

18、可以是发动机和变速器全程都保持最佳匹配，最大限度的利用发动机的扭矩和输出功率。 6、对于CVT，在其相关部件或电路进行检修或断电之后，都要对其内部进行一种特殊的程序设定才能使CVT发挥正常工作状态。所以维修时应到专业的维修单位。 1.1.7 CVT未来的发展趋势 CVT技术未来的发展可从以下四个方面进行分析。 1)CVT部件 推式传动带和传动链将在转矩容量和专用性上进一步加强，由于产品数量的迅速增加，伴随自动化生产的普及，成本将会有所降低。带轮的优化设计不仅将减少系统的质量和降低成本，而且保证在主、从动轮和传动带之间的最大传递转矩。不同部件、微处理器和测试设备的电子控制差异导致非常高的研究和制

19、造成本，这将通过电液控制模块化设计和大规模生产而减小，从而将柔性的功能和低廉的成本有机结合。因为越来越多的CVT进入市场，制造商已经开始研究和开发CVT专用变速器工作液，这将给CVT工作性能进一步优化。 2)CVT变速器 大量不同的布置有可能出现，不仅由于汽车驱动差异和要求（FWD、RWD、AWD），而且也由于增加传动比覆盖范围的持续要求。电子化将带来传动比、速度、压力和转矩的更快的更精确的控制，保证发动机和变速器更好的调节，提供了不同的行驶模式，例如运动、自动、舒适等模式，从而给用户带来全方位的驾驶乐趣。 3)发动机与CVT的集成控制 更精确、更快地CVT控制，将与发动机控制一起集成到整个传

20、动系管理系统中，使得油耗和排放进一步降低。带有集成发动机管理单元的第一个CVT 传动系圆形已经进行了行驶循环测试。 4)混合动力CVT传动系 CVT将承担带有飞轮储能装置的混合动力传动系设计中的重要角色。采用CVT传动系的混合动力汽车油耗有可能减少30，排放有可能降低50。 本章小结 比较几款典型的车用无级变速器的各自的特点，结合当前实际运用情况，摆销链式无级变速器和金属带式无极变速器是最为普及的两种无级变速器，其中前者是奥迪的专利，只有奥迪的车型在用它，其主要优势在于摆销链相对于金属带而言，能承受更大的冲击和转矩，但由于摆销链多边形效应的影响，在高速运行情况下摆销链的离心力较大，因此振动，噪音较大。而为了控制其多边形效应产生的影响就须在摆销链的结构上下功夫，也可以通过增加一些辅助设备如导向挡板等来降低其多边形效应的影响，而这又增加了成本。而金属带式无级变速器，随着新材料的出现，它金属带承载能力较低的