帶式無級變速器的設計說明書

《帶式無級變速器的設計說明書》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《帶式無級變速器的設計說明書（34頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

目 錄摘 要IIAbstractIII1 緒論42 汽車無級變速的種類和特點52.1寬V帶式無級變速器52.2動力滾子環(huán)盤無級變速器52.3擺銷鏈式帶式無級變速器52.4 金屬帶式無級變速器62.5 CVT汽車能節(jié)油的原理72.6 無級變速器使用的注意事項72.7 CVT變速箱將來的發(fā)展方向83 CVT變速箱的工作方式93.1 金屬帶式無級變速器的組件93.2 CVT的幾何聯(lián)系和基本參數103.3 金屬帶式無級變速器傳動參數設計133.3.1 輸入軸參數設計133.3.2 金屬帶輪參數設計144 金屬帶式無極變速器傳動和載重量檢查164.1 摩擦傳動原理和摩擦因數164.1.1 摩擦傳動原理164.1.2 摩擦因數174.2 金屬帶傳動的力分析174.2.1 金屬帶上的作用力即各力的關系174.3 帶環(huán)的強度計算194.3.1 帶環(huán)的靜強度計算194.3.2 帶環(huán)的疲勞強度計算205 金屬帶式無級變速器的內部參數設計215.1 汽車傳動系的結構組成與任務215.2 無級變速器運動參數設計215.2.1 變速比Rb215.2.2 發(fā)動機最小燃油消耗特性215.2.3 汽車齒輪減速比和CVT傳動比226 雙行星輪行星變檔設計246.1 換向機構組成及工作原理246.2 前進、倒檔離合器246.3雙行星齒輪參數設計25結 論29參考文獻30致 謝32II帶式無級變速器設計摘 要無級變速器是使用動力傳動的帶以及改變工作直徑來傳傳輸動力的主動輪和從動輪組合起來的。當汽車的發(fā)動機處于完美工作速度時，會使空氣完全進入或放出發(fā)動機氣缸，燃油消耗降低并且排放污染也會降低。但是，速度不是這個時，排氣不徹底、燃油消耗和尾氣污染會增加等問題會接踵而來。無級變速器在這方面的潛力還是很明顯的，再看看其他自動變速器差距還是很大的，無級變速器具有變矩器和無級機械無級變速器的共同的優(yōu)點：操作簡單、坐車的人舒服、傳動效率較高等。更重要的是，它可以調整發(fā)動機負荷并協(xié)調車輛行駛時的最優(yōu)行駛狀態(tài)，使汽車在牽引特性的方面得到最佳平衡，無需阻斷動力源即可實現(xiàn)速度的調控，發(fā)動機的潛在性能得到體現(xiàn)，很好的降低了汽車的燃油費用。本文首先對金屬帶式無級變速器的類型、特點、研究狀況和發(fā)展趨勢進行了介紹；并介紹了帶與帶輪的幾何關系，并對其傳動參數進行設計，然后通過簡要介紹摩擦傳動原理的一些相關知識，闡述了金屬帶式無級變速器的工作狀況；由于相對簡單的工作原理和控制原理，CVT變速箱能比（AT）變速箱更緊湊，更輕，成本更低。最后確定傳動方案，零件結構，以及對金屬帶傳動的力分析，帶環(huán)帶輪的應力分析計算，從而設計出傳輸效率高，運動轉矩好的金屬帶式無級變速器。關鍵詞：無級變速器；金屬帶；CVT；摩擦傳動IIMetal V-belt CVT(Continuously Variable-Transmission)AbstractContinuously variable transmission is a combination of driving wheels and driven wheels which use power transmission belts and change working diameters to transmit power.When the automobile engine is in perfect working speed, air will enter or exit the engine cylinder completely, fuel consumption will be reduced and emission pollution will also be reduced. However, when the speed is not this, problems such as incomplete exhaust, increased fuel consumption and exhaust pollution will follow. The potential of continuously variable transmission in this respect is still obvious, and look at the gap between other automatic transmissions. continuously variable transmission has the common advantages of torque converter and continuously variable mechanical transmission: simple operation, comfortable ride and high transmission efficiency. More importantly, it can adjust the engine load and coordinate the optimal running state when the vehicle is running, so as to make the vehicle get the best balance in terms of traction characteristics, and speed can be adjusted and controlled without blocking the power source; the potential performance of the engine is reflected, and the fuel cost of the vehicle is well reduced.This paper firstly introduces the types, characteristics, research status and development trend of metal belt CVT. The geometric relationship between belt and pulley is introduced, and its transmission parameters are designed. then, by briefly introducing some related knowledge of friction transmission principle, the working condition of metal belt CVT is expounded. Because of the relatively simple working principle and control principle, CVT transmission can be more compact, lighter and cheaper than AT transmission.Finally, the transmission scheme, part structure, force analysis of metal belt transmission and stress analysis and calculation of belt pulley are determined, thus designing a metal belt CVT with high transmission efficiency and good movement torque.Key words: Continuously variable transmission; Metal belt; CVT; FrictionIII1 緒論現(xiàn)在家家戶戶基本都有了汽車，而且交通也變得發(fā)達，大多數人已經不喜歡以前的手動擋和自動擋車輛，在市區(qū)開車，手動擋汽車的不停換擋，非常麻煩，弄不好會發(fā)生碰撞1；常見的燃料消耗問題在自動變速器中廣受批評，因此無級變速器已經慢慢的進入了人們的生活，比比皆是的就是金屬帶式無級變速器了，若是跟有級自動擋汽車與手動擋汽車比的話，手動擋在動力方面、燃油量方面、操控方面和乘坐體驗方面都有明顯的優(yōu)勢2；此外，無級變速器相比于其他變速器，結構簡單、傳動鏈少、零件數少、從而使變速器所占空間較小、動力損耗較少、車體重量更輕；由于生產量大，成本也不是非常高。而且設計金屬帶式無級變速器在提高汽車的行駛性能和優(yōu)化汽車尾氣排放具有重要的現(xiàn)實意義，有待進一步的研究和改進4。汽車中最重要的就是變速器了，變速器的質量如何，會最主觀得體現(xiàn)出它的使用性能，并且會影響動力傳輸和燃油消耗。就如變速箱的齒輪吧，變速器的扭矩由它直接傳遞和輸入，工作環(huán)境非常的艱難，還很有可能會讓齒輪輪齒斷裂，降低其壽命，會讓變速箱在運作是有較大的噪音等有害因素。變速器的作用就是讓汽車的速度還有轉矩得到改變，讓其可以倒車或者空檔依靠慣性行走等。要使汽車的燒油減少、動力充足，變速器的每個不同參數都是不可缺少的。如果一個性能好的發(fā)動機，但是和他相配合的是一個性能很差的變速器，那么就算再好的發(fā)動機也無濟于事，也發(fā)揮不出很好的效果。所以，選擇變速器的結構和各項參數等就會是個非常值得慎重考慮的地方8。早在1965年初，有家荷蘭公司就為小型車使用了寬V帶，但膠帶的耐熱性差、抗拉性弱所以投入使用的壽命短、傳輸率非常低，CVT很快取而代之。金屬帶式無級變速器最早是由范多尼斯發(fā)明的，他是荷蘭VDT公司的，現(xiàn)在的發(fā)展速度是越來越快，年產量到了400w臺。然而由金屬帶強度極限受限，現(xiàn)在金屬帶式無級變速器主要只用于排量低于2.0升，最大扭矩是25O（牛米）的車輛。此外，它Ra比只有5.5左右,變速度只在20至110公里/小時里，大多數人對此還不是太滿意。所以在對其的探討和科研方面還要加油，改善金屬帶的傳動效率、增加變速器的傳動比、增大金屬帶的最大承受轉矩和使用壽命是未來研究和研發(fā)的主要努力方向7。82 汽車無級變速的種類和特點2.1寬V帶式無級變速器荷蘭DAF公司在1965前生產的就是這個帶式無級變速器，大量運用在微小型汽車上，共生產了80w輛汽車。由于它的使用年限和傳輸性能不好，從而要對金屬帶式無級變速器進行探求與開拓。2.2動力滾子環(huán)盤無級變速器英國特羅特拉克發(fā)明環(huán)盤滾式無級變速器，如圖2.1所示。通過摩擦力把輸入盤的運動和動力傳遞到動力滾針，動力滾子傳遞運動和動力到輸出托盤。當滾輪沿軸旋轉，使動力滾子在兩盤環(huán)上的貼合點不停改動，讓輸入錐盤與輸出錐盤的工作轉動半徑改變，來進行無級變速。圖2.1滾子無級變速器工作原理圖2.3擺銷鏈式帶式無級變速器圖2.2是由luk公司成功用在奧迪汽車上的。差異于金屬帶式無級變速器的是它的連續(xù)可變傳動只能是低檔位，由于鏈傳動里，多邊形效應將造成較大的振動、噪聲和一些應力。因此在新的結構中，鏈板的安裝可以減少振動和噪音。但由于較低的傳輸速率，大的軸向力和傳遞扭矩會使液壓系統(tǒng)油液壓力加大（約8至9MPa），而摩擦盤離合器對油的壓力要求不高，該液壓系統(tǒng)就不會太簡單。因此，若是將多邊形效應在原有的基礎上減少，會很好地提高傳輸性能，并且結構設計會簡單化，成本也會降低。圖 2.2 Multitronic的3D解析圖2.4 金屬帶式無級變速器金屬帶式無級變速器是荷蘭VDT范多尼斯的研究成果，金屬帶式傳動能很好地增加了傳輸效率、穩(wěn)定性和金屬帶的使用年限，在30至40年的研發(fā)后，這已經成為一個成熟的技術，在無級變速汽車發(fā)展中都是舉足輕重的，現(xiàn)在的發(fā)展速度是越來越快，年產量到了400w臺。其主要部件是由一些組件組成的一個金屬帶。如圖2.3所示，它的的組件是9至12個堆疊的鋼帶環(huán)和350至400的金屬鋼片。這個鋼環(huán)材料，是最麻煩的制造工藝，為了達到高強度（ 2000MPa），帶環(huán)各層之間沒有間距。圖2.4所示其工作方式，主、從動兩對錐形盤夾緊金屬帶輸入動力與摩擦扭矩。為了得到不斷變化傳動比，主、從動錐齒輪動錐盤的軸向運動讓帶的徑向工作半徑不斷改變，這就是無級變速。 1-剛帶環(huán) 2-鋼片圖2.3 金屬帶組件圖2.4 CVT的重點零件2.5 CVT汽車能節(jié)油的原理當汽車的發(fā)動機處于完美工作速度時，會使空氣完全進入或放出發(fā)動機缸，燃油消耗降低并且排放污染也會降低。但是，速度不是這個時，排氣不徹底、燃油消耗和尾氣污染會增加等問題會接踵而來。速度對于車輛來說是沒有固定值的，MT與AT的檔位基本都是憑借于引擎轉速來適應在車輛行駛各種速度，所以很難得到最佳工作條件；外洋數據表明，使用無極變速器的車的燃油消耗會減少百分之7至百分之153。2.6 無級變速器使用的注意事項駕駛CVT無級變速器的車要留意：1、開車時不要讓主動齒輪換檔桿置于“N”。2、把車由向前變向后時，絕對不要讓車移動，緊緊地剎車后再換擋。3、走陡的地方時檔位一定要低，讓發(fā)動機發(fā)揮制動。5、CVT大多數控制都是由液壓油控制的，那么必然要在規(guī)定的時間檢查無級變速器油質，油量并及時對油的進行更換。4、為了使燃油降低，自動模式下的CVT最好，這可能是發(fā)動機和變速箱都保持最佳的關鍵。6、金屬帶式無級變速器，相關的元件或電路維修均為特殊的程序，能使CVT運動設置在正常工作狀態(tài)，要到專門的地方維修。2.7 CVT變速箱將來的發(fā)展方向以后CVT技術的進步可以從下面幾個地方剖析：1.CVT部件由于傳遞扭矩容量和獨特性又更上一層的推式傳動帶和傳動鏈，因為生產得越來越多，而且大部分都是機械化生產，生產耗費會下降。皮帶輪系統(tǒng)的優(yōu)化設計不僅可以使質量與成本變小，又能保證最大傳遞轉矩的主、從動輪和傳動帶。微處理器和測試設備電子操縱方式是不同的，因此研究耗費資金很高，但是可通過電液控制系統(tǒng)模塊化設計和產品的大量需求來降低。因此，把功能靈活和成本不高結合了起來。2.CVT變速器非常多不同的布局也許會呈現(xiàn)，不僅因為開車的差異和要求（前輪、后輪驅動，四輪驅動），但也因為傳動比恒定覆蓋需求的增加。帶來的速率、壓力和扭矩需要更大的速度和更無誤的控制，確保發(fā)動機和變速箱很好地匹配，提供各種駕車體驗，如運動、自動和適意模式，為人們提供好的行車快感。3.發(fā)動機與CVT的集成控制更確切地說，CVT控制將以更快的速度，和發(fā)動機控制融入整個傳輸管理系統(tǒng)，讓燃油和對空氣污染更深一步地降低。首個集成發(fā)動機管理單元的CVT傳動系還實行駕車不斷調試。4.混合動力CVT傳動系CVT對飛輪儲能裝置的混合動力驅動系統(tǒng)的設計具有重要的影響。具有混合動力無級變速傳動系統(tǒng)的電動車輛燃料消耗會下降30%，對空氣污染會降低50%的潛力9。3 CVT變速箱的工作方式3.1 金屬帶式無級變速器的組件如圖3.1所示基本是一驅動輪、從動輪、金屬帶、增壓調速裝置，其重點部分是金屬帶與主、從動錐輪，靠帶與錐輪斜面的摩擦來傳遞運動17。圖3.1 CVT傳動部分的組成 主動和從動錐輪是由1個軸向固定的錐盤與可軸向移動的錐盤組合。2個錐盤產生了V字形狀，這是放金屬帶的，金屬帶又有很多組件，它組件是一百個約2毫米厚的V形鋼片和嵌在鋼片馬鞍座面內的兩組金屬鋼帶環(huán)。每一組鋼環(huán)組是由多個特制的鋼環(huán)組成一起，帶的寬度和層數可根據不同的傳遞轉矩的增加或減少。鋼帶在整個變速器工作過程中不僅可以通過摩擦改變錐盤的運動，而且可以調節(jié)金屬帶承受的的拉力。主錐和從動錐的主要作用是傳遞扭矩。通常金屬帶式無級變速器運行過程當中，主、從動錐盤的相對位置是不變的，即中心距不變，根據變速器運行時對于傳動比的需求，通過軸向移動主、從動動錐盤，實現(xiàn)了兩錐型盤的工作半徑連續(xù)變化，最后，完成傳動比的不斷變動，就可以達到無級變速的目的11。如圖3.2所示金屬帶式無級變速變速箱總傳動過程，包括泵、離合器、轉換機構（正向和反向）、主動軸、輸出軸、錐盤和主減速器等等，工作程序是：一般車量開動時，離合器輸入動力，驅動輪帶動從動輪通過一金屬帶，然后由主減速器，差動器傳遞給車輪；操縱的正向和反向的轉換機構，按照傳輸線，能完成向前或向后運動；當離合器切斷發(fā)動機在無負荷的情況下運轉時，也就是空擋；主動移動滑輪與從動移動滑輪上都會裝液壓缸，基于路面阻力與小的發(fā)動機燃料耗損來改變液壓缸的壓力，這改變了主、從動錐輪的工作半徑達到所需速度比。圖3.2金屬帶式無級變速箱的構造3.2 CVT的幾何聯(lián)系和基本參數根據金屬帶獨特的組件見圖3.3確定，鋼片的擺動邊緣與兩個錐盤的包角連續(xù)接觸16。因為鋼片根紙片差不多，在帶輪的拐角部分連線接近于圓弧見圖3.4。 根據帶的運動狀態(tài),我用這四個部分來說明，就是主動錐輪包角ab，主動錐輪出口至從動錐輪入口的直線部分bc，從動錐輪包角cd，從動錐輪出口至主動錐輪入口的直線部分da。鋼片的擺動邊緣的線速度Vb在驅動錐輪包角ab和驅動錐輪的直線部分bc與從動錐輪連續(xù)21。不看鋼片在驅動輪上的滑動，鋼片滑動邊緣的Vb如下 （3.1） 圖3.3 錐輪、鋼帶和鋼片的定位圖3.4 CVT無級變速器的幾何聯(lián)系理論傳動比： (3.2)公式， 、角速度（主、從動錐輪）(弧度/秒)、節(jié)圓半徑，（主、從動錐輪） (mm) 。如圖2.5所示當從動錐輪以最大節(jié)圓半徑運行時，主動錐輪以最小節(jié)圓半徑運行，最大傳動比為 （3.3）如圖2.5所示當主動錐輪的半徑最大時，從動錐輪以最小節(jié)圓半徑運行，傳動比最小。 （3.4）圖2.5 無級變速器變速原理最大傳動比imax和最小傳動比imin定義齒輪傳動比的比值Rb同時是傳輸距離傳動，即 （3.5）變量的最大工作半徑比Rb的大小取決于主動和從動錐輪還有最小半徑。當生成的傳動和減速對稱分布，主、從盤的大小是一樣的，傳動比Rb為 （3.6）在錐輪軸頸中心距離有一定增長放緩的情況下，對稱分布，最大傳輸速率。 金屬帶的傳動比為i時，（3.7）（3.8）（3.9）公式確定節(jié)圓半徑14。 （3.7） （3.8） （3.9） 公式，R1、R2主、從動錐輪節(jié)距圓半徑（mm）；、主、從動帶輪包角；擺動邊緣距馬鞍表面高度 （mm）；L金屬帶工作長度，剛帶環(huán)周長 （mm）；A金屬帶傳動中心距（mm）。3.3 金屬帶式無級變速器傳動參數設計3.3.1 輸入軸參數設計1) 車輛參數：發(fā)動機 118kw 最高車速 216kmh整備質量 1610kg 最大功率轉速45006200rmin最大扭矩 250Nm 最大扭矩轉速 15004500 rmin輪胎規(guī)格 22555R16總質量ma=1610+654+104=1910kg2) CVT參數:中間齒輪副傳動比:1.35 傳遞效率:97主減速器的傳動比:4.05 傳遞效率:96CVT傳動比:0.40732.4548 帶輪傳遞效率:92行星齒變向傳動比：1 傳輸效率：95%汽車輪胎轉速 汽車高速行駛時，最大功率轉速45006200rmin，所以發(fā)動機為6200rmin因 （3.10）n2max=6200r/min=103r/s i1min=n2/n1=5.7n2min=820r/min=13.7r/s i1max=n2/n1=34.2所以，驅動力矩=2502.45481.354.050.920.970.960.95=2730.9Nm驅動力=2730.90.327=8351.3N汽車行駛阻力=191010sin16.7+1910cos16.70.015=5762N式中滾動阻力系數=0.015，所以故參數可取。3) 輸入軸設計(1)選材：35SiMn合金鋼（根據機械設計手冊P192）(2)估算最小軸徑d （3.11）3.3.2 金屬帶輪參數設計(1)確定金屬滑輪的最小工作半徑前軸進行設計時，因為它是個階梯軸所以取d=40mm則帶輪工作半徑最小為e1=45mm，為了避免運動干涉，因此，節(jié)圓半徑 （3.12）=34mm(2)中心距的確定CVT傳動比： 因為 因此，最大節(jié)圓半徑外徑式中e=810mm所以中心距 （3.13）（3）金屬帶環(huán)長的確定得到L=463.03mm整理得最大工作半徑68.5mm最小工作半徑28mm中心距155.5mm帶長463mm（4） 帶輪錐面夾角的確定金屬式無級變速器的錐輪，錐角范圍目前公認為10度至12度，設計選擇11度。如圖3.6所示圖3.6錐角剖面圖（5）主動定錐盤參數設計D1=30mm L1=28mmD2=35mm L2=138mmD3=40mm L3=51mmD4=40mm L4=5mmD5=35mm L5=27mm（6）從動定錐盤參數設計D1=21mm L1=21mmD2=40mm L2=133mmD3=64mm L3=21mmD4=40mm L4=48mm D5=35mm L5=101mm164 金屬帶式無極變速器傳動和載重量檢查4.1 摩擦傳動原理和摩擦因數4.1.1 摩擦傳動原理摩擦傳動的工作原理如圖4.1所示。摩擦副可以傳遞的摩擦載荷就是摩擦傳動的承載能力。定義：根據組件的摩擦力來傳遞運動原理：經摩擦副擠壓，因為其面不可能光滑，會有細小的切合，就能傳輸動力和轉矩。特點：無級變速中摩擦傳傳動是最常見的，軸距大也無所謂，偶爾可能滑動，但是能有效地保護機構，所以傳動比不準確，大的輸入輸出不適用于它。即 （4.1）圖4.1 摩擦傳動的工作原理式中 F計算摩擦載荷（N）； F0名義摩擦力（N）； N法向摩擦力（N）； f接觸表面的滑動摩擦因數或潤滑油的牽引系數； K可靠性系數，動力傳動取K=1.21.5。摩擦或牽引系數和摩擦面副的接觸強度是決定摩擦傳動的承載能力的主要參數13。4.1.2 摩擦因數摩擦系數是CVT變速器承載能力設計的計算依據，也是摩擦機構的特征值。無級變速器有兩種類型的干濕傳動，其摩擦機制不同。濕摩擦驅動有兩種摩擦狀態(tài)：油膜牽引和混合摩擦。CVT無級變速器是混合摩擦傳動。液體摩擦、固體摩擦和液體固體一起的摩擦都是混合摩擦力10。4.2 金屬帶傳動的力分析4.2.1 金屬帶上的作用力即各力的關系為了簡化模型方便分析，作如下假設:1）無論金屬環(huán)組內環(huán)的滑動和摩擦如何，金屬帶的層壓金屬環(huán)都被視為鋼帶環(huán)。2）金屬帶在由錐輪運行變成的圓形軌道上運動，并且錐輪上的金屬帶中心與錐輪的中心重合。3）不考慮帶輪的彈性變形。4）得出鋼帶環(huán)和鋼片的離心力要根據Vb。在金屬帶工作期間，分別承載錐輪V形槽內的金屬帶和壓力鋼片作用力如圖4.3（i1）和圖4.4（i1）所示。1）馬鞍面法向力PA主、PB從：若錐輪在軸向推力下軸向受壓，壓力鋼片可能會徑向向外移動，它是鋼帶環(huán)的張力，在壓力鋼片鞍面和鋼帶環(huán)之間接觸形成正壓。2)鋼帶環(huán)張力TA主、TB從：張緊時環(huán)的橫截面上產生的張力。3）馬鞍面會產生的摩擦力Frba、Frbb（鋼帶環(huán)r，鋼片b）：它倆會相對的滑移，產生摩擦。當錐輪處于最大工作半徑，在錐輪Vb處會產生相反的摩擦力。當錐輪處于最小工作半徑，在錐輪Vb處會產生同向的摩擦力。4)鋼帶會有推壓力EA、EB：鋼片的推壓而形成的力。5）錐輪法向力NA、NB：2個錐輪產生的斜面與鋼片結合，錐輪沿軸運動時，錐輪斜面會與鋼片側面接合而形成的壓力。6）切向摩擦力FpbA、FpbB（帶輪p，鋼片b）：錐輪的斜面與鋼片的形成的力，F(xiàn)pb就是傳輸扭矩的力。7）徑向摩擦力FRA、FRB錐輪斜面與鋼片的倆側形成的徑向阻力。8）帶環(huán)的離心力FcrA、FcrB:鋼帶纏繞在錐輪上后，由鋼帶的圓周運動形成的離心力。9）鋼片離心力FcbA、FcbB：鋼片纏繞在錐輪上后，形成圓周運動產生的離心力。從驅動輪出口到從動輪入口的直線部分（bc段）上的壓力鋼片之間的壓力是常數E2；從主動輪入口到從動輪出口的直線部分（ad段）上的壓力鋼片沒有力因為它是對稱的，所以只要看半個金屬帶的力，就能看出每個力的關聯(lián)5。驅動輪上第k個半壓力鋼片根它馬鞍座面上的鋼帶環(huán)形成力的關系為1）鋼帶環(huán)的切向力平衡方程為 （4.1）2）鋼帶環(huán)的徑向平衡方程為 （4.2）3）半個壓力鋼片片的切線方向力平衡方程為（4.3）圖4.3 錐輪斜面金屬帶的作用力（i1）圖4.4 錐輪斜面金屬帶的作用力（i1）4）半個壓力鋼片的徑向力平衡方程為 （4.4） 5）半個壓力鋼片的軸向力平衡方程為 (4.5)上式中，i1時，=1；i1時，=-1。若能確定鋼環(huán)張力TA、TB，則可解決其他的力。4.3 帶環(huán)的強度計算4.3.1 帶環(huán)的靜強度計算圖4.3、4.4當扭矩傳輸一樣，鋼環(huán)彎曲應力、拉伸應力和最大應力與傳動比間的關系，可以看出，當傳動比恒定時獲得最大值，并且當傳動比最大時，、三者都是最大值，因此，鋼環(huán)的靜態(tài)強度應根據最大傳動比計算。鋼帶環(huán)的靜強度的校核式（4.6）（4.7）(4.8)為 (4.6) （4.7）(4.8)由鋼帶環(huán)材料的強度極限，估算材料的屈服極限采用安全系數為1.95，鋼環(huán)所允許靜強度的應力為 4.3.2 帶環(huán)的疲勞強度計算假定金屬帶式傳動裝置的范圍內的傳動比使用率相同，那么要求出鋼環(huán)疲勞強度的應力，考慮到多層鋼環(huán)1.05的負荷非均勻系數，有必要平均以下傳動比：i=imax與i=112。鋼帶環(huán)的疲勞強度校核式（3.9）(3.10)(3.11)為 (4.9) (4.10) （4.11）根據實驗，測量了單層鋼帶環(huán)的疲勞極限，安全系數為1.40。帶環(huán)允許的疲勞強度應力 下圖4.5為-N曲線4.5 -N曲線205 金屬帶式無級變速器的內部參數設計5.1 汽車傳動系的結構組成與任務 FF、FR、MR是現(xiàn)在車輛的比較流行驅動方式。但主流還是FF驅動器，由半軸、萬向節(jié)軸驅動前輪，此安裝簡單，不僅重大空間而且傳輸性能也會提升。 傳動系的工作是根據車輛運行條件的要求傳輸發(fā)動機和主輸入輪之間的運動和運動，按照車輛工作狀態(tài)運動速度和轉矩會一直變化，達到人們需要的各種速度。倒車性能好也是人們需要的，百公里加速快與低油耗也很重要。5.2 無級變速器運動參數設計 工作的發(fā)動機會給主輸入輪提供動力，這是無級變速裝置的基本功用，為什么叫無級變速呢？因為它在變速當中是一種無級的變速。各個位置的齒輪的減速比是相當重要數據。也是其中比較重要的數據之一，這些數據對車輛產生的油耗與動力都是舉足輕重的，下面具體得出這些參數。5.2.1 變速比RbRb能表現(xiàn)無級變速器傳動比的上下浮動限度，就是上限傳動比除以下限傳動得到的結果。Rb最大時，2個錐體相互對稱，并且中心距恒定。CVT的主要作用之一就是車輛在一定速度行駛時，車能處于最好的狀態(tài)。Rb高的話，那變速范圍大同時油耗也低；不過中心距要適當加大，這也會讓發(fā)動機在車里的空間變大，現(xiàn)在常見的Rb在68之間取，排量在2.0L以下的車用得最多。5.2.2 發(fā)動機最小燃油消耗特性最好的發(fā)動機工作狀態(tài)是跟據負載的變化，耗油量不高，并是在不同節(jié)氣門開度條件下的速度，這是設計無級變速器的重要參考指標。這個數據要在實際使用情況下測得。5.1表反應了這些數據表5.1 發(fā)動機的實驗數據節(jié)氣門開度（）最低燃油消耗率轉速/（r/min）最低燃油消耗率/g/（kWh轉矩/（Nm）功率/k10100036347.004.9020150030580.0012.3930200029889.9918.3940225029293.6222.29502500286100.0026.29602750290102.00 29.31702750291102.30 29.69802750290103.50 29.30903000302106.30 33.40100 3250 303 108.0036.395.2.3 汽車齒輪減速比和CVT傳動比目前,減速是手動變速器和自動變速器主要變速方式，ig為0.74的是手動變速器的速比22。對于無級變速器的變速箱部分，設計了以下加速和減速部分來進一步增加速比： (5.1) （5.2）式中 ib無級變速器傳動比； ibmin無級變速器最小傳動比； Ibmax無級變速器最大傳動比； Rb無級變速器變速比。無級變速器的齒輪減速箱的減速比，里面有中間齒輪減速比與主減速比為 無級變速器的總傳動比為 最小傳動比為 最大傳動比為 總傳動比為 設計CVT運動和動力參數，來達到良好的發(fā)動機轉速，實現(xiàn)人們所需的最高轉速。由于無級變速摩擦驅動連續(xù)變化，車輪與地方接觸速度和車輪中心速度的比值最大為=14。計算速度所采用的類型為: （5.3）式中 ua車速（km/h）； npe發(fā)動機曲軸轉速（r/min）； dr車輪滾動直徑（mm）；鋼帶與錐輪斜面的滑動率； it無級變速器總傳動比。當滿足汽車最高車速uamax時，則有在無級變速器的設計，通?？刂圃趎2max90009500r/min。這時齒輪減速比為 （5.4）結論：1）變速區(qū)間是根據Rb的比例控制的。2）輸出軸軸承的最高速度轉動和車速上限是變速傳動如何得到總減速比的重要參數；要想得到省油的車速，減速比是很重要的。3）要使發(fā)動機的燃油消耗特性最小一定要根據功率（轉矩）在轉速變化下而變化曲線，如果想更好得駕馭CVT，以發(fā)電機負荷的大小為變量是理想的。4）因為負載的變化與打滑有一定關系，所以理論和實際還是有差距的。236 雙行星輪行星變檔設計6.1 換向機構組成及工作原理換向機構的輸入軸就是行星架輸入軸，通過花鍵和慣性盤連在一起，共有3組行星輪在行星架上，第一個行星齒輪與齒圈內齒和第二個的行星齒輪嚙合，第二個行星齒輪還會與太陽輪嚙合。如圖5.1所示。齒圈的外部和后退離合器的摩擦片用花鍵連接。行星架和前進離合器的摩擦片也一起花鍵連接。摩擦片壓板安裝在前進離合器和后退離合器摩擦片之間，分別由前進離合器液壓缸和后退離合器液壓缸操縱嚙合與分開6。齒圈反轉時，后退離合器液壓操縱油缸，就是將殼體和齒圈貼合。雙行星輪齒輪運作后，隨著汽車向前移動，輸出軸的方向發(fā)生變化；隨著汽車向前移動，離合器的組合將行星架與太陽輪連接在一起，這意味著動力直接傳到太陽輪并傳到輸入軸。6.2 前進、倒檔離合器CVT的前進和后退離合器使用濕式多片離合器。 離合器通過缸的活塞壓力傳動扭矩。壓力釋放后，活塞由復位彈簧復位?？梢酝ㄟ^增加或減少摩擦片數或摩擦板面積多片離合器轉矩有效傳輸可以是可以調整的，多片離合器傳遞的扭矩可以由以下公式計算： (6.1)式中 M離合器所傳遞的轉矩（Nm）。 z離合器摩擦片片數。 D1離合器摩擦片直徑。 D2離合器摩擦片的外徑。p在離合器摩擦片的作用在壓力。離合器內外徑有如下關系：由于其摩擦系數（= 0.15）、壓力穩(wěn)定性、溫度和良好的圓周速度，離合器摩擦片類型的選擇是紙基摩擦片。由上述公式可選取相關參數如下：z=4 p=13.5N6.3雙行星齒輪參數設計如圖6.1所示圖6.1 雙行星輪行星機構我們現(xiàn)在要確定該行星齒輪的特性參數a，即齒圈和太陽輪的總齒的比值15。初選a可以知道模數是一樣的，因此其值可以通過節(jié)圓直徑的比例來估算：a=118/48=2.458理論上，雙行星輪行星的內部力矩關系 （6.2）式中 Mt太陽輪轉矩； Mq內齒圈轉矩； Mj行星架轉矩。 Mj=250Nm所以Mt=250/（2.458-1）=171470Nmm齒輪參數設計1） 要確定行星輪，第一個就是選材然后選熱處理方式和精度等級材料選40Cr（有高的傳輸效率），熱處理用淬火加高溫回火加表面淬火。精度8級18。2）初步計算齒輪傳動主要尺寸 由于所需齒面堅硬并且要有好的抗點蝕能力，我們設計時要按齒根據彎曲強度。 （6.3）（1）式中參數為：傳遞轉矩T1=Mt=171470Nmm；（2）初選Z1=33，Z2=19；（3）根據機械設計M表8.6，找到了齒寬系數=0.5；（4）初選螺旋角=15；根據機械設計M圖8.21，找到了重合度系數Y3=0.74；（5）由 （6.4） =1.406；根據機械設計M圖8.26找到了螺旋角系數YB=0.87；（6）初選 Kt=1.3（7）齒形系數YE和應力修正系數YB 當量齒數 根據機械設計M圖8.19查找了得齒形系數=2.48，=2.79；根據機械設計M圖8.20找到了應力修正系數Y=1.65，Ys2=1.54；（8） 許用應力由 算得 （6.5）根據 機械設計M圖8.18（h）找到了彎曲疲勞極限應力=360MPa；根據機械設計M表8.9找到了安全系數SF=1.25根據機械設計M圖8.27找到了YN1=YN2=1.0；故許用彎曲應力=1.0360/1.25=288MPa；（9）初算法面模數 （6.6）所以取3）計算傳動尺寸（1）計算載荷系數k由機械設計M表8.3查得使用系數KA=1.75（其中 n1=（a-1）nj=6561r/min）由機械設計M圖8.7中找到了載系數kv=1.25，由圖8.11查得齒向載荷分布系數kB=1.32，由表8.4查得齒間載荷分配系數ka=1.2 則k=kv+kB+ka=1.98（2）圓整為2.0。（3）計算傳動尺寸中心距圓整為50mm。修整螺旋角=15.9416所以同理，d232 取 （4）校核齒面接觸強度滿足 （6.7）主要參數總結=16 =2Z1=33 Z2=19 Z3=2Z1+Z2=72d1=68mm d2=32mm d3=145mmb1=32mm b2=30mm b3=32mmda1=72mm da2=36mm da3=141mm df1=63mm df2=27mm df3=150mm29結 論這次的畢業(yè)設計，讓我對這么多年來學的機械知識進行了一個全方位的復習，提高了我解決問題和自我探索的能力。此次設計的帶式無級變速器對我來所還是一個極大的挑戰(zhàn)，雖然我很努力得做了。這種設計主要側重于機械結構。在此次設計中，我去圖書館找了大量的資料，看了我們4年來相關的教科書，同時也向老師請教了一些問題。此次設計我希望它的結構緊湊，同時滿足速度和扭矩要求。結構簡單，我畫的CAD可以清楚得看出它的結構。因為只有1個多月，圖中沒有清晰地展現(xiàn)液壓回路。希望通過這次畢業(yè)設計，能夠讓我的學習和解決問題的能力得到進步，在以后工作中有一定的基礎。參考文獻1王文璽,吳鳳林,張東浩.金屬帶式無級變速汽車原理與傳動效率的研究J. 機械傳動.2013(08)2蔡源春.湖南大學.金屬帶式無級變速器燃油經濟性及系統(tǒng)可靠性關鍵技術研究D. 20113劉蘭劍,宋發(fā)苗.國內外新能源汽車技術創(chuàng)新政策梳理與評價J. 科學管理研究.2013(01)4潘國揚,石曉輝,郝建軍,郭棟.新型無級變速器(CVT)技術解析J. 重慶理工大學學報(自然科學).2015(02)5 王云霞,漆小敏.汽車無級變速器多層金屬帶力學分析與研究J.機械傳動.2016(09)6 李啟海,宋永吉,葛德.CVT行星齒輪系統(tǒng)動力學特性研究J.長春理工大學學報(自然科學版).2015(06)7 梁焰賢.關于汽車無級變速器(CVT)的技術與運用J.廣東職業(yè)技術教育與研究.2015(04)8張武,郭衛(wèi),路正雄,曹建波.一種新型金屬帶式無級變速器設計與分析J. 機械傳動.2015(09)9秦大同,陳斌,楊陽,鄧濤.考慮CVT效率的混合動力汽車再生制動控制策略J. 世界科技研究與發(fā)展. 2012 (06)10陳詩芒,袁野,張海源,韓亞濤.淺談汽車CVT無級變速器技術J. 黑龍江科技信息.2015(16)11 張飛鐵,周云山,薛殿倫,蔡源春,張軍.無級變速器金屬帶滑移特性試驗研究J.機械工程學報.2015(02)12譚擁軍，石曉輝，程乃士，等.金屬帶環(huán)疲勞實驗研究J.汽車工藝與材料，2006（11）：14-1813張偉華，謝里陽，程乃士.金屬帶無級變速器摩擦因數和傳動效率的實驗研究J.機械設計，2006（12）：41-4314阮忠唐.機械無級變速器設計與選用指南M，化學工業(yè)出版社，1999.915大連理工大學工程畫教教研室.機械制圖M.大連理工大學工程畫教教研室 高等教育出版社 199016王棟梁.機械基礎M.中國勞動出版社，198817程乃士，等.汽車金屬帶式無級變速器CVT原理與設計M.北京：機械工業(yè)出版社，2008.18黃鶴汀.機械制造技術M.機械工業(yè)出版社，198819成大先. 機械設計手冊M .4版.北京:化學工業(yè)出版社,2002.20濮良貴，紀名剛. 機械設計M .北京:高等教育出版社,2001.21 Hendriks E,Heegd P,Prooijen T.Aspscts of a metal pushing V-belt for automotive car applicationC.SAE Paper Series,881734,1998.22 Fujii T,Kurokawa S.A study on a metal Pushing V-belt type CVT-part3:what force act on metal blocks? J.SAE Tech.Paper series,950671,1995.31致 謝四年的大學學習，讓我對機械設計的相關知識有了充分得認知。畢業(yè)設計是我們學習的一個重要的實踐部分，是一項非常全面設計任務，以后我們工作就有了很好的開始，也不不至于到公司力毫無頭緒。為了能更好地完成畢業(yè)設計，我花了很長設計閱讀資料做了很充足的準備。首先，我對此次畢業(yè)設計的研究方向進行認真思考，然后經過老師的細心指導，按照任務書，到圖書館查閱資料整理筆記。再然后就是對設計的整體框架進行構思了，一步一步地進行設計。雖然畢業(yè)設計已經結束了，但是我想起了我所學到的知識，遇到的困難，仍然記憶猶新。它讓我明白，新產品的設計，還是舊產品的改造，是一個復雜的技術過程，一點也不含糊。設計師應首先了解設計的目的，并理解產品的價值和實用性。第二，設計產品的設計來決定整個程序，獲取信息，最后是設計規(guī)范的準備。我的老師是一個認真負責的好老師。真的非常感謝老師對我的細心指導，我對所有的老師都很有信心，共創(chuàng)美好南京軟件科技大學。32