汽車無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-15 05:43 本頁(yè)面
【正文】 h到150～180km/h之間變化。為了很好的利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和減少油耗，采用有級(jí)變速（MT和AT），在兩檔之間依靠發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化來適應(yīng)車速的變化，因而發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。采用液力變矩器的無(wú)級(jí)變速器，由于其工作原理是油作為動(dòng)力傳動(dòng)的介質(zhì)，許多能量消耗在油的內(nèi)摩擦上，傳動(dòng)效率低，通常為80～85%，比傳統(tǒng)的MT和AT大約費(fèi)油10%～20%，而且液力變矩器轉(zhuǎn)差較大，效率較低。通常減速比不大于2，只能增加2～3檔有級(jí)變速，每?jī)蓹n間用液力變矩器實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。無(wú)級(jí)變速器（CVT）可以使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳狀態(tài)下工作，依靠變速器無(wú)級(jí)調(diào)速來適應(yīng)汽車的各種速度，因此可以是發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒最好，排氣污染最小，達(dá)到節(jié)油的目的。 級(jí)變速——CVT大變速比、大轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵——無(wú)偏斜金屬帶式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)對(duì)稱直母線錐盤情況下，金屬帶在變速過程中必然產(chǎn)生偏斜。此偏斜量限制了錐盤的半徑，也限制了變速比。因而對(duì)稱直母線錐盤所產(chǎn)生金屬帶的偏斜，一方面限制了車輛節(jié)油的經(jīng)濟(jì)車速范圍。另一方面限制了錐盤工作半徑的增加，也限制了可傳遞的轉(zhuǎn)矩，即傳動(dòng)能力。目前，汽車CVT的變速比一般在=。 拋棄液壓加壓系統(tǒng)，進(jìn)一步節(jié)油汽車金屬帶和擺銷鏈?zhǔn)綗o(wú)極變速器——CVT，是當(dāng)前汽車自動(dòng)變速器中最具前景的傳動(dòng)形式。目前汽車金屬帶式無(wú)級(jí)變速器絕大部分采用液壓加壓、電子系統(tǒng)控制方案。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過變矩器離合器和液力變矩器傳給前進(jìn)、倒檔離合器，液力泵產(chǎn)生的高壓油通過液壓缸將力施加給錐盤變速裝置，該力施加給金屬帶組件產(chǎn)生摩擦力，將主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩傳遞給從動(dòng)軸，然后通過減速裝置，經(jīng)減速器輸出給車輪。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于除了金屬帶傳動(dòng)的全新技術(shù)以外，全部采用了成熟技術(shù)，可行性好。但與成熟的AT（自動(dòng)變速器）技術(shù)一樣，有一個(gè)重要的弱點(diǎn)，即是均采用耗能的液壓伺服系統(tǒng)。AT和MT（手動(dòng)變速器）均為齒輪傳動(dòng)，AT比MT多耗油15%左右，其原因在于液壓私服系統(tǒng)耗能。采用CVT的汽車，由于CVT可使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳區(qū)域工作，因而達(dá)到節(jié)油的目的。目前其油耗與采用MT的汽車持平。如果拋棄液壓加壓系統(tǒng)，將避免能量的損失，達(dá)到更加節(jié)油的目標(biāo)。2. CVT的總體設(shè)計(jì) 原車相關(guān)參數(shù)本次設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)如下：面對(duì)對(duì)象轎車驅(qū)動(dòng)形式前置前驅(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速5881（r/min）最大功率最高車速135km/h最大扭矩倒檔傳動(dòng)比傳動(dòng)比范圍主減速器傳動(dòng)比 帶傳動(dòng)的分析 變速方式在金屬帶傳動(dòng)中，帶輪由圓錐盤組成，利用圓錐盤的軸向移動(dòng)來達(dá)到變速。這種變速機(jī)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)可靠，應(yīng)用范圍廣泛。在這種變速器中，有的只是一個(gè)帶輪可軸向移動(dòng)，另一個(gè)帶輪的直徑是固定不變的，這種情況下變速，必須同時(shí)改變兩輪的中心距，這在我們的設(shè)計(jì)中是難以布置和難以控制甚至難以達(dá)到的。另一些機(jī)構(gòu)兩輪都起變速作用，這又分為兩種情況：A、兩輪的兩邊都可以調(diào)節(jié)。B、只有一邊可以調(diào)節(jié)。要調(diào)節(jié)就必須有控制或壓緊機(jī)構(gòu)，在A中情況下，機(jī)構(gòu)必然變得復(fù)雜和龐大，而B情況可以有效地避免這種情況的發(fā)生。本方案采用一級(jí)變速就可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在金屬帶的選取上，我們選用了現(xiàn)有的自制金屬帶，結(jié)構(gòu)參數(shù)為：上底寬32mm，高15mm，工作中徑為26mm。綜上所述:本方案在帶輪的結(jié)構(gòu)選擇單級(jí)，兩個(gè)帶輪都是面可調(diào)的金屬帶形式。 基本運(yùn)動(dòng)關(guān)系1）帶輪的移動(dòng)距離帶輪的移動(dòng)距離受到兩邊帶輪相碰的位置和帶達(dá)到帶輪內(nèi)邊緣的位置所限制。因此，在雙向移動(dòng)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(dòng)的情況下，軸向移動(dòng)距離為上式中X的二倍。2）CVT傳動(dòng)比及調(diào)速的范圍為了具有較高的傳動(dòng)效率，且設(shè)計(jì)和制造的方便，兩個(gè)帶輪的尺寸設(shè)計(jì)為同樣大小。要擴(kuò)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(yàn)值為2224度。我們選用28度的楔角。減小帶輪的直徑d會(huì)使帶的疲勞強(qiáng)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(dá)到75mm，在本設(shè)計(jì)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(jié)金屬，主是熱壓發(fā)制造的。性質(zhì)如下： 百分含量% HRA 抗壓強(qiáng)度 抗彎強(qiáng)度 彈性模量E金屬陶瓷組成 硼化物 粘結(jié)相 —坡莫合金 92 1560 620 85 1400 500 .由相關(guān)參數(shù)得知：==調(diào)速范圍 采用對(duì)稱調(diào)速，根據(jù)金屬帶的結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定CVT錐輪的結(jié)構(gòu)。取最小工作直徑，則最大工作直徑CVT錐輪的結(jié)構(gòu)圖 壓緊裝置的設(shè)計(jì) 曲面壓緊結(jié)構(gòu)所有的基于摩擦的機(jī)械式CVT都需要在工作副上施加一定的壓緊力，以使它們無(wú)滑動(dòng)地可靠工作。在自動(dòng)壓緊的應(yīng)用中，壓緊力應(yīng)根據(jù)當(dāng)前的傳動(dòng)比和力矩調(diào)整到最佳值，從而在保證工作可靠的前提下，減少磨損和延長(zhǎng)壽命。當(dāng)前流行的做法是：用一套自動(dòng)控制的渦輪系統(tǒng)。但，這樣的系統(tǒng)不但增加CVT的成本，還使轎車在工作的某些方面變壞，并且導(dǎo)致極大的燃油消耗，這些都會(huì)是中國(guó)家庭轎車的不適宜因素。為此，我們嘗試開發(fā)了一種幾乎沒有功率消耗的“純機(jī)械”自壓緊裝置。這種裝置的工作原理和紡織工業(yè)中應(yīng)用的某些CVT壓緊機(jī)構(gòu)有些類似，但已經(jīng)除去了諸如允許軸向移動(dòng)和傳動(dòng)比范圍大小的缺陷。在輸入軸上有三個(gè)相互間隔120度均勻分布的傳動(dòng)銷，每個(gè)銷和位于可軸向移動(dòng)的帶輪后部的銷的導(dǎo)槽曲面接觸。接觸力的周向力取決于帶輪所傳遞的力矩，而軸向力緊緊地將帶
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