【正文】 est parameters of construction of CVT with parte pulleys has been determined by the stress analysis, with the result that the parted block can change the working diameter by means of moving radially. The following achievement has been made： 1. The parted pulley construction has been designed in the new way. 2. The construction is simple, the cost is low and the application is wide. 3. The pressing force acting on the side of transmission belt is eliminated when regulating speed, hereby, the wear is greatly reduced. 4. Summarized split CVT Vbelt drive of the effective Circumference force method of calculating. 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAXV Key words: belttype transmission。無(wú)級(jí)調(diào)速原理目前主要采用國(guó)外技術(shù)專利引進(jìn)的擠壓帶傳動(dòng)式帶傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速技術(shù)，調(diào)速擠壓力產(chǎn)生的主要問(wèn)題：①橡膠 V 帶磨損、熱變形嚴(yán)重，壽命短，承載能力降低；②金屬帶成本高；③調(diào)速時(shí)主、從動(dòng)輪傳動(dòng)帶不在同一工作平面內(nèi)；④傳動(dòng)帶承載能力計(jì)算超出柔性體傳動(dòng)的歐拉公式范圍；⑤帶輪槽為曲線形狀，加工成本高，尤其無(wú)法在家用電動(dòng)轎車普遍應(yīng)用等。their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX摘 要 目前機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)用的帶式無(wú)級(jí)變速器主要是帶傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器。 通過(guò)調(diào)研分析，采用 分體帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開發(fā)新型帶傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，使其能滿足家用微型轎 車使用要求，調(diào)速時(shí)帶輪分體在調(diào)速機(jī)構(gòu)的作用下可以沿徑向連續(xù)膨脹或 收縮，達(dá)到改變帶輪的工作直徑，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速目的，消除了作用在 V帶側(cè)面的擠壓力帶輪的問(wèn)題。 continuously variable transmission (CVT)。當(dāng)今，多家汽車制造商（包括通用汽車、奧迪、本田和日產(chǎn)）正在圍繞 CVT設(shè)計(jì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng) 。 另一種情況下，只有三檔的汽車將以 130公里 /小時(shí)的速度在公路上飛馳，但在起動(dòng)后，幾乎沒(méi)有加速度，而且不能爬坡。 車輛運(yùn)行過(guò)程的自動(dòng)變速一直是人們追求的目標(biāo)，也是目前汽車技術(shù)發(fā)展到高級(jí)階段的標(biāo)志。 隨著全球能源危機(jī)的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國(guó)政府及汽 車企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能和減排是未來(lái)汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展小排量 汽車 （如圖 所示） 將是解決這技術(shù)難點(diǎn)的最佳途 徑 。 微型 轎車已經(jīng)朝著高性能，高普及，低價(jià)格化 發(fā)展 ， 因此 需要 開發(fā) 出 一種新型的 無(wú)級(jí)變速器 ，響應(yīng)國(guó)家政策 。因此，車輛無(wú)級(jí)變速器具有節(jié)油、操縱方便、行駛舒適等特點(diǎn)。但汽車不會(huì)立即響應(yīng)。 CVT 在爬山時(shí)同樣高效。 1) 摩擦式無(wú)級(jí)變速器 變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是利用主、從動(dòng)元件 (或通過(guò)中間元件 )在接觸處產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行傳動(dòng)，并通過(guò)改變接觸處的工作半徑實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的。其工作原理也是利用傳動(dòng)左右兩側(cè)與錐盤接觸所產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行傳動(dòng)，并通過(guò)改變兩錐盤的軸向距離以調(diào)整他們與傳動(dòng)帶的接觸位置和工作半徑，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速 .其中需要格外敘述的是在汽車行業(yè)中應(yīng)用廣泛的金屬帶無(wú)級(jí)變速器。 V 型膠帶傳動(dòng)是由帶的張緊力來(lái)產(chǎn)生摩擦力，并通過(guò)帶的拉力來(lái)傳遞動(dòng)力。有的是為獲得恒定的工作速度或張力，需要調(diào)節(jié)速度者 (如端面切削機(jī)床加工時(shí)需保持恒定的切削線速度，電工機(jī)械中的繞線機(jī)需保持恒定的卷繞速度，紡織機(jī)械中的漿紗機(jī)及輕工機(jī)械中的薄膜機(jī)需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以保持有恒定的張力等 )。它的研制在國(guó)外己經(jīng)有百余年的歷史了，初始階段由于受到條件的限制，進(jìn)展緩慢。直到 80年代中期以后，大量引進(jìn)國(guó)外各種先進(jìn)設(shè)備，隨著工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化以及自動(dòng)流水線的迅速發(fā)展，對(duì)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器品種、規(guī)格和數(shù)量方面 的需求都有了大幅度增加。進(jìn)入 20世紀(jì) 90年代，汽車工業(yè)對(duì)無(wú)級(jí)變速器技術(shù)的研究開發(fā)日益重視，特別是在微型汽車中，無(wú)級(jí)變速技術(shù)被認(rèn)為是汽車業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 帶式無(wú)級(jí)變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉、不需潤(rùn)滑及可以緩沖吸振等特點(diǎn)，是機(jī)械無(wú)級(jí)變速器中應(yīng)用最廣泛的一種變速器。 V 型金 屬帶式 無(wú)級(jí) 變速傳 動(dòng)， 最早是 由荷蘭 VanDoorne39。 圖 帶式無(wú)級(jí)變速器原理圖 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX8 帶式傳動(dòng)根據(jù)傳動(dòng)帶的形狀不同可以分為平帶無(wú)級(jí)變速器和 V帶無(wú)級(jí)變速器兩種類型 .在平帶的無(wú)級(jí)變速器中，帶輪為圓錐狀，利用平帶沿帶輪的軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)變速，這種變速方式調(diào)速范圍較小，傳遞功率不大，變速器外形尺寸較大。 2) 雙帶輪變速方式 這種變速方式采用了兩個(gè)帶輪槽寬度均可變化的帶輪，其中一個(gè)是裝有壓緊裝置的變速帶輪，另一個(gè)帶輪裝有調(diào) 節(jié)機(jī)構(gòu)，可調(diào)節(jié)帶輪兩錐盤的距離，故稱圖中的下帶輪為調(diào)速帶輪。 3) 中間帶輪變速方式 在原動(dòng)機(jī)和從動(dòng)機(jī)上分別安裝的主、從動(dòng)帶輪均為普通帶傳動(dòng)中的固定帶輪，在主從動(dòng)帶輪之間設(shè)一中間變速帶輪裝置。 4) 調(diào)節(jié)帶輪軸向位置實(shí)現(xiàn)變速的方式 調(diào)節(jié)主、從動(dòng)帶輪圓錐盤的軸向位置與槽寬，即可改變輪與帶的接觸位置和工作半徑，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 由于帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)性能很接近于汽車所需要的理想的恒功率特性，所以多年來(lái)一直吸引著人們?nèi)ふ议_發(fā)新型的汽車用帶式無(wú)級(jí)變 速器。常用減速器減速比為 ai =5，所以總的傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比為t a bi i i??=～ 。然而，改變 V帶的工作直徑方式，除改變兩 個(gè)半輪之間的軸向位置外，還可以利用分體式帶輪的分體徑向移動(dòng)。 1) 帶輪分體 帶輪分體下端是燕尾狀結(jié)構(gòu)，能沿錐體上的燕尾槽自 由滑動(dòng)，并且被錐體 帶動(dòng) (或者帶動(dòng)錐體 轉(zhuǎn)動(dòng) )， 分體帶輪由五個(gè)帶輪分體與一個(gè)錐體構(gòu)成 。 同時(shí)錐體通過(guò)花鍵軸作用實(shí)現(xiàn)輸入或輸出扭矩，進(jìn)行動(dòng)力傳輸 。 工作原理 如圖 ，通過(guò) 花鍵軸 3帶動(dòng)主動(dòng) 錐體 1轉(zhuǎn)動(dòng)， 利用錐體 1和分體帶輪 2的 燕尾槽 配合 ， 通過(guò)支架向右 推動(dòng) 錐體 1，由于 分體扇形塊 軸向位置不變， 錐體 1相對(duì)帶輪處的運(yùn)動(dòng)半徑逐漸增大， 則分體帶輪 沿錐體 1上的徑向滑道向 外膨脹 ，以此增大帶輪的工作直徑 .同時(shí)，從動(dòng)分體帶輪內(nèi)的錐體 在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也 軸向移動(dòng)， 從而 推動(dòng) 軸向位置不變 從動(dòng)分體帶輪 ，分體沿錐體上的徑向滑道向內(nèi)收縮。如圖 ，當(dāng)帶輪分體在錐體 的最右端時(shí)，變 速比為 。帶輪、傳動(dòng)帶及負(fù)載 率不同，變速器 滑動(dòng)率 ? 不同。 又 dP =12KW,選取有效寬度制窄 V帶帶型為 SPA 型 ，由于窄 V帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了其具 有較高的承載能力，較長(zhǎng)的使用壽命，適應(yīng)載荷變化大，變化頻率高等特點(diǎn)。 錐體及分體設(shè)計(jì) 在新型帶傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器中，由于錐體和分體共同構(gòu)成帶輪的直徑，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)選取合適的錐體直徑和分體高度。圖中的槽尺寸按燕尾槽選取，槽口尺寸為 8mm，槽底尺寸為 15mm，角度為方便計(jì)算取 060 (標(biāo)準(zhǔn)值為 ?55 )，槽 高 度為 7mm，分體個(gè)數(shù)為 5個(gè)，同樣槽的個(gè)數(shù)也為 5個(gè)，這樣得到錐體小端的最小直徑為 50mm。 ? ? ? ? 2120 1 202 24do ddL a d d a? ?? ? ? ? () 傳動(dòng)比為 260mm, 130mm； ? ? ? ? 2120 1 202 24do ddL a d d a? ?? ? ? ?= 傳動(dòng)比為 1時(shí)的帶輪直徑分別為 , ； ? ? ? ? 2120 1 202 24do ddL a d d a? ?? ? ? ?= 傳動(dòng)比為 160mm,200mm ? ? ? ?120 1 2 02 24do ddL a d d a? ?? ? ? ?= 按最大計(jì)算帶長(zhǎng)度選取標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)度，取 Ld=1400mm，最終選取帶的型號(hào)為 SPA1400 (GB 1273091) their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX20 圖 不同長(zhǎng)度時(shí)帶長(zhǎng)度選 取計(jì)算 傳動(dòng)比為 1時(shí)的帶輪直徑的計(jì)算過(guò)程如下 : 設(shè)變量 x, y, K, L，如圖 : 由三角形相似可列方程 : 50L K XL? ? 35KYL? () 又傳動(dòng)比為 1處兩帶輪長(zhǎng)度相等 : 2 160 2 130XY? ? ? () 將式 ()代入式 ()中得 : 131 0 0 1 6 0 7 0 1 3 0 17L K K KL L L? ? ? ? ? ? 4 2 0 05 0 1 5 0 1 7 1 7KX L??? ? ? ? ????? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX21 1 3 4 5 53 5 3 5 1 7 1 7KY L? ? ? ? 所以傳動(dòng)比為 1處帶輪直徑為 : 4552 1 3 0 1 8 3 .5 317d ? ? ? ?mm 圖 傳動(dòng)比為 1時(shí)的帶輪直徑計(jì)算 3) 實(shí)際軸間距 : 00 1 4 0 0 1 4 2 2 . 84 0 0 3 8 8 . 622ddLLa a m m? ?? ? ? ? ? 4) 小帶輪包角： 0 0 0 0211 2 6 0 1 3 01 8 0 5 7 . 3 1 8 0 1 6 0 . 8 33 8 8 . 6dda? ? ?? ? ? ? ? ? 這里的小帶輪包角用直徑相差較大的兩個(gè)帶輪進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)閹л?their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX22 直徑相差大的帶傳動(dòng)中小帶輪包角較小。 5) 單根 V帶的基本額定功率 用傳動(dòng)比為 的小帶輪進(jìn)行選取 :d=130mm， v=5000rpm ，根據(jù)選取帶河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX23 查表 159i[2]得 0 KW? ,傳動(dòng)比不為 1， 0 KW?? 。輸出軸錐體尺寸 :大端直徑 120mm，小端直徑 50mm，長(zhǎng)度與輸入軸錐體相同，錐度角 為 。 帶輪分體具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)帶輪零件圖 。為方便設(shè)計(jì)，輸入與輸出軸都取相同直徑，取上面計(jì)算兩者大的一個(gè)計(jì)算得 d =? (1+5%)=，選取 20mm 作為軸的最小尺寸。在推力軸承的選型表里選取標(biāo)準(zhǔn)值。39。 先分析上面部分 : 豎直方向受力平衡 ： sin co sQF F N???? （ ） 且摩擦力 : F fN? () f 為摩擦系數(shù)，錐體材料、分體材料為鋼，查表 110[6]取 f =。 軸向尺寸確定 花鍵軸的結(jié)構(gòu)尺寸 見(jiàn)花鍵軸零件圖 ，為了節(jié)省材料和增加加工的便利性，在工作時(shí)花鍵軸中鍵的長(zhǎng)度為錐體鍵槽長(zhǎng)度的 80%，所以總的花鍵軸鍵工作長(zhǎng)度為 256mm，而錐體花鍵 孔 長(zhǎng)度為 160mm。 按彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度 畫出軸的力學(xué)模型 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX30 圖 軸的力學(xué)模型 求軸扭矩、支反力 扭矩 : T=9550 310Pn? （ ） 式中 P— 傳遞功率， 10KW。 ? ? ? ?221caM W ???????? （ ） 式中 ? 一由于轉(zhuǎn)矩變化規(guī)律未知，按脈動(dòng)循環(huán)變化處 理，取 ? = ； W 為 材 料 抗 彎 截 面 系 數(shù) ， 對(duì) 于 花 鍵 處 ，? ?? ?D zbdDdDdW 32 22 ???? ? ， z為花鍵齒數(shù)；代人 D=32mm， d=28mm， their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX32 最后求得 W = 3mm ，而 ? ?1?? =60 aMP ， 最后求得： ca? =13 aMP ? ?1?? 滿足設(shè)