【正文】 performance, and accelerating performance, fuel performance and emission performance is improved. Keywords： Metal belt； Contiuously Variable Transmission； transmission； a type of mechanical friction。 1 第 1章 緒 論 概述 近些年來(lái) ， 汽車技術(shù)有了很大發(fā)展，汽車的性能不斷提高，汽車變速器對(duì)汽車的性能有較大的影響。本設(shè)計(jì)結(jié)合金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，設(shè)計(jì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。s Transmissie 公司（簡(jiǎn)稱 VDT 公司）開(kāi)發(fā)出一種金屬帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器，稱為 VDTCVT（ Continuously Variable Transmission） 。 2021 年，中國(guó)的程乃士教授開(kāi)始研發(fā)無(wú)偏斜曲母線錐盤金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，2021 年研發(fā)無(wú)偏斜復(fù)合母線錐盤金屬帶式無(wú)級(jí)變速器， 2021 年研發(fā)無(wú)偏斜等強(qiáng)共軛曲母線無(wú)級(jí)變速器，并于 2021 年在吉利汽 車公司實(shí)現(xiàn)裝車； 2021 年研發(fā)平盤非對(duì)稱直母線無(wú)偏斜金屬帶式無(wú)級(jí)變速器， 2021 年在眾泰汽車公司實(shí)現(xiàn)裝車。結(jié)合金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，設(shè)計(jì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)迅速、準(zhǔn)確的變速。 2. 提高燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性 采用液力變矩器的無(wú)級(jí)變速器，由于其工作原理是用油作為動(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)差越大，效率越低。 目前據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用 CVT 的汽車比采用AT 的汽車節(jié)油 7%～ 15%。一般的 MT 的傳動(dòng)效率為 97%。 ZF 公司通過(guò)試驗(yàn)測(cè) 3 定汽車在裝備 CVT 后，其有害物質(zhì)的排放量比裝備 4 檔 AT 的汽車減少 10~15%。這樣通過(guò)調(diào)節(jié)速比變化和發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與汽車驅(qū)動(dòng)輪上的功率平衡，就能夠使燃油經(jīng)濟(jì)性與汽車性能達(dá)到最佳水平。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由金屬帶 — 工 作帶輪組和控制系統(tǒng)構(gòu)成，傳動(dòng)零件數(shù)（約 300 個(gè)）遠(yuǎn)少于自動(dòng)變速器（約 500 個(gè)），因此變速器的重量輕，體積小。因此該系統(tǒng)質(zhì)量高，使用可靠，與汽車具有相同的壽命。當(dāng)泄壓時(shí)，活塞靠回位彈簧返回。將其粘在鋼片上，這種材料的特點(diǎn)是多孔、網(wǎng)狀，具有彈性，摩擦因數(shù)高，高壓，高 溫，高圓周速度時(shí)的穩(wěn)定性好。 行星傳動(dòng)是一種常嚙合傳動(dòng)，與定軸式相比，能減少換向的沖擊，使換向平穩(wěn)柔順。金屬傳動(dòng)帶由兩百多個(gè)金屬片和兩組金屬環(huán)組成，每個(gè)金屬片的厚度為 ，在兩側(cè)工作輪擠壓力作用下傳遞動(dòng)力。 在金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的工作過(guò)程中，主、從動(dòng)帶輪的中心距是固定的，根據(jù)傳動(dòng)比的要求，主、從動(dòng)軸上的移動(dòng)錐盤作軸向移動(dòng)，改變帶輪的工作半徑，從而改變傳動(dòng)比。在無(wú)級(jí)變速器系統(tǒng) 6 中，采用機(jī) －液控制系統(tǒng)或電－液控制系統(tǒng)。在汽車起步區(qū)，離合器處于滑轉(zhuǎn)階段，控制系統(tǒng)的目標(biāo)是提供足夠大的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩使汽車起步，直到車速到達(dá) CVT 最大速比時(shí)的對(duì)應(yīng)值。 為了保證對(duì)速比有很好的控制，主動(dòng)液壓缸橫截面積為被動(dòng)缸的 倍，隨具體參數(shù)的變化略有不同。 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的工作原理 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的工作原理 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器是摩擦式無(wú)級(jí)變速器，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力傳到主動(dòng)帶輪上，主動(dòng)帶輪通過(guò)與金屬帶的 V型摩擦片側(cè)邊接觸產(chǎn)生摩擦力，推動(dòng)摩擦片向前運(yùn)動(dòng)，并推壓前一個(gè)摩擦片，在二者之間產(chǎn)生推壓力。所有與從動(dòng)輪接觸的摩擦片，相鄰片之間無(wú)間隙，相互之間有推壓力作用。行星架上裝有三到四對(duì)雙排行星輪，內(nèi)行星輪同時(shí)與中心輪和外行星輪相嚙合，外行星輪同時(shí)與內(nèi)行星輪和內(nèi)齒圈相嚙合。 發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪盤通過(guò)行星架的輸入軸傳遞到行星架上，然后再通過(guò)行星架 蓋和前進(jìn)離合器直接傳遞到變速器的一軸（前進(jìn)狀態(tài)）；或者通過(guò)內(nèi)齒圈和倒檔離合器的固定作用，將動(dòng)力傳遞給兩排行星輪，再傳遞給中心輪，最后傳遞到變速器的一軸（倒檔狀態(tài)），從而實(shí)現(xiàn)汽車的前進(jìn)和倒檔。主、從動(dòng)邊的動(dòng)錐盤的軸向移動(dòng)，使金屬帶 徑向工作半徑發(fā)生無(wú)級(jí)變化，從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的無(wú)級(jí)變化，即無(wú)級(jí)變速。變速器增速與減速對(duì)稱分布時(shí)，主、從動(dòng)輪尺寸相同，變速比 bR 如公式 所示： bR = 2m in2m a x12m in1m a x2m in2m in1m a x1m a x2m inm a x ??????????????????? RRRRRR RRii （ ) 根據(jù)公式 得： bR = ? 因變速器增速與減速對(duì)稱分布采用對(duì)稱調(diào) 速，則根據(jù)公式 可得： ax ?? bRi in ??bRi 2. 帶輪半徑 R、運(yùn)行角 ? 、包角 ? 之間的關(guān)系如公式 、 、 、 所示： ? ? ? ??????????????????????????????????42)(s i nc o s2212112122211RRiARRAhRhRL （ ) 最大運(yùn)行角 bb RRA rr ?? 1a rc s i na rc s i n m in1m a x2m a x ???? （ ) 10 maxrA?? （ ） max? 隨著 bR 的增大而逐漸增大，隨著 A 的增大而逐漸減小。 2. 基本參數(shù) 12 （ 1）模數(shù) nm ：齒輪的模數(shù)在 ～ 之間，取 ?nm mm； （ 2）壓力角 ? ：國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20176。 （ 2）對(duì)中心距進(jìn)行修正 ?cos20 hnZmA ? （ ） 20c os2 os2 210 ????? ?? hn ZmAmm 取整 710?A mm。= 212n2 co s/m ?? ?zd =28/176。139。2 21dr ? 416 ???mm 2. 確定第二級(jí)減速機(jī)構(gòu)齒輪的齒數(shù) （ 1）傳動(dòng)比 ?i ，取 3?nm ， b=21 3 m a xm a x geeA iiTKA ?? () 3 12m a xm a x34 geeA iiTKA ?? 3 % 8 3 ????? ? mm 初 選其為 86mm 由式（ ）齒數(shù)和nh mAZ ?cos2? = 20c os862 ???? 取整為 54?hZ 。 由式（ ）得變位系數(shù)之和 ? ?? ?nt,t43n t a n2 ? ??? invinvzz ???? = ? ?? ? a n2 ????? 所以 ?? ， ???? ? ??? 由式（ ）計(jì)算 ? 精確值： A=43cos2 ??hnZm 所以 ??? ? （ 3）分度圓直徑 由式（ ）得： 433n3 co s/m ?? ?zd =319/176。339。4 ???? drmm 3. 確定主減速 機(jī)構(gòu)齒輪的齒數(shù) （ 1）傳動(dòng)比 ?i ，取 3?nm ， b=21 由式（ ）得： 3 3412m a xm a x56 geeA iiiTKA ?? 3 % ?????? ? mm 18 初選其為 160 mm。 由式（ ）得變位系數(shù)之和 ? ?? ?nt,t65n t a n2 ? ??? invinvzz ???? 19 = ? ?? ? 20tan2 ????? 即： ?? ， ???? ? ??? 由式（ ）計(jì)算 ? 精確值： A=65cos2 ??hnZm 所以 ??? ? （ 3）分度圓直徑 由式（ ）得： 655n5 co s/m ?? ?zd =319/176。539。6 ???? drmm 4. 確定行星齒輪的齒數(shù) （ 1）采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪， 623 ???sC 即 6 個(gè)行星齒輪。= 齒頂高 由式（ ）得： ? ? nan10987 h mhhhh aaaa ????? = 齒根高 由式（ ）得： ? ? nan10987 h mchhhh ffff ?? ????? = 齒全高 由式（ ）得： 21 7fa7 hh ??h =+= 齒頂圓直徑 由式（ ）得： 7a77 2hdda ?? =+2= 8a898 2hddd aa ??? =+2= 10a1010 2hdda ?? == 齒根圓直徑 由式（ ）得： 777 2 ff hdd ?? == 8898 2 fff hddd ??? == 101010 2 ff hdd ?? =+2= 當(dāng)量齒數(shù) 由式（ ）得： 87377v co s/zz ?? ?= 20cos32 3 = 98389v8v c o s/zzz ??? ?= 20cos13 3 = 10931010v co s/zz ?? ?= 20cos66 3 = 滾動(dòng)球鍵 動(dòng)錐盤和定錐盤作軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 滾動(dòng)球鍵在鍵槽里滾動(dòng)，輕松地實(shí)現(xiàn)錐盤的開(kāi)合，調(diào)整傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 22 當(dāng)錐盤移動(dòng)到最小位移時(shí)，兩彈簧卡圈間距離 dL 339。 本章小結(jié) 本章通過(guò)對(duì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，確定了設(shè)計(jì)方案及基本運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并對(duì)影響較大的參數(shù)進(jìn)行了修正，為后續(xù)設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。 （ 4）齒向載荷分布系數(shù) ?HK 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 14198，齒輪裝配時(shí)對(duì)研跑合， ?HK =nn bdb 32 ???????????? （ ） ?HK = bdb 321 ???????????? = 32 ??????????? ? = （ 5）齒間載荷分配系數(shù) ?HK ???b FK tA N/mm 25 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 141102 得， ?HK = （ 6）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) HZ ?? =， ?? ? 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖 14116 得， HZ =39。11 ???? tb dd ? mm os 39。221121t a nZddZddMbabat????? =? ? ???????? ???????????? ??2028212222 ?? = ? ?? ?????? ??? ??? 11nmmDnB MMZ MMZ???? () ? ?111 ??? MMZ B ?? =()= 27 ? ?122 ??? MMZ D ?? =()= 取 BZ =， DZ =1。239。321121t a nZddZddMbabat????? =? ? ???????? ???????????? ??352168 0 95 5 48 1 192143 3 51 8 34 3 2222 ?? = ? ? ???????? ??????????? ???323234242439。 0 4 ????? nnn IIIC = 圓整取 C=7 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查圖 14114 得， VK =。55 ???? tb dd ? mm os 39。 齒面接觸應(yīng)力計(jì)算 1. 對(duì)齒輪 2 進(jìn)行校核 33 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 14180 得： uudbFZZZZKKKKZ