【文章內(nèi)容簡介】 因此在自動變速器占有率約4以下。近年來經(jīng)過各大汽車公司的大力研究，情況有所改善。CVT將是自動變速箱的發(fā)展方向?！　鴥?nèi)目前有多款車型裝備了CVT，如東風(fēng)日產(chǎn)天籟、軒逸、奇駿等全系列車型，一汽大眾奧迪，廣汽本田飛度，南汽菲亞特西耶那、帕力奧，奇瑞旗云等。CVT的工作原理CVT (Continuously Variable Transmission) 即無級變速器，是能在保持發(fā)動機(jī)的低油耗和低轉(zhuǎn)速的同時連續(xù)無級改變速比的變速器。 CVT技術(shù)目前只能用在小排量汽車上的，而各個汽車廠商針對CVT都有了不同的叫法，當(dāng)然也會根據(jù)他們自己情況作出改動啦，比如本田就叫eCVT，而日產(chǎn)日產(chǎn)則稱為Hyper CVT。 人們平時乘車時所關(guān)心的是油耗、動力以及車的駕駛性能。但是對發(fā)動機(jī)來說，油耗、動力、駕駛性能有其各自最佳轉(zhuǎn)數(shù)范圍。發(fā)動機(jī)的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)試范圍是扭矩曲線的峰值部分，通常也是指發(fā)動機(jī)的高速領(lǐng)域。但另一方面，油耗也是有其最佳 圍的。不知大家是否聽說過合理油耗駕駛一詞。當(dāng)車在高速路上以時速 80km 行駛時并且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速保持在 2500 轉(zhuǎn)左右，半油門狀態(tài)時，即維持了最小限度的馬力又不浪費(fèi)汽油的高效率發(fā)揮，此時發(fā)動機(jī)處於最佳運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。如果以此狀態(tài)在一般路面上行駛的油耗也能令人滿意，但是，對於裝配了只有5檔變速器的汽車來說，這是相當(dāng)困難的問題。解決此問題的最好方式就是使用CVT (無級變速器) 。CVT可以在維持最佳油耗下的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的同時實(shí)現(xiàn)無變檔的連續(xù)變速。而且，CVT在提高發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到發(fā)揮最佳功率的 圍時，可以選擇全功率狀態(tài)下的行駛。普通車在傾斜路面上行駛，會發(fā)生3檔時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)過高，4檔時馬力不足的尷尬局面。而自動變速的車輛，變速箱會在3檔4檔之間往返，車子的變速處於不穩(wěn)定的狀態(tài)。安裝了CVT的話，在保持發(fā)動機(jī)的最佳動力領(lǐng)域的同時可實(shí)現(xiàn)無級變速，使駕駛者能夠真正享受輕松駕駛的感受。  只有在提高發(fā)動機(jī)動力的情況下，才能夠?qū)崿F(xiàn)全動力的駕駛。例如在盤山路上，就會出現(xiàn)用3檔發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)過高，用4檔動力不足的現(xiàn)象。這就是使用自動變速器 (AT) 的車輛自動改變檔位而處於不穩(wěn)定的狀態(tài)。CVT可以在保持發(fā)動機(jī)輸出動力的整個范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)動力的無級傳遞，從而實(shí)現(xiàn)順暢駕駛。 通常的自動變速器是有檔變速，通過幾個齒輪來決定變速比。CVT是通過改變2個滑輪的槽的寬度而實(shí)現(xiàn)變速比的無級次改變，從而可以按駕駛的狀況得到最佳驅(qū)動力。通常這2個滑輪受到的力量非常大，通過改變2個滑輪的槽的寬度，使加在滑輪上的鋼帶的輸入軸/輸出軸的各直徑間實(shí)現(xiàn)無級連續(xù)變化，按各種狀況選擇最佳的變速比行駛，就像帶有變速器的自行車的齒輪變成無級變速齒輪一樣。由於是無級變速，在換檔時完全沒有變速的沖擊，行駛非常平穩(wěn)。通常的4檔AT轎車是將4個檔的齒輪按行駛狀態(tài)進(jìn)行變速。而CVT是無級變速，所以不會出現(xiàn)上坡時檔位在3檔、4檔之間來回變化的情況。這種無齒的變速器，實(shí)現(xiàn)了扭矩的零損失傳遞，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)有力的行駛，對於汽車工業(yè)是一個巨大的貢獻(xiàn)。 全電子控制提高了駕駛性能并同時降低了油耗。一般CVT的變速控制、油壓控制、固定控制全部由電子控制，從而實(shí)現(xiàn)了按駕駛情況選擇速比的最佳選擇。 由於傳統(tǒng)的CVT采用的是沒有增大扭矩作用的電磁離合器，在起步時缺乏強(qiáng)有力的扭矩，所以起步加速性較差。CVT采用了液壓變矩器，其增加扭矩的作用使起步加速性能有很大的提高。液壓變矩器的超低扭力使傳統(tǒng)CVT所不擅長的斜坡起步、倒車入庫等性能也得到了提高。它的內(nèi)部并沒有傳統(tǒng)變速箱的齒輪傳動結(jié)構(gòu)，而是以兩個可改變直徑的傳動輪，中間套上傳動帶來傳動?；驹硎菍鲃訋啥死@在一個錐形帶輪上，帶輪的外徑大小靠油壓大小進(jìn)行無級的變化。起步時，主動帶輪直徑變?yōu)樽畲笾睆?，而被動帶輪變?yōu)樽钚。瑢?shí)現(xiàn)較高的傳動比。隨著車速的增加和各個傳感器信號的變化，電腦控制系統(tǒng)來斷定控制兩個帶輪的控制油壓，最終改變帶輪直徑的連續(xù)變化，從而在整個變速過程中達(dá)到無級變速。 　　而錐形帶輪之間的傳動帶，在過去的一段時間，由于材質(zhì)的原因，所受的拉力有限，所能承受的扭矩有限，只能用在摩托車式小排量車上。近些年來，隨著材料技術(shù)、加工工藝的不斷提高，生產(chǎn)出特殊材料制造的剛制傳動帶和錐型帶輪。徹底實(shí)現(xiàn)了大功率、大扭矩轎車的要求。 CVT最大的特點(diǎn)是無級控制輸出的速比，在行駛中達(dá)到行云流水的感覺，從而沒有了換檔的感覺。乘員感覺不到換檔沖擊，動力銜接連貫。這樣CVT在行駛時增加了舒適性，加速也會比自動變速器快。CVT系統(tǒng)主要包括主動輪組、從動輪組、金屬帶和液壓泵等基本部件。金屬帶由兩束金屬環(huán)和幾百個金屬片構(gòu)成。主動輪組和從動輪組都由可動盤和固定盤組成，與油缸靠近的一側(cè)帶輪可以在軸上滑動，另一側(cè)則固定?？蓜颖P與固定盤都是錐面結(jié)構(gòu)，它們的錐面形成V型槽來與V型金屬傳動帶嚙合。發(fā)動機(jī)輸出軸輸出的動力首先傳遞到CVT的主動輪，然后通過V型傳動帶傳遞到從動輪，最后經(jīng)減速器、差速器傳遞給車輪來驅(qū)動汽車。工作時通過主動輪與從動輪的可動盤作軸向移動來改變主動輪、從動輪錐面與V型傳動帶嚙合的工作半徑，從而改變傳動比。可動盤的軸向移動量是由駕駛者根據(jù)需要通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)主動輪、從動輪液壓泵油缸壓力來實(shí)現(xiàn)的。由于主動輪和從動輪的工作半徑可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了無級變速。 　　在金屬帶式無級變速器的液壓系統(tǒng)中，從動油缸的作用是控制金屬帶的張緊力，以保證來自發(fā)動機(jī)的動力高效、可靠的傳遞。主動油缸控制主動錐輪的位置沿軸向移動，在主動輪組金屬帶沿V型槽移動，由于金屬帶的長度不變，在從動輪組上金屬帶沿V型槽向相反的方向變化。金屬帶在主動輪組和從動輪組上的回轉(zhuǎn)半徑發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)速比的連續(xù)變化。 　　汽車開始起步時，主動輪的工作半徑較小，變速器可以獲得較大的傳動比，從而保證驅(qū)動橋能夠有足夠的扭矩來保證汽車有較高的加速度。隨著車速的增加，主動輪的工作半徑逐漸減小，從動輪的工作半徑相應(yīng)增大，CVT的傳動比下降，使得汽車能夠以更高的速度行駛。167。 菱錐無級變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)菱錐變速器的輸入軸與輸出軸位于同一軸線上，采用了中間體并列分流的傳動結(jié)構(gòu)，因而結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、單位體積的承載能力大。 菱錐的形狀是對稱的，兩側(cè)椎體的接觸母線A和B平行，而且相對于輸入和輸出軸傾斜安裝。因?yàn)閬砹忮F與主動輪和外環(huán)的連線在變速及運(yùn)轉(zhuǎn)過程中始終與母線A、B垂直，所以主動輪和外環(huán)作用在菱錐上的壓緊力、互相抵消，菱錐及其心軸不受彎曲力矩作用。這樣，菱錐心軸和菱錐之間的滾針軸承幾乎沒有磨擦損失。圖351是菱錐裝在支架上的情況。 菱錐母線與水平軸線之間的交角很小，通常取=，因輸入和輸出軸的軸承上受到的軸向力很小，僅為法向總壓緊力的1/8,因此，傳遞大功率時軸承負(fù)載不嚴(yán)重。 采用了兩套鋼球V形槽自動加壓裝置，保證了傳動件不會受到不必要的、過大的預(yù)壓緊力，為提高傳動效率與壽命有利。由于加壓裝置的槽升角較大（輸入側(cè)=、輸出側(cè)），而摩擦副處所需的軸向壓緊力又較小，因此加壓裝置的動作特別靈敏，抗沖擊能力也較強(qiáng)。由于結(jié)構(gòu)對稱，變速器可以正反轉(zhuǎn)。它靠散熱片散熱降溫，并提高殼體剛性。目前，國外生產(chǎn)的中小型菱錐無級變速器（10kW）是與電動機(jī)直接聯(lián)接的，傳動部分靠飛濺潤滑；而較大功率者（10kW以上）則有風(fēng)扇冷卻，并用油泵進(jìn)行強(qiáng)迫潤滑。油泵的排油端裝有高靈敏度流量開關(guān)，當(dāng)排油量下降時，它立即使主電機(jī)停止。為了適應(yīng)大起動轉(zhuǎn)矩和沖壓負(fù)載的條件，在電機(jī)與變速器之間裝有磁粉離合器。菱錐變速器的安裝形式有立式和臥式兩種，可根據(jù)需要選用。167。 菱錐無級變速器的變速原理ω3P3T3T3P302r23r21δδbLH(b)(a)αβd1d3d213r23r21r23r21ω1ω3O2O2O2ω2T3 P3ω2 圖21菱錐式無級變速器原理圖21為一種型式的菱錐式無級變速器。輸入軸1的轉(zhuǎn)速為ω1，菱錐2被壓緊在輸入與輸出軸端部的環(huán)狀空間之間，菱錐2的軸線與輸入軸1的軸線之間的夾角為α，菱錐2繞自身的軸線轉(zhuǎn)動，菱錐2的水平位置由位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。，菱錐2的接觸半徑為r21；，菱錐2的接觸半徑為r23。(b)的尺寸關(guān)系得r2r23的函數(shù)式分別為r21＝(L－b－H)tanδ，r23＝btanδ，L、H為結(jié)構(gòu)常數(shù)，b為自變量。設(shè)菱錐2作無相對滑動的相對滾動， ω1＝ω2 r21， ω3＝ω2 r23，則輸出軸3的轉(zhuǎn)速ω3與傳動比i13分別為當(dāng)菱錐2在水平方向移動（在垂直方向也產(chǎn)生附加的移動）時，輸出軸的轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。該種無級變速器傳遞的功率可達(dá)37 KW，～，～7之間。設(shè)PT3分別表示輸出軸3的功率與轉(zhuǎn)矩。圖22為菱錐在支架上的分布；圖23示為菱錐無級變速器的兩種結(jié)構(gòu)，變速器的主要元件是主動輪菱錐4和外環(huán)8。菱錐一般為3～8個圓周方向均布支撐在支架11上。鋼球V形槽加壓裝置2的加壓盤用鍵聯(lián)接在輸入軸1上，而主動輪3則滑套在軸1上，輪3在加壓裝置的作用下以適當(dāng)?shù)膲毫εc菱錐接觸，菱錐4又始終與外環(huán)8保持接觸。外環(huán)8與從動輪6之間也是用鋼球V形槽式加壓裝置聯(lián)接的。因此，動力由軸1輸入經(jīng)自動加壓裝置2傳給3，再依靠摩擦力的作用，經(jīng)菱錐外環(huán)輸出側(cè)加壓裝置7和從動輪6而傳遞到輸出軸5上。由于菱錐變速器是升、降變速型的，所以采用了兩套自動加壓裝置，各傳動副之間的壓緊力是與負(fù)載成正比變化的，因而不會打滑。啟動時的壓緊力是由預(yù)壓彈簧提供的。圖22 支架分布圖23無級變速機(jī)的兩種結(jié)構(gòu) 調(diào)速時，滑動齒輪（螺桿）10，通過支架11上的齒條（螺母）使支架11作水平軸向移動，而菱錐4則在隨支架作水平移動的同時，還自動地沿菱錐心軸作相對滑動，使菱錐兩側(cè)椎體的工作直徑發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。圖24是輸出轉(zhuǎn)速最低和最高時，菱錐與主、從動輪的相對位置。調(diào)速是在運(yùn)動過程中進(jìn)行的。圖24 高低速輸出軸第三章 菱錐無級變速器部分零件的設(shè)計與計算167。 菱錐與主動輪結(jié)構(gòu)尺寸的計算結(jié)構(gòu)見圖31圖31菱錐結(jié)構(gòu)尺寸查［1］表310 因?yàn)?12，則、則 =1750 r/min , =146r/min 因=1000r/min,當(dāng)≠1500r/min時,查［1］35 =則 計算功率 =P/=3/=查［1］表 312，變速器型號取K10表 3 13，得菱錐工作高度h= 63mm,主動輪工作直徑=124,外環(huán)工作直徑=252mm ，接觸線長度b=3mm，主動輪接觸圓弧半=， 又=124mm，所以==60mm167。菱錐心軸傾斜角=，錐頂半角=菱錐母線與水平軸線的交角==菱錐長度L=2hsin≈80mm, 最大直徑=hsec≈80mm,最小直徑=hseccos2= 由于表313所推薦 ≠ 及≠故 菱錐的工作直徑=≈24mm=≈78mm菱錐母線有效工作段長度S=≈45mm菱錐沿心軸方向移動量 =≈7mm支架水平移動量 ≈38mm支架凸緣間距 ,其中 =3～5mm極限位置時，菱錐端面與凸緣間的間隙，通常取C=3～5mm,此時取C=5mm，則 =108mm.菱錐孔徑取=14mm.167。 傳動件有關(guān)尺寸的校核= = =， ========菱錐的轉(zhuǎn)速 = =167。 加壓裝置有關(guān)尺寸的計算：鋼球式自動加壓裝置它由加壓盤4，加壓鋼球3，保持架2，調(diào)整墊圈7，蝶形彈簧6和摩擦輪與加壓盤相對端面上各有的幾條均布的V行槽。每個槽內(nèi)有一個鋼球，中間以保持架2保持鋼球的相對位置。摩擦輪與加壓盤之間還有預(yù)壓碟行彈簧并襯以調(diào)整墊圈。改變調(diào)整墊圈的厚度，即可調(diào)整彈簧的變形量及預(yù)壓力。如下圖下圖31所示 圖31 鋼球V行槽式加壓裝置鼓形滾子中心圓直徑 ,取84mm 式中D1——錐輪直徑。 加壓盤V行槽的槽傾角 式中 ——錐輪錐頂半角； f—— 錐輪與鋼球的摩擦系數(shù)。 鼓形滾子直徑 ,取12mm 鼓形滾子個數(shù) =6 ， f=～槽傾角 = 取= 輸出側(cè)加壓裝置 鋼球中心圓直徑 取=270 mm 鋼球直徑為，個數(shù)為 ，則=14mm, =6 槽傾角 = 取= 最大接觸應(yīng)力的驗(yàn)算 由于按表推薦之與值小于按公式計算所得到的數(shù)值，而且與均未取理論計算值，故應(yīng)進(jìn)行允許傳動功率［N］或最大接觸應(yīng)力的驗(yàn)算。在設(shè)計時只需進(jìn)行一項(xiàng)即可。 接觸點(diǎn)曲率半徑====h=63==mm=mm正壓力=N=N最大接觸應(yīng)力的驗(yàn)算=192=192==192=192=許用接觸應(yīng)力查［3］ 取材料為GCr15,取［］=2300MPa經(jīng)驗(yàn)算，、均小于［］，符合要求。167。 輸入、輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：輸入軸： n=1000r/min,P=3Kw，根據(jù)查表153，選用45鋼，調(diào)度處理取輸出軸的最小直徑顯然是它裝聯(lián)軸器處軸的直徑，據(jù)此選聯(lián)軸器型號計算轉(zhuǎn)矩 ,查表141，取=T=950000=28650Nmm=37245 Nmm由于， n ［n］,因有鍵存在，軸的尺寸需加大3%～5%，查［6］表114～1114 彈性柱銷選LX2，其孔徑取28mm,則最小軸徑段取28mm,公稱轉(zhuǎn)矩和許用轉(zhuǎn)速分別為560 Nm,6300r/min。選長系列，L=62mm,則軸的長度取58mm,為了壓在聯(lián)軸器上，查［5］表94，b=8, h=7,L=30,公差為h8。輸出軸的設(shè)計和輸入軸基本相似。 167。 輸入、輸出軸上軸承的選用深溝球軸承6，根據(jù)尺寸，選d=35,則軸承型號為6180