哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘 要无级变速器特点是采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合传递动力。由于无级变速器可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以它是理想的汽车传动装置。无级变速系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属带（关键所在）和液压泵等基本部件。 主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成，与油缸结合的一侧带轮轴向滑动，另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构，它们的锥面形成V型槽与V型金属带啮合。发动机输出轴输出的动力首先传递到无级变速器的主动轮，然后通过V型传动带传递到从动轮，最后经减速器、差速器传递给驱动轮。工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径，从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要通过控制系统调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。本设计旨在通过对金属带式无极变速器的研究，找到可循的改良方案。关键词 无级变速器；金属带式无极变速器；无级变速器设计AbstractCharacteristics of continuously variable transmission belts and work with a diameter of variable from the wheel fit transfer of power. Due to the continuous change of continuously variable transmission can implement the ratio in order to get the best match of transmission and engine condition, improving vehicle fuel economy and power, improve the operating convenience of drivers and passengers riding comfort, it is an ideal vehicle transmission device. Continuously variable transmission system which includes round group, from the wheel group, the metal with the key and basic components of hydraulic pump. Active Wheel Group and passive Wheel Group is composed of movable and fixed disk, and combine cylinder side with Axial sliding and the other side is fixed. Movable and fixed cone structure, they cone Form V type slot with V - type metal belt mesh. Engine output shaft of output power first delivered to continuously variable transmission for driving wheels, and then by V - belt transmission wheel, the final reducer and differential pass driving wheels. Work by driving wheels with gear of movable to move to change the driving wheels, from the work of V - belt mesh and gear cone radius, thus changing the ratio. Movable plate under Axial movement, which was driven by needs through the control system of active round, from the wheel Hydraulic Pump cylinder pressure to achieve. This is designed by the study of metal V - belt type non - polar transmission, found through improvement scheme.Key words ：CVT ；Metal Belt Continuously Variable Transmission；Continuously Variable Transmission目录摘 要IAbstractII第1章 绪论5 1.1 汽车无级变速器的类型和特点21.1.1 宽V形胶带式无级变速器2 1.1.2 环盘滚轮式无级变速器2 1.1.3 摆销链式无级变速器2 1.1.4 金属带式无级变速器3 1.1.5 CVT汽车能节油的原理5 1.1.6 无级变速器使用的注意事项5 1.1.7 CVT未来的发展趋势61.2 本章小结7第2章 金属带式无极变速器基本工作原理72.1 金属带式无极变速器基本组成92.2 金属带式无极变速器的几何关系和基本参数112.3 金属带式无极变速器传动参数设计152.3.1 输入轴参数设计152.3.2 金属带轮参数设计162.4 本章小结18第3章 金属带式无极变速器传动和承载能力校核193.1 摩擦传动原理和摩擦因数193.1.1 摩擦传动原理193.1.2 摩擦因数203.2 金属带传动的力分析203.2.1 金属带上的作用力即各力的关系203.3 带环的强度计算243.3.1 带环的静强度计算243.2.2带环的疲劳强度计算243.4 本章小结25第4章 金属带式无级变速器的匹配设计264.1 汽车传动系的结构组成与任务264.2 无级变速器运动参数设计264.2.1 变速比错误!未找到引用源。264.2.2 发动机最小燃油消耗特性274.2.3 汽车的、齿轮减速比及无级变速器传动比274.3 本章小结29第5章 双行星轮行星换向机构设计305.1 换向机构组成及工作原理305.2 前进、倒档离合器305.3 双行星轮换挡机构参数设计315.3.1齿轮参数的设计325.4 本章小结35结论36致 谢37附录1 译文错误!未定义书签。附录2 英文参考资料错误!未定义书签。-39-第1章 绪论 随着汽车的普及和各种路况的增多,普通的手动变速器和自动变速器已不能完全满足人们的使用要求，特别是在市区的驾驶当中，手动变速器频繁的换挡不仅麻烦费力而且影响驾驶的安全性；而普通的自动变速器却在油耗方面广为诟病，因此无级变速器便渐渐的进入了人们的视野，而金属带式无级变速器，无论是在使用寿命、动力性、燃油经济性、操纵方便性以及乘坐舒适性方面都有明显的技术优势；此外CVT结构较AT简单，且零部件数目比后者更少，随着大规模地应用生产，其成本将比AT更低。因此对金属带式无级变速器的深入研究及设计改良无论是对提高汽车的驾驶性能还是对汽车尾气的排放的优化都有巨大的实用意义。早在1965年，荷兰的DAF公司就将宽V形胶带式无级变速器应用在微型轿车上，但由于胶带的使用寿命和传递效率低，进而很快就被金属带式无级变速器所取代。最早的金属带式无级变速器是由荷兰VDT公司的Van Doorne发明的，现在金属带式无级变速器的总产量已达到400万台年，发展很快。然而受到金属带传动组件使用强度的限制，现在的金属带式无级变速器大多只能运用在排量在2.0L以下，最大扭矩为250Nm的车辆上。此外它的变速比Ra目前只能达到5.5左右，有效变速范围为20110kmh，还不能完全满足人们使用的需求。因此如何提高金属带式无级变速器金属带的使用寿命、传递效率、所能传递的最大转矩以及它的变速比是今后无级变速器研究和发展的主要方向。1.1 汽车无级变速器的类型和特点1.1.1 宽V形胶带式无级变速器 宽V形胶带式无级变速器是荷兰DAF公司在1965年以前的产品，主要用在微型轿车上，一共生产了80万辆。由于胶带的寿命和传递效率低，进而研究和开发了金属带式无级变速器。1.1.2 环盘滚轮式无级变速器 环盘滚轮式无级变速器是英国Torotrak公司发明的，图1-1是其原理图。运动和动力由输入盘靠摩擦力传递给滚轮，滚轮将运动和动力传递给输出盘。当滚轮在垂直于纸面的轴转动时，滚轮和两个盘环的接触点连续变化，输入和输出盘工作点的回转半径连续变化，实现无极变速传动。图 1-1 环盘滚轮式无级变速器原理图1.1.3 摆销链式无级变速器 摆销链式无级变速器是由德国LUK公司将摆销链用于Audi汽车传动的成功范例。图1-2是摆销链式无级变速器Multitronic的三维剖视图。与金属带式无级变速器不同的是，它将无级变速部分放到低速级，其原因是链传动的多边形效应在高速极时会产生更大的震动、噪声和动态应力。所以在其最新的结构中加装了倒链板以减少震动和噪声。但由于在低速级传动中，要求传递的转矩大，轴向加持力就大，液压系统的油压也就大（大约89MPa），而摩擦盘式离合器所要求的油压又不高，这样液压系统就比较复杂。由此看来，如果能进一步降低多边形效应，将会进一步提高此类传动的性能，简化结构设计，降低成本。图 1-2 Multitronic的三维剖视图1.1.4 金属带式无级变速器 金属带式无级变速器是荷兰VDT公司的工程师Van Doorne发明的，用金属带代替了胶带大大提高了传动的效率、可靠性、功率和寿命，经过3040年的研究，技术已经成熟，并在汽车无级变速器领域占有重要地位。目前金属带式无级变速器的全球总产量已达到了400万台年，发展迅速。 金属带式无极变速器的核心组件是金属带组件。如图1-3所示，金属带组是由912层的钢带环和350400片左右的摩擦片组成,其中钢环组的材料、尤其是制造工艺是最难的，要实现强度高（2000MPa），各层带环之间无间隙配合。金属带式无级变速器的变速原理如图1-4所示，主、从动两对锥盘夹持金属带，靠摩擦力传动运动和转矩。主、从动锥盘的活动锥盘的轴向移动使金属带径向的工作半径发生无极变化，从而实现传动比的无极变化，即无级变速。图1-3 金属带组件图1-4 金属带式无级变速器的核心部件1.1.5 CVT汽车能节油的原理 由于汽车的进排气系统的设计是基于空气动力学的，当发动机在最佳转速下工作时，其进气充分，排气彻底，燃烧完全，排放污染最低。但当离开该转速时就会出现进气不充分，排气不彻底，油耗及排气污染增加等问题。 汽车的速度是随机的，而一般的有级变速器（MT和AT）在两档之间是依靠发动机的转速变化来适应车速变化的，因此发动机不能达到其最佳工作状态；无级变速器（CVT）可以使发动机在最佳工作状态下工作，依靠变速器的无级调速来适应汽车的各种速度，因此可使发动机，燃烧最好排放最少，达到节油目的。据国外资料统计