金属带式汽车无级变速器传动机构设计毕业论文.docx
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金属带式汽车无级变速器传动机构设计毕业论文
摘要
在具有广阔的发展前景和市场空间的汽车行业中，车辆技术也得到较快的发展。
金属带式无级变速器是一种新型的机械摩擦式无级变速器，具有承载能力强、效率高、平稳性好、环保节能等优良的传动特性，特别适用于需要传递中大功率而又需无级调速的场合。
本设计是基于现代人们对汽车性能的更高要求，鉴于国内外专家对无级变速器的研究与分析，结合金属带式无级变速器的现状和发展趋势、基本结构、传动原理、性能特点，主要以其在轿车中的应用，设计金属带式无级变速器的传动机构，根据对设计参数的分析，对整个无级变速器的各级传动部分的传动方式进行详细的设计，包括主、从动带轮；主、从动锥盘；中间减速机构，使其与传统的变速器相比，耐用性能、加速性能、燃油性能以及排放性能都得到改善。
关键词：
金属带；无级变速器；传动机构；机械摩擦式；主、从动锥盘；中间减速机
构
I
ABSTRACT
Inabroaddevelopmentprospectsandmarketspaceintheautoindustry,vehicletechnologyhasalsobeendevelopedquickly.Metalbelttypevariatorisanewtypeofmechanicalfrictiontypevariator,highbearingability,highefficiency,energysavingandsteadiness,goodenvironmentprotectionfinetransmissioncharacteristics,especiallysuitableforhighpowerandinneedtopasstosteplessspeedregulationoccasion.
Thisdesignisbasedonthemodernpeopletoanautomobileperformancehigherrequest,inviewofthefactthatthedomesticandforeignexpertstovariator'sresearchandtheanalysis，combinedwiththemetalbelttypecontinuouslyvariabletransmissionofthestatusanddevelopmenttrends,thebasicstructure,transmissionprinciple,performancecharacteristics.Accordingtoitsapplicationincars,completedthedesignofmetalbeltCVTtransmission,basedonthedesignvariable'sanalysis,thetransmissionpartatalllevelsofdetaildesigntransmissionmode,,includingmaster,drivenpulleys;Lord,drivencone-disk;intermediatedecelerationinstitutionsandcomparedwiththetraditionaltransmission,durableperformance,andacceleratingperformance,fuelperformanceandemissionperformanceisimproved.
Keywords：
Metalbelt；ContiuouslyVariableTransmission；transmission；atypeofmechanicalfriction;lord,drivencone-disk;ntermediatedecelerationinstitutions
II
黑龙江工程学院本科生毕业设计
摘要.........................................................................................................................................
I
Abstract................................................................................................................................
II
第1章绪论
.......................................................................................................................
1
1.1
概述..........................................................................................................................
1
1.1.1
金属带式无级变速器的发展.......................................................................
1
1.1.2
金属带式无级变速器的优点.......................................................................
2
第2章金属带式无级变速器传动的基本原理......................................................
4
2.1
金属带式无级变速器的基本组成..........................................................................
4
2.1.1
起步离合器...................................................................................................
4
2.1.2
行星齿轮机构...............................................................................................
5
2.1.3
无级变速机构...............................................................................................
5
2.1.4
控制系统.......................................................................................................
5
2.1.5
中间减速机构...............................................................................................
7
2.2
金属带式无级变速器的工作原理..........................................................................
7
2.2.1
金属带式无级变速器的工作原理...............................................................
7
2.2.2
离合器换向机构的工作原理.......................................................................
7
2.3
本章小结..................................................................................................................
7
第3章基本数据选择.....................................................................................................
9
3.1
主要技术指标..........................................................................................................
9
3.1.1
基本参数.......................................................................................................
9
3.2
齿轮相关数据的计算............................................................................................
11
3.2.1
齿轮参数.....................................................................................................
11
3.2.2
各齿轮齿数及参数分配.............................................................................
12
3.3
滚动球键................................................................................
错误！
未定义书签。
3.4
本章小结................................................................................
错误！
未定义书签。
第4章齿轮校核............................................................................
错误！
未定义书签。
4.1
齿轮材料的选择原则............................................................
错误！
未定义书签。
4.2
计算各轴的转矩....................................................................
错误！
未定义书签。
4.3
轮齿强度计算........................................................................
错误！
未定义书签。
4.3.1
齿面接触强度参数计算.............................................
错误！
未定义书签。
4.3.2
齿面接触应力计算.....................................................
错误！
未定义书签。
4.3.3
轮齿弯曲强度计算.....................................................
错误！
未定义书签。
4.4
各齿轮受力计算....................................................................................................
22
4.5
本章小结................................................................................................................
23
第5章轴及轴上支撑件的校核................................................................................
24
5.1
轴的工艺要求........................................................................................................
24
5.2
轴的强度计算........................................................................................................
24
5.2.1初选轴的直径.............................................................................................
24
5.2.2轴的强度验算.............................................................................................
25
5.3
轴承的选择及花键的可靠性分析.......................................................................
33
5.4
本章小结................................................................................................................
35
结论......................................................................................................................................
36
参考文献............................................................................................................................
37
致谢......................................................................................................................................
39
附录A..................................................................................................................................
40
附录B..................................................................................................................................
49
黑龙江工程学院本科生毕业设计
第1章绪论
1.1概述
近些年来，汽车技术有了很大发展，汽车的性能不断提高，汽车变速器对汽车的
性能有较大的影响。
目前，自动变速器技术已经很成熟，但是，现在应用的自动变速
器基本上都是有级变速器，对汽车无级变速器还处在研究、实验阶段。
在欧洲的发达
国家已经有很多大的汽车制造商把无级变速器应用于轿车，节能减排已经成为世界对
于汽车的一种追求，在我国汽车无级变速器的研究更是处于起步阶段。
设计一种能够适用于轿车的机械无级变速器已经显得越来越重要。
本设计结合金
属带式无级变速器，设计金属带式无级变速器的传动机构。
根据对设计参数的分析，
对整个无级变速器的各级传动部分的传动方式进行详细的设计。
1.1.1金属带式无级变速器的发展
由于内燃机工作特性的限制，为了发挥内燃机的能力和降低油耗，人们采用了变速器，而最佳的选择是无级变速器。
二十世纪七十年代中期，荷兰VanDoorne'sTransmissieB.V公司（简称VDT公司）
开发出一种金属带式无级自动变速器，称为VDT-CVT（ContinuouslyVariable
Transmission）。
这种无级自动变速器克服了以前其它传动形式的缺点，实现了真正意义上的无级变速传动。
VDT-CVT自1987年商品化以来，到目前为止，世界上几乎所有的汽车生产厂家，都接受了这项技术，开发出自己的CVT。
CVT的适用范围也从最初的0.6升，发展到目前的3.3升。
2000年，中国的程乃士教授开始研发无偏斜曲母线锥盘金属带式无级变速器，
2003年研发无偏斜复合母线锥盘金属带式无级变速器，2005年研发无偏斜等强共轭曲
母线无级变速器，并于2007年在吉利汽车公司实现装车；2006年研发平盘非对称直
母线无偏斜金属带式无级变速器，2007年在众泰汽车公司实现装车。
金属带式无级变速器是汽车理想的传动系统，它可提高汽车的经济性，改善汽车
的动力性，便于操作是汽车的核心技术之一。
金属带式无级变速器的结构、变速原理、受力情况等已经研究成熟。
金属带式无级变速器的试验应包括专用台架及路况试验，
CVT专用台架技术由世界上少数几个大公司垄断，如ZF公司、Doorne公司等，CVT所有的动态实验都能在专用台架上进行，但专用台架造价高，国内外研究人员研究
CVT的动态特性时大多在自制的简易实验台上并配合仿真进行。
结合金属带式无级变速器，设计金属带式无级变速器的传动机构，使变速机构实现迅速、准确的变速。
1
1.1.2金属带式无级变速器的优点
汽车界对CVT技术的研究开发日益重视，特别是在微型轿车中，CVT被认为是最佳的传动装置。
根据国内外一些文献资料和实际经验，将其优点归纳为以下几个方面：
1.速比无级调节
由计算机控制速比连续的变化，驾驶员无需考虑换档，消除了人为换档技术的影
响，不会出现MT的换档时速比的跳跃，使汽车驾驶平顺、舒适。
故在简化了汽车行驶过程中的操作同时，也减轻了驾驶员的劳动强度，提高了行车的安全性，使汽车易
于驾驶，有利于汽车的普遍使用。
2.提高燃油经济性和动力性
采用液力变矩器的无级变速器，由于其工作原理是用油作为动力传动的介质，许
多能量消耗在油的内摩擦上，传动效率低，通常为80%～85%，比传统的MT和AT
大约费油10%～20%，而且液力变矩器转差越大，效率越低。
通常减速比不大于2，
只能再增加2～3档有级变速，每两档中间用液力变矩器实现无级变速。
由于无级变速传动使发动机的工作点与车速无关，根据不同的需要可以控制发动机的工作点在最经
济工作点或最佳动力工作点工作，依靠变速器无级调速来适应汽车的各种速度，可以
使发动机燃烧最好，排气污染最小，达到节油的目的。
因此无级变速传动比其它传动
方式表现出更高的经济性和动力性。
目前据国外统计数据，采用CVT的汽车比采用
AT的汽车节油7%～15%。
同样，ZF公司进行了对比试验，结果表明：
在美国环境保
护局城市和公路循环工况下，装备CVT的汽车比4档AT汽车燃油经济性提高10%；0~60mph加速试验中，装备CVT的汽车比AT汽车少用1秒多。
随着汽车电子技术的发展，电子技术与自动控制技术的不断应用，使得CVT的总
体性能比同类的AT更为突出。
对于典型的5档AT，不同档位的传动效率有很大的差异，平均传动效率为6%。
一般的MT的传动效率为97%。
尽管金属带式无级变速器
为摩擦传动，但它的传动效率，经试验测定达到90～97%之间，与MT的传动效率差
不多。
根据世界各汽车公司按不同的试验标准对CVT进行试验，结果表明，CVT与
同类四档自动变速器相比：
加速性能可提高10%，燃油经济性提高10%～15%，排放
降低10%，平顺性更好。
3.降低有害物质的排放
由于无级变速传动能使速比连续变化，而且具有较宽的速比变化范围，这样就能
够使发动机经常在理想区域内处于稳定运转状态，减少了发动机在不稳定工况工作的
时间，从而减少废气中有害物质的排放量，减轻了对环境的污染。
ZF公司通过试验测
2
定汽车在装备CVT后，其有害物质的排放量比装备4档AT的汽车减少10~15%。
若
进一步优化的控制方法，CVT汽车的排放还可进一步降低。
4.实现汽车动力传动系统的综合控制
在电子控制技术高速发展的今天，采用CVT电液控制系统的汽车，通过电子控制
装置，将发动机和无级变速器结合在一起实现汽车动力传动系统的综合控制，可以使
无级变速的优越性体现的更为显著。
发动机能够在某一转速下产生很大的转矩变化范
围；也可以在某一转矩下，产生很大的转速变化范围。
这样通过调节速比变化和发动
机的节气门，控制发动机的功率与汽车驱动轮上的功率平衡，就能够使燃油经济性与
汽车性能达到最佳水平。
采用CVT传动系统的汽车，也可以实现发动机控制模块、CVT控制模块、ABS控制模块之间交互通讯。
不仅可以实现传动系一体化控制，而且可以实现整个汽车系统的综合控制，使得控制效果得到极大的改善。
5.结构简单，成本低，可靠性高
产品成本与可靠性依赖于产品的技术含量、材料、制造工艺等因素。
金属带式无
级变速器结构简单，主要由金属带—工作带轮组和控制系统构成，传动零件数（约300个）远少于自动变速器（约500个
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