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汽车无级变速器设计

类别:公司新闻   发布时间:2020-01-25 10:10   浏览:

  人们早就相识到无级变速器是抬高汽车本能的理思装备,并连续不懈的勤苦考虑,勤苦寻求告终这一方向。70 年代后期,荷兰 VonDoorne’s Transmission 公司研造得胜 VOT 金属传动带并于 1982 年投放商场,饱舞 CVT 本领向适用化迈进了一大步。1987 年美国福特公司初度正在商场上幼批 量推出装有这种 VDT CVT汽车,以后意大利菲亚特,日本富士重工和 德国群多等多家公司也推出了幼批量的 CVT 汽车(如 Ford Fiesta、Scorpio;Fiat 的Uon、Ritmo;Sabaru 的Ecvt、WV 的Golf 等)。各国均视其 为主动变速本领的簇新途径,已成为目前国际汽车的考虑开荒范围的一个 热门。 无极传动 CVT 与其他主动变速器比拟较,甜头是显然的。其专揽容易 性和乘坐安逸性可与液力变矩器相当,而传行为用却高得多,亲热有级机 械式主动变速器的程度。更重要的是,它能最好的妥协车辆表界行驶条款 与鼓动机负载,使汽车拥有一个不存正在“缺欠”的牵引性情,且调速时无 需割断动力弥漫挖掘鼓动机的潜力,从而可明显消浸汽车的油耗,抬高最 大车速和刷新超车的本能。无极传动 CVT 极度受到非职业驾驶员的迎接, 由于它从根底上简化了专揽,不但可破除变速、聚散器踏板,并且老是按 驾驶员希图限造鼓动机正在最佳事业场所事业。其它,因为事业和限造道理 相对大略,CVT 传动全部能够做到比有级变速器(AT)传动更紧凑,更轻, 本钱更低。 关于 CVT 这种拥有广宽操纵进展远景的本领,迄今国内考虑、利用的 很少。咱们正在古人考虑的根本上,针对广州本田即将坐蓐的经济型轿车设 计一种CVT,来交换本来的变速器,为从此CVT 的考虑和试验打下根本。 环节词:无级变速器 构造策画 主动压紧 目次 II 摘要1.绪论 1.1 汽车变速器的类型•„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.2 汽车变速器的类型和特性 1.3采用无极变速器——CVT 的汽车能够节油的道理 1.4告终汽车无级变速器——CVT 大变速比、大转矩的环节——无偏 斜金属带式无极变速传动 2.CVT的总体策画 2.1 原车的闭联参数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.2 带传动的认识„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.3 压紧装备的策画„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.4 齿轮策画估计打算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 2.5 轴的策画估计打算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22 2.6 轴承的策画估计打算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„30 2.7 锥轮处的键的策画估计打算„„„„„„„„„„„„„„„„31 3.变速器的调控认识 3.1 CVT 的日常调控表面认识 „„„„„„„„„„„„„„„32 3.2 CVT 最佳调控逻辑 „„„„„„„„„„„„„„„„„„34 .总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„38 .申谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„39 .参考文件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„40 绪论 绪论1.1 汽车变速器的类型 目前汽车变速器按变速特性来分,可分为两大类:一是有级变速器; 二是无级变速器。按践诺变速的方法来分,能够分为主动和手动两类。 汽车变速器的类型和特性1.2.1 液力变矩器 液力变矩器是较早用于汽车传动的无级变速器,得胜地用于高级汽车 的传动中。因为传行为用低,且变速比大于 档)变速器的两档中央告终无极变速,是以未能执行开来。目前每每举动起步聚散器正在汽车中操纵。 1.2.2 形胶带式无极变速器是荷兰DAF公司正在1965 年以前的产物,重要 用正在微型轿车上,一共坐蓐了约80 万辆。因为胶带的寿命和传行为用低, 进而考虑和开荒了汽车金属带式无级变速器。 1.2.3 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 Dooren 发现的,用 金属带代庖胶带,大幅度抬高了传行为用、牢靠性、功率和寿命,经由30~ 40 年的考虑,开荒依然成熟,并正在汽车传动范围拥有首要的身分。目前金 属带式无级变速器的环球总产量依然到达250 万辆/年,正在往后三年内将达 到400 万辆,进展速率很速。 金属带式无级变速器的中央元件是金属带组件。金属带组件由两组9~ 12 层的钢环组和350~400 片摆布的摩擦片构成,个中钢环组的资料,越发 是创修工艺是最难的,要告终强度高(

  2000MP),各层环之间“无间隙”绪论 配合。以前惟有荷兰VDT 公司掌管这种工艺,现正在我国沈阳越士达无级变 速器有限公司也已近掌管了这种本领,并正在重庆工学院修成了一条演示性 坐蓐线。 金属带式无级变速器的传动道理,主、从两对锥盘夹持金属带,靠摩 擦力传达动力和转矩。主、从动边的动锥盘的轴向转移,使金属带径向工 作半径爆发无级变革,从而告终传动的无级变革,即无级变速。 1.2.4 摆销链式无极变速器 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 得胜典范。与金属带式 CVT 差别的是,它将无级变速局部放正在低速级,即 终末一级。其来源是链传动的多边形效应正在高速级是会发生更大的噪音和 动态应力。因此其最新的构造中,假充了导链板以裁汰哆嗦和噪声。然而 因为正在低速级传动中,恳求传达的转矩大,轴向的压力较大,液压编造的 油压也大(约莫为8~9 MP),而摩擦盘式聚散器所恳求的油压又不高,这 样,液压编造就比拟丰富。由此看来,假若能进一步消浸息争除多边形效 应,将会进一步抬高此类传动的程度,简化整机策画、消浸本钱。 1.2.5 环盘滚轮式无级变速器 环盘滚轮式无级变速器是英国Torotrak 公司发现的无级变速器。运动 和动力由输入盘靠摩擦力传给滚轮,滚轮降运动和动力靠摩擦力传给输出 盘。当滚轮正在笔直于纸面的轴向运动时,滚轮和两个环盘的接触点连接变 化,输入盘和输出盘接触点的反转半径连接变革,告终无极传动。 1.3 采用无极变速器——CVT 的汽车能够节油的道理 因为汽车的鼓动机的进排气编造是切磋了氛围流的动力学而策画的, 由凸轮轮廓形块确定进气和排气气门的开闭。鼓动机正在某一最佳转速下能 够进气弥漫、排气弥漫、燃烧全部、能量诈欺弥漫、排气污染少;但脱节 绪论 这一转速就会有进气不弥漫、排气不弥漫、燃烧不全部、能量诈欺差、油耗增进和排气污染增进等题目。 汽车的车速是随机的,正在 20~30km/h 150~180km/h之间变革。为 了很好的诈欺鼓动机的动力和裁汰油耗,采用有级变速(MT 档之间依赖鼓动机的转速变革来适合车速的变革,于是鼓动机无法到达最佳的事业状况。 采用液力变矩器的无级变速器,因为其事业道理是油举动动力传动的 介质,很多能量泯灭正在油的内摩擦上,传行为用低,大凡为80~85%,比传 统的MT 约莫费油10%~20%,并且液力变矩器转差较大,作用较低。大凡减速比不大于2,只可增进2~3 档有级变速,每两档间用液力变矩器 告终无级变速。 无级变速器(CVT)能够使鼓动机正在最佳状况下事业,依赖变速器无级 调速来适合汽车的各类速率,是以能够是鼓动机燃烧最好,排气污染最幼, 到达节油的宗旨。 1.4 级变速——CVT 大变速比、大转矩的环节——无偏斜金属 带式无级变速传动 对称直母线锥盘情状下,金属带正在变速历程中势必发生偏斜。此偏斜 量控造了锥盘的半径,也控造了变速比。于是对称直母线锥盘所发生金属 带的偏斜,一方面控造了车辆节油的经济车速边界;另一方面控造了锥盘工 作半径的增进,也控造了可传达的转矩,即传动才力。目前,汽车 CVT =5.5摆布,大凡用于排量正在2.0L 以下的汽车传动中。 1.5 放手液压加压编造,进一步节油 汽车金属带和摆销链式无极变速器——CVT,是目前汽车主动变速器中 绪论 最具远景的传动办法。目前汽车金属带式无级变速器绝大局部采用液压加压、电子编造限造计划。 鼓动机的动力通过变矩器聚散器和液力变矩器传给进展、倒档聚散器, 液力泵发生的高压油通过液压缸将力施加给锥盘变速装备,该力施加给金 属带组件发生摩擦力,将主动轮的转矩传达给从动轴,然后通过减速装备, 经减速器输出给车轮。 这种计划的甜头正在于除了金属带传动的全新本领以表,全体采用了成 熟本领,可行性好。但与成熟的 AT(主动变速器)本领一律,有一个首要 的弱点,即是均采用耗能的液压伺服编造。AT 和MT(手动变速器)均为齿 轮传动,AT 比MT 多耗油15%摆布,其来源正在于液压私服编造耗能。采用CVT 的汽车,因为 CVT 可使鼓动机正在最佳区域事业,于是到达节油的宗旨。目 前其油耗与采用MT 的汽车持平。 假若放手液压加压编造,将避免能量的耗费,到达尤其节油的方向。 CVT 的总体策画 CVT的总体策画 2.1 原车闭联参数 本次策画的各项参数如下: 面临对象 1.0L 轿车 轿车驱动办法 前置先驱 鼓动机最高转速 5881(r/min) 最大功率 38.0kw/5800rpm 最高车速 135km/h 最大扭矩 75.0Nm/3299rpm 倒档传动比 3.125 传动比边界 0.864-3.09 主减速器传动比 4.5 2.2 带传动的认识 2.2.1 变速方法 正在金属带传动中,带轮由圆锥盘构成,诈欺圆锥盘的轴向转移来到达 变速。这种变速机构紧凑,传动牢靠,利用边界通常。正在这种变速器中, 有的只是一个带轮可轴向转移,另一个带轮的直径是固定稳定的,这种情 况下变速,务必同时改革两轮的核心距,这正在咱们的策画中是难以安置和 难以限造以至难以到达的。另少少机构两轮都起变速用意,这又分为两种 情状:A、两轮的双方都能够治疗;B、惟有一边能够治疗。要治疗就务必有 限造或压紧机构,正在 情状能够有用地避免这种情状的爆发。 本计划采用一级变速就能够到达策画恳求。 正在金属带的抉择上,咱们选用了现有的自造金属带,构造参数为:上 CVT 的总体策画 底宽32mm,高15mm,事业中径为26mm。综上所述:本计划正在带轮的构造拣选单级,两个带轮都是面可调的金属 带办法。 2.2.2 根本运动干系 1)带轮的转移隔绝 带轮的转移隔绝受到双方带轮相碰的场所和带到达带轮内边沿的场所 所控造。 为带中性层面至顶面的隔绝),正在带轮转移的情状下,轴向转移隔绝为上式中X 的二倍。 2)CVT 传动等到调速的边界 为了拥有较高的传行为用,且策画和创修的容易,两个带轮的尺寸设 计为同样巨细。要增加变速的边界,须增进带的宽度,减幼带轮的槽角或 减幼带轮的直径d。 带轮的楔角太幼容易使带楔正在槽中,其它,楔角越幼,带上受到的横 向力就越大,也容易使带挠曲,因此楔角不行太幼。阅历值为 22-24 会使带的疲顿强度消浸,因此日常也不宜采用比规CVT 的总体策画 定直径幼的带轮直径。按照已有的原料显示:带轮的事业直径能够到达75mm,而传动比的边界能够到达0.45-2.22,正在本策画中,咱们将带轮的最 幼事业直径定为80mm,以使其事业牢靠,寿命更高。 资料的拣选:钢带,摩擦副表貌采用硼化钨和硼化钼基合金资料(金 属陶瓷) 这种合金重要用于正在高温下事业的易磨损钢表貌,以含钼的坡莫合金 )和镍铬合金作粘结金属,主是热压发创修的。性子如下: 百分含量% HRA 抗压强度 抗弯强度 弹性模量E 金属陶瓷构成 —坡莫合金96.0 4.0 92 1560 620 41.35 86.0 14.0 85 1400 500 52.0 摩擦副的摩擦系数为0.3. 由闭联参数得知: 21max =3.09021min =0.846调速边界 21max 21min 3.090 3.576 0.846 采用对称调速,max 3.576 1.981 minmax 0.5051.981 按照金属带的构造参数,确定CVT锥轮的构造。 CVT 的总体策画 取最幼事业直径min 80mm ,则最大事业直径max max min 1.981 80 151.36 CVT锥轮的构造图 2.3 压紧装备的策画 2.3.1 曲面压紧构造 一切的基于摩擦的呆滞式 CVT 都需求正在事业副上施加肯定的压紧力, 以使它们无滑动地牢靠事业。正在主动压紧的利用中,压紧力应按照目前的 传动比和力矩调治到最佳值,从而正在保障事业牢靠的条件下,裁汰磨损和 耽误寿命。目前大作的做法是:用一套主动限造的涡轮编造。但,云云的 CVT 的总体策画 编造不光增进CVT 的本钱,还使轿车正在事业的某些方面变坏,而且导致极 大的燃油泯灭,这些都邑是中国度庭轿车的不适宜成分。 为此,咱们测验开荒了一种简直没有功率泯灭的“纯呆滞”自压紧装 置。这种装备的事业道理和纺织工业中利用的某些CVT 压紧机构有些相同, 但依然除去了诸如承诺轴向转移和传动比边界巨细的缺陷。正在输入轴上有 三个彼此间隔 120 度匀称分散的传动销,每个销和位于可轴向转移的带轮 后部的销的导槽曲面接触。接触力的周向力取决于带轮所传达的力矩Mt 而轴向力紧紧地将带轮和V—带压向另一带轮以发生必须的摩擦。于是,动弹和功率就能够通过压紧的摩擦副和V—带传达到输出轴。 三个销导槽斜面的倾斜度 这个斜率函数的希图是当可动带轮被传动比限造装备转移到差别场所时,接触力的轴向分力相应差别的传动比能发生差别的比例系数来适配输 入轴转矩以使压紧力等于或稍大于临界力,云云,摩擦事业副就不会有相 对的滑动。正在特例演变下,这种自压紧装备承诺x =24mm 的轴向相对位移, 同时传动比边界可达 R6。样机测试结果显示:这种装备根本满意实质需 要,而且拥有构造大略,本钱低廉的甜头。咱们深信:经由进展和圆满, 这种装备是有真正有利用价格的。 CVT 的总体策画 10 其环节题目是曲面 确实定,以下即是相闭估计打算:1)带轮与皮带接触处恳求轴向压紧力为: ——工况系数,能够取1.2。压紧力随X 的差别(实质是事业直径 的差别)而变革。2)主动压紧装备发生的轴向压紧力的展现: 是等效摩擦系数,日常0.13)平横条款: 若不计入附加弹簧的辅帮压紧力,有 由(1),(2)干系式可获得。CVT 的总体策画 11 4)皮带事业直径与轴向位移的干系 ——最幼事业直径将上式代入(3)式中,即确认 tgdx ds 若策画中CVT传达的最大扭矩,最大功率和相应的转速已知, 能够确定 max 均为常数。2.3.2 加压弹簧的策画 加压装备的重要用意是正在汽车起步时,使金属带与锥轮相互压紧, 发生适宜的摩擦力F fQ ,足够传达运动和动力。轴向压紧力 cos 输入轴上的加压弹簧当输入转速最低时,弹簧事业高度 最幼,轴向压紧力最大CVT 的总体策画 12 1.5638 10 28 cos cos 8.19 5600 3.1480 10 0.3 60 1.5638 10 28 cos cos 4.33 5600 3.14151.36 10 0.3 60 maxmin 28 (151.3680) tgtg 8.194.33 10 216.9 弹簧策画:1)按照事业条款拣选资料并确定其许用应力 因弹簧正在交变用意力下事业,按 类弹簧切磋。现选用硅锰合金弹簧钢丝,估取弹簧中径 =90mm,d=18mm。查表知【 】=471 2)按照强度条款估计打算弹簧钢丝直径 抉择旋绕比C=5,则储积系数 0.6151.31 max8190 1.31 1.617 471 1.6 KCmm 9018 108 3)按照刚度条款,估计打算弹簧全圈数CVT 的总体策画 13 7850018 17.8 3.07 4)构造策画输入轴弹簧参数见下表 90mm有用圈数 25.2mm旋绕比C 轴向隔绝7.2mm 修长比b 1.11 张开长度 1418.6mm自正在长度 100mm螺旋角 5.1 62mm;80mm质地m 2.8kg 5)验算安闲性 修长比b=1.11<2.6,安闲 中央周上的加压弹簧当输出转速 max1.3 64.8 28 cos cos 1.8 151.3610 0.3 KNfD 3810 64.8 5600 3,1460 最大,轴向压紧力最大CVT 的总体策画 14 max1.3 64.8 28 cos cos 3.406 8010 0.3 kNfD 按照几何干系,max min 28 (151.3680) tgtg 3.4061.8 10 90.22 按照事业条款拣选资料并确定其许用应力因弹簧正在交变用意力下事业,按 类弹簧切磋。现选用硅锰合金弹簧钢丝,估取弹簧中径 按照强度条款算弹簧钢丝直径直径旋绕比 5.625 0.6151.27 max3406 1.27 5.625 1.6 1.6 11.5 471 9016 106 max78500 16 17.8 4.6 34065.625 Gd 构造策画步调同输入轴,结果如下表: CVT 的总体策画 15 90mm有用圈数 25.2mm旋绕比C 5.625 轴向隔绝 9.2mm 修长比b 1.67 张开长度 1428.8mm自正在长度 95mm螺旋角 5.0事业长 57.2mm;75mm质地m 2.2kg 验算安闲性修长比 b=1.062.6 ,安闲。 2.4 齿轮的策画估计打算 2.4.1 进展档减速齿轮 21max3.09 1.633 1.892 拣选齿轮资料:抉择巨细齿轮资料均为40Cr,并经调质及表貌淬火, 齿面硬度为48~55HRC. 拣选齿轮为7级精度 1.63336 59 齿面的接触强度策画CVT 的总体策画 16 拣选载荷系数1.25 3895.5 10 95.5 10 1.23 10 5600 抉择齿宽系数0.7 资料的弹性影响系数189.8 按齿面硬度中央值52HRC查得大、幼齿轮的接触疲顿强度极限 lim1 lim2 1170 6060 5600 30010 4.26 10 0.89,0.92 估计打算疲顿许用应力取失效作用为1%,安详系数 1041.3HN 1076.4HN 试算幼齿轮分度圆直径1t 1.251.23 10 1.633 189.82.32 2.32 52.77 0.7 1.633 1041.3 CVT的总体策画 17 52.775600 8.17 601000 60 1000 1.892 0.752.77 36.94 估计打算齿宽和齿高之比模数 301.76 2.252.25 1.76 3.96 3.969.33 估计打算载荷系数按照 8.17 级精度,查得动载荷系数1.17 查得1.1 ,操纵系数1.75 1.287,1.25 1.751.17 1.1 1.287 2.90 52.772.90 1.2569.86 302.33 CVT的总体策画 18 FaSa 按齿面硬度中央值52HRC查得大、幼齿轮的接触疲顿强度极限 lim1 lim2 680 0.88,0.89 估计打算弯曲疲顿许用应力,取安详系数1.3 465.54FN FE FN FE 1.751.1 1.17 1.25 2.82 2.52,2.343 1.625,1.678 2.521.625 460.310.0089 2.3431.687 465.510.0085 2.821.23 10 0.0089 2.14 0.7 30 略大于由齿根弯曲疲CVT 的总体策画 19 劳强度估计打算的模数,因为齿轮的模数 的巨细重要取决于弯曲疲顿强度所确定的承载才力,而齿面接触的疲顿强度所确定的承载才力,仅与齿 轮的直径相闭,可取由弯曲强度估计打算得的模数 2.14 69.86/2.25 30.14, 31 1.63331 51 312.25 69.75 512.25 114.75 69.75114.75 0.769.75 48.825 1.2310 352.7 100, 69.75 3.1421.661 1.981 CVT 取倒档幼齿轮与惰轮的减速比1.3 取倒档惰轮与大齿轮的减速比1.28 CVT的总体策画 20 估计打算各齿轮参数因为构造的来源,倒档大,幼齿轮要有肯定的间隙。北京pk10官方注册网站手机注册故取倒档幼齿 轮的构造参数与进展档幼齿轮好像。 31,54 69.751.3 90mm 311.3 40 901.28 117mm 401.28 52 验算按齿面弯曲疲顿强度校核公式 1023 CVT的总体策画 21 mm 10 560038 10 mm10 036 560038 10 lim1170MP FEMP 680 68018 FEFN 68021 27940 25 1023 27940 25 20851 25 10306 减速轴距的调治切磋到倒档巨细齿轮不行直接接触,故轴距 11775 CVT的总体策画 22 调治核心距,取 mm 调治进展档齿轮,令25 进展挡幼齿轮mm 81633 进展挡大齿轮mm id 132633 3625 5825 圆整mm 8136 25 13259 25 13281 5681 圆整为mm 27436 25 1023 拣选轴的资料抉择45 号刚,调质,HBS=230 开头估算轴的最幼直径取鼓动机最大转矩时估计打算,此时,功率 KW CVT的总体策画 23 min 213200 12 25110 轴的构造策画,初定轴径及轴向尺寸切磋锥轮的构造恳求及轴的刚度,取装锥轮处轴径 mm 30min 安装草图如图所示。两轴承支点间的隔绝为 mm 估计打算压轴力锥轮确当量摩擦系数 24 14sin 15560 180 15524 CVT的总体策画 24 最大有用拉力 KN eaea 34 100038 25 因为钢带伸缩弹性幼,可无视离心力对预紧力的影响。故钢带预紧力