摘 要

随着当前能源消耗逐渐枯竭，全球污染加剧，世界各国已经出台相关的法律法规对能源及污染问题进行限制。而汽车作为全球较大的污染源以及能源的消耗着，其燃油消耗量必须从本质上得到解决。汽车的燃油消耗速率很大程度上取决于驾驶方式。鉴于驾驶员驾驶方式无法调整的问题，我们必须从结构上改变汽车驾驶方式。因此，汽车无极变速器应运而生。

本文研究的主要方向是从无极变速器的特点及应用情况着手，从而大致介绍当前汽车无极变速器的系统的组成以及相应的工作原理。然后进一步推导出无极变速器的计算公式，最终目的是设计中级轿车的无极变速器中的带轮结构。

本文研究的主要路线是从分析到总结，最后学以致用达到设计的目的，通过借鉴当前已经研究出的成果达到设计中级轿车无级变速系统的目的。

关键词：CVT 无级变速机构

Abstract

With the current depletion of energy consumption, global pollution intensified, the world has introduced relevant laws and regulations on energy and pollution issues to limit. As a global large sources of pollution and energy consumption, fuel consumption of the vehicle must be resolved in essence. The fuel consumption rate of a car depends largely on the driving mode. In view of the driving method of the driver can hardly be adjusted, we must change the structure from the car driving. Therefore, the continuously variable transmission came into being.

The main direction of this paper is to proceed from the characteristics and application of the continuously variable transmission, and thus introduce the composition of the current system and the corresponding working principle. And then further deduced the calculation formula of the continuously variable transmission, the ultimate goal is to design the intermediate car in the transmission of the wheel structure.

The main course of this paper is from the analysis to the summary, and finally learned to achieve the purpose of the design, by drawing on the results have been developed to achieve the purpose of the design of continuously variable transmission system of intermediate car.

Key word：continuously variable transmission;design

目 录

第一章 绪论 1

1.1课题研究的背景 1

1.2课题研究的意义 2

1.3国内外CVT发展现状 2

1.4课题研究的主要内容 3

第二章 金属带式CVT传动的基本原理 4

2.1金属带式CVT的基本组成 4

2.1.1主、从动工作轮 4

2.1.2金属传动带 5

2.1.3油泵 6

2.1.4起步装置 6

2.1.5中间减速机构和倒挡机构 6

2.2各挡工作原理 6

第三章CVT参数的设计 8

3.1设计参考车型主要参数及各传动比初定值 8

3.2CVT的设计计算 8

第四章 行星齿轮设计计算 12

4.1行星齿轮设计 12

4.1.1行星齿轮参数设计计算 12

4.1.2行星齿轮参数确定 14

4.2行星齿轮校核计算 15

4.2.1太阳轮和内行星齿轮间校核 15

4.2.2外行星齿轮和内行星齿轮间校核 15

4.2.3内齿圈和外行星齿轮间校核 16

第五章 主减速器和差速器的设计计算 17

5.1初定主减速器参数 17

5.2主减速器一级齿轮参数设计（中间减速机构） 17

5.2.1按照齿轮弯曲疲劳强度设计 17

5.2.2一级齿轮的校核 20

5.3主减速器二级中间齿轮传动 20

5.3.1按照齿轮弯曲疲劳强度设计 20

5.3.2校核二级齿轮齿面的接触强度 24

5.4主减速器两级减速各部分参数 24

5.5差速器结构及材料选择 25

5.6差速器参数设计 25

5.7差速器的强度校核 27

第六章 液力变矩器的设计 28

6.1结构选型 28

6.2 循环圆设计 28

6.3锁止离合器设计 29

6.3.1 摩擦片设计 29

6.3.2 减振器设计 30

第七章 主减速器轴的设计 32

7.1主减速器轴的结构设计 32

7.2主减速轴校核计算 32

7.3键的校核计算 37

7.4主减速器轴轴承校核计算 37

7.4.1 主减速器轴右轴承的校核 38

7.4.2 左轴承的校核 38

第八章 总结 40

参考文献 41

致谢 42

第一章 绪论

1.1课题研究的背景

至今，无级变速器已经经过很长一段时间的发展。但它的发展并不是没有依据的，因为它即是顺应时代发展的需要，也是一定的社会及科技背景下产生的具有意义的时代产物。

1. 自然环境的需要

随着当前工业的发展以及生活水平的提高，工业造成的污染加上汽车污染物的排放已经让我们赖以生存的自然环境变得极度恶劣，减少汽车排放已是大势所趋。而且，随着全球汽车保有量的增多，汽车消耗的能源也越来越多，石油已经逐步面临枯竭，降低汽车油耗被视为当前汽车工业的重中之重。根据数据统计，2012年，中国汽车石油消耗量大约为1.85亿吨，这个量相比于2005年增加了46%左右。国家早已意识到这个问题，近年来国家相继出台了相关法律法规，其中《节能与新能源汽车产业发展规划》明确提出，在2020年到来之前，我国乘用车的燃油消耗量必须降至5L/100km以内。

从这些数据我们可以清晰地看出，汽车的燃油消耗量直接关系着能源的消耗速率。很多人认为，车辆的燃油消耗速率仅仅取决于车辆的动力及车身性能，其实不以为然。研究表明，驾驶员的驾驶方式也在很大程度上影响着汽车的燃油量。当前，我们需要提出经济驾驶方式——这是一种以最小化燃油消耗量为目标的驾驶方式。这种方式的实现取决于车辆行驶的油门开度、档位的选择以及制动时的合理操作，这些操作都必须与车辆行驶时的路面及交通状况相匹配。数据表明经济性操作可以使得汽车油耗降低10%。但是，驾驶员往往不能使自己的驾驶操作达到经济驾驶方式，我们也不能出台相关的法律法规干扰驾驶员操作。那么，我们就得从车辆本身做起，而无级变速器就是一个让汽车的传动比始终围绕汽车行驶路面及交通状况而改变的新式变速器。既然传动比随时处于最佳状态，那么汽车的油耗就自然而然的降下来了。

1. 适应汽车发展的需要

我们都清楚，在当前的资源和环境背景下，新能源汽车的应用已经逐渐变得广泛。作为新能源汽车的重要研究方向，混合动力汽车凭借自身油耗低、排放少的特点而受到汽车界的广泛关注，各个国家和地区对于混合动力汽车的研究越来越深入。可以肯定的是，混合动力汽车在未来很多年都将是新型汽车企业的主要研究方向。那么对于混动汽车，无级变速器的作用就变得尤为突出。无级变速器能够很好地连续不间断的改变汽车的传动比，在汽车行驶时的任意工况下，无级变速器总是能把发动机与电动机工作区间匹配起来达到最佳的工作状态，使得动力匹配达到最优。

1.2课题研究的意义

1. 改善汽车的性能

当前背景之下，自动变速器已经在越来越多的汽车上得到了使用。而自动变速器的种类很多，包含液力自动变速器、电控机械式自动变速器、双离合自动变速器以及当今自动变速器的新宠无级自动变速器。而金属带式无级变速器更是当今提升汽车性能的主要研究方向。它可以很好地避免齿轮传动中存在的一些缺点，比如传动比无法呈现线性连续，还有齿轮传动中零件过多，这些都影响了汽车整体性能，而这些问题在无级变速器上都能得到很好地改善。而且金属带式无级变速器动力传递很平稳、操作简单方便。这些优点足以让我们汽车人去努力研究挖掘它，这也是本课题研究的意义所在。

1. 改善汽车控制性能

齿轮传递系统因为其传动比比较固定，需要驾驶员根据路面情况以及交通状况不停地操作换挡。而无级变速器在这一点上就具有很大的优势，它可以随时随地根据发动机转速和转矩沿着经济油耗线自动的进行传动比的切换。在变速过程中没有任何动力中断，免除了发动机与实际工况不相符的情况，这就很好地控制了汽车的运行状态。

1. 实现节能减排

当前，世界汽车行业的主题就是节能减排。研究表明，当汽车行驶时的传动比与外界环境良好匹配时，汽车的整体输出处于最为经济的状态。无级传动就可以使汽车处于最佳传动比。因此，本课题的研究也与节能减排密切相关，本课题的发展也关系到世界节能减排的发展。

1.3国内外CVT发展现状

在当前阶段，我国对于金属带式CVT的研究发展仍然处于落后阶段。在上世纪80年代，我国就已经开始了对金属带式无级变速器的研究。但我国的研究比较局限，主要集中在电液控制系统，动力的匹配控制以及建模等方面。很多国内学者对于金属带式CVT的原理以及变速控制原理也都有了一定的了解，并且已经有了相应的试验台，可以用于独立的测量变速器的传动性能以及速比变化等相关规律。已经提出了很多相关的方案，但是主要在于独立自主能力较差，无法独自的开发出相关成品，缺少实践性。