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中级轿车无级变速器传动装置设计文献综述

 2020-04-14 16:29:23  

1.目的及意义

无级变速器(Continuously variable transmission)简称CVT,与普通变速器相比,优势在于,他的变速比不是不连续的点,而是一系列连续变化的数值,从而可以保证良好的燃油经济性,驾驶平顺性和动力性能。同时,也将汽车变速器结构简化,大大减少了排放和成本。

CVT的技术发展至今已经有了100多年的历史。CVT的历史可追述到1886年,德国奔驰公司就将V型橡胶带式无级变速器应用于奔驰汽车上。在这之后,1958年,荷兰的DAF公司成功改良奔驰公司的CVT,得到了双V型橡胶带式无级变速器,此款无级变速器被配备在DAF公司制造的Daffodil汽车上,售出超过100万辆,但是橡胶作为传送带有一定的局限性:功率较低(转矩低于135Nm);工作不稳定;且在传送过程中能量损失较大。故没有得到广泛的应用。直到20世纪90年代,新的技术的出现使得第一代CVT原有的缺陷被克服成为可能,传统橡胶带被金属带替代,从,动轮的夹紧力采用电子控制,液力变矩器也被集中到CVT中。在这过程中日产公司对CVT的发展与应用做出了卓越贡献,使得CVT 传递转矩容量更大(从1.0L到3.0L),性能更为优良(动力平顺无间断传递)。

当前,世界各大汽车生厂商为了提高汽车产品的市场竞争力,都在积极推进CVT的研究工作。且TOYOTA、NISSAN、AUDI等世界知名汽车生产厂家都在售卖装配有CVT的轿车。且装配CVT的轿车市场已经由原来的日本,欧洲,渗透到北美市场。装配CVT的汽车已经成为汽车发展新趋势。

自“九.五”期间自动无级变速器汽车的研发已经成为国家的重大科技攻关计划之一。就目前的金属带式CVT而言,其局限是显而易见的。影响摩擦力大小的两个因素:接触表面的正压力以及接触表面的粗糙度。而金属传送带是线接触式传动,接触面积较小,同时钢和钢接触作为传动介质摩擦系数也较小。导致传动时摩擦力不够,容易打滑,这也是机械式无级变速器传递转矩有限以及传动效率较低的主要原因,所以金属带式无级变速器仅仅适用于微型轿车上,这大大限制了无级变速器轿车的发展前景。故而,我国研发更大转矩容量及更高传动效率的CVT具有重要的意义。

机械式的无级变速器在国外发展已经有很长的时间,最初由于材料的限制使得发展缓慢,直到20世纪50年代后,随着市场需求的增加,CVT的研制被重新提上日程。更多的新产品获得了广泛应用。主要包括摩擦式和脉动式两大类。

在脉动式的无级变速器领域,德国,美国和日本的技术发展较为成熟。其工作原理在于利用脉动发生机构将输入轴的匀速转动转换成输出轴上的双向摆动,利用超越离合器将输出轴的双向摆动转换成脉动性的单向摆动。然而由于其动平衡和磨损问题,脉动式无级变速器没有得到广泛应用。摩擦式无级变速器则是利用主、从动件在接触区域产生的摩擦进行动力传输。有多种形式,包括:行星锥盘式无级变速器、钢球式无级变速器、环形无级变速器以及金属带式无级变速器,各有优势以及应用场合。同时随着电子控制技术的发展,CVT逐渐模块化,电子化。例如德国博世公司研发的电子式CVT控制系统就是基于传感器、执行器单元控制基础的电子/液力模块。

我国国内的汽车无级变速器发展较晚,先前手动变速箱(MT)和自动变速箱(AT)应用更为广泛,直到近几年能源危机引发全球性的化石能源短缺恐慌以及环保意识的提高,CVT的研发逐渐得到重视。通过技术引进,逆向工程,收购外资企业,以及自主研发的方式。我国无级变速器汽车产业也得到了快速发展。

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2. 研究的基本内容与方案

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本次毕业设计的主要内容有:

1)分析各种现有的车用无级变速器的原理,结构以及优缺点(包括脉动式无减速器、钢球式摩擦无级变速器、环形式摩擦无级变速器、金属带式摩擦无级变速器的优缺点分析)。

2)分析中级轿车无级变速器的设计要求,包括:布置形式,性能要求,结构设计,以及连接部件的布置(发动机,离合器,传动轴等)。

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