開題報(bào)告.pdf

新型滾輪平盤式無級(jí)變速器傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 一 課題來源、目的、意義國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀與發(fā)展 課題來源：本課題來源于湖北汽車工業(yè)學(xué)院科研處。 CVT概述：CVT (Continously Variable Transmission),直接翻譯就是連續(xù)可變傳動(dòng)，就是沒有明確具體的檔位操作上類似自動(dòng)變速器，但是傳動(dòng)比的變化是；連續(xù)的不同于自動(dòng)變速器的跳檔過程因此動(dòng)力傳輸持續(xù)而順暢。多數(shù)變速器提供了37個(gè)不同的速比,例如當(dāng)快速加速時(shí)你希望車子連續(xù)地往扭力峰值點(diǎn)工作僅是由于固定的速比的原因你會(huì)不斷地經(jīng)過這一點(diǎn)從而造成動(dòng)力損失和時(shí)間延遲,而CVT變速器沒有傳統(tǒng)的齒輪，沒有速比，這就允許車子連續(xù)加速而發(fā)動(dòng)機(jī)保持在峰值扭矩，發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)的最高效率。 CVT變速器優(yōu)點(diǎn)很多 但扭矩輸出受到限制，CVT式的傳動(dòng)系統(tǒng)理論上檔位可以無限多，檔位設(shè)定更為自由傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)傷腦筋的疏齒比、密齒比設(shè)計(jì)，引擎性能、耗油、廢氣排放的最佳控制，都更容易達(dá)到。CVT傳動(dòng)的機(jī)械效率、省油性比傳統(tǒng)手排變速器的齒輪傳動(dòng)低了約 5 個(gè)百分點(diǎn)但是還是大大優(yōu)于自動(dòng)變速器，此外其體積比傳統(tǒng)變速器小也是一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)。 國(guó)內(nèi)外CVT現(xiàn)狀：當(dāng)前市場(chǎng)3種主要形式CVT變速器,像本田的思域HX使用了2個(gè)帶V形槽的帶輪發(fā)動(dòng)機(jī)連接在一個(gè)帶輪上用鋼質(zhì)V帶傳輸扭矩到另一帶有輸出軸的帶輪。帶輪分成左右兩半通過V形槽兩半的靠近和分開來改變帶輪的直徑兩個(gè)帶輪之間產(chǎn)生從“大 ：小”到“小 ：大”的傳動(dòng)比變化從而線性地改變輸出速比。V帶由數(shù)百片扁平的小鋼片組成一片推著一片將扭矩從輸入軸傳到輸出軸、最大輸出扭矩極限是200Nm。 鋼帶式 CVT 變速器的核心部件 鋼帶由數(shù)百片扁平的小鋼片組成 2002年奧迪 A6 2.8配備的Multitronic。變速器使用了鏈條來傳輸扭矩從而使速比變得更廣泛、從12.7：1到2.1：1，其輸出扭矩是280Nm。它與5速手動(dòng)變速器相比0100kmh加速只少0.1秒城市油耗僅高2。于是于它就趕走了 Tiptronic變速器。但 CVT A6要貴 100美元。 馬自達(dá)和日產(chǎn)則避開了鋼帶和鏈條使用了環(huán)面形的錐盤輪在壓力的作用下一個(gè)滾輪連接著這兩個(gè)錐盤輪并傳輸扭矩。通過滾輪接觸點(diǎn)的改變速比隨之改變。當(dāng)滾輪在某一位置時(shí)在滾輪接觸點(diǎn)輸出錐盤輪和輸入錐盤輪的半徑比就是此時(shí)速比。日產(chǎn)CVT能夠傳遞 206kW和 384Nm。 它使用了變扭器比標(biāo)準(zhǔn)4速變速器要貴2500美元宣稱燃油經(jīng)濟(jì)性提高了10。其加速靈敏沒有打滑現(xiàn)象。只是有些客戶反映加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)保持在一個(gè)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速減少了駕駛樂趣。 由于鋼帶和鏈條CVT變速器的承載能力有限，我們要開發(fā)一種新型的能傳動(dòng)大扭矩和大功率的CVT變速器來滿足輕型載貨汽車對(duì)CVT變速器的需要。CVT變速傳動(dòng)形式有很多種， 無級(jí)變（調(diào)）速傳動(dòng)的分類大致如表一。 奧迪multitronic變速器的剖視圖 奧迪鏈條傳動(dòng)式CVT 鏈條傳動(dòng)式CVT的 核心部件擺銷鏈 汽車對(duì)傳動(dòng)的要求不僅是傳動(dòng)大扭矩和高轉(zhuǎn)速，而且還要求傳動(dòng)效率高。電磁無級(jí)調(diào)速采用發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)組對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。低輸出轉(zhuǎn)速時(shí)效率極低、發(fā)熱嚴(yán)重，在汽車上不適用。液壓無級(jí)調(diào)速的基本特點(diǎn)是：體積緊湊、慣性小、降速調(diào)速范圍大、零件自潤(rùn)滑壽命長(zhǎng)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、布局靈活、可吸收沖擊和防止過載；但制造精度要求高、容易泄漏、噪聲大，傳動(dòng)效率不高。機(jī)械無級(jí)變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、傳動(dòng)效率高（有的高達(dá)95）、適用性強(qiáng)、傳動(dòng)比穩(wěn)定性好（有的誤差小于 0.5）、工作可靠、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，特別是某些機(jī)械無級(jí)變速器可以在很大的變速范圍內(nèi)具有恒功率的機(jī)械特性，這是電氣和液壓無級(jí)變速所難以達(dá)到的。不少機(jī)械無級(jí)變速器還有振動(dòng)?。ㄈ穹∮?15微米）和噪音低的特點(diǎn)。表一無級(jí)變速傳動(dòng)的分類 一交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速（變頻、調(diào)壓等） 一電磁的一直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速（調(diào)磁通或電樞電壓等） 一電磁滑差和磁粉離合器、磁力傳動(dòng) 一液力的液力變矩器 一液體粘性傳動(dòng) 一流體的一一液壓的節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和復(fù)合調(diào)速 一氣壓的 一無中間元件的 一有剛性中間元件的 一摩擦式一一有撓性中間元件的 一耗能制動(dòng)的（摩擦離合器等） 一機(jī)械的一 一連桿機(jī)構(gòu)單向超越離合器的組合 一脈動(dòng)式一一凸輪機(jī)構(gòu)單向超越離合器的組合 齒輪機(jī)構(gòu)單向超越離合器的組合 無 級(jí) 變（調(diào)） 速 傳 動(dòng) 二. 進(jìn)行可行性分析及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 對(duì)于機(jī)械式無級(jí)變速器本體來講，要擴(kuò)大其傳動(dòng)功率，則必需采取多接觸區(qū)分匯流傳動(dòng)型式、接觸區(qū)綜合曲率?。ㄇ拾霃酱螅┑慕Y(jié)構(gòu)。并通過選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油（有添加劑的）、表面幾何形狀、滾動(dòng)體尺寸等以建立起油膜進(jìn)行傳動(dòng)。 汽車對(duì)傳動(dòng)的要求傳動(dòng)效率高。為了提高傳動(dòng)效率，應(yīng)力求做到： （1）減少幾何滑動(dòng)，使相交軸線的兩滾輪錐頂盡量重合或接近（錐頂重合原則）。如果兩滾動(dòng)體軸線平行，應(yīng)使接觸線盡量與軸線平行。 （2）如果是初始線接觸，應(yīng)盡量減少接觸線的長(zhǎng)度；就某一意義上講，初始點(diǎn)接觸優(yōu)于線接觸，同時(shí)點(diǎn)接觸對(duì)滾動(dòng)體裝配、制造誤差不敏感，有利于生產(chǎn)。如果是初始點(diǎn)接觸，應(yīng)使其接觸區(qū)橢圓的長(zhǎng)軸沿著運(yùn)動(dòng)的方向。 （3）采取自動(dòng)加壓裝置，以保證壓緊力與負(fù)載相適應(yīng)，有較小的和不變的傳動(dòng)系數(shù)k；值。 （4）提高軸承效率，采取卸荷結(jié)構(gòu)，使傳動(dòng)元件和加壓裝置上的各個(gè)力在本身內(nèi)部平衡（例如多盤式和FU型變速器等），以盡可能降低軸承載荷。 （5）保證大的剛度，特別是滾動(dòng)體、軸、軸承和箱體。以減少變形，接近理想接觸狀態(tài)。 同理，滾動(dòng)體材質(zhì)要有高的彈性模量和高的硬度，并使?jié)L動(dòng)體有很高的表面光潔度。 CVT的主要形式 新型滾輪平盤式無級(jí)變速器應(yīng)滿足以上要求。新型滾輪平盤式無級(jí)變速器 下簡(jiǎn)稱為RCVT。汽車對(duì)傳動(dòng)的RCVT結(jié)構(gòu) 上采用四滾輪兩平盤，在滾輪兩側(cè)加壓，滾輪為主動(dòng)件平盤為從動(dòng)件，動(dòng)力分八路傳遞。這樣的結(jié)構(gòu)符合多接觸區(qū)分流的要求，使?jié)L輪的接觸區(qū)傳遞的功率降低。由于要求大功率普通的干式摩擦無級(jí)變速傳動(dòng)發(fā)熱量大、磨損嚴(yán)重，所以RCVT外圓表面為球形。在盡量減少滾輪與平盤的幾何滑動(dòng)的同時(shí)，又不使接觸區(qū)的綜合曲率過高。采用油膜牽引傳動(dòng)。 三. 系統(tǒng)達(dá)到的功能要求和技術(shù)指標(biāo) 東風(fēng)汽車有限公司 東風(fēng)汽車有限公司 車型：EQ140載貨汽車 車型：EQ1092F19DJ載貨汽車 發(fā)動(dòng)機(jī)：EQ6100-1 發(fā)動(dòng)機(jī)：YC6105QC 額定功率：99/3000(kW/rmin-1) 額定功率：105/2800(kW/rmin-1) 最大扭矩：353/12001600（Nm/rmin-1） 最大扭矩：402/16001900（Nm/rmin-1） 各檔速比 各檔速比 1檔/7.31, 2檔/4.31, 3檔/2.45, 4檔/1.54, 5檔/1.00, 1檔/7.31, 2檔/4.31, 3檔/2.45, 4檔/1.54, 5檔/1.00, 倒檔/7.66, 主減速比/6.33 倒檔/7.66, 主減速比/6.33 鄭州宇通客車有限公司 河南少林汽車股份有限公司 車型：ZK6790H客車 車型：SLG6850CF客車 發(fā)動(dòng)機(jī)：CA4113Z 發(fā)動(dòng)機(jī)：6BTA、YC4112ZLQ 額定功率：103/2600(kW/rmin-1) 額定功率：132/2500、132/2300 (kW/rmin-1) 最大扭矩：450/15001700（Nm/rmin-1） 最大扭矩：617/1500 、 660/14001600（Nm/rmin-1） 各檔速比 各檔速比 1檔/6.446, 2檔/3.841, 3檔/2.290, 4檔/1.477, 5檔/1.000, 6檔/0.802,倒檔/7.66, 主減速比/6.33 1檔/5.606, 2檔/3.627, 3檔/2.313, 4檔/1.487, 5檔/1.000, 6檔/0.790,倒檔/4.990, 主減速比/4.333 一汽紅塔汽車有限公司 上海申沃客車有限公司 車型：CA1050K31L載貨汽車 車型：SWB6105HDP-3城市客車 發(fā)動(dòng)機(jī)：YC4108Q 發(fā)動(dòng)機(jī)：YC6108 額定功率：75/3000 (kW/rmin-1) 額定功率：132/2600 (kW/rmin-1) 最大扭矩：268/19002200（Nm/rmin-1） 最大扭矩：560/15001800（Nm/rmin-1） 各檔速比 各檔速比 1 檔/5.591, 2檔/2.870, 3檔/1.607, 4檔/1.00, 5檔/0.742,倒檔/5.045, 主減速比/5.571 1檔/6.446, 2檔/4.171, 3檔/2.659, 4檔/1.709, 5檔/1.00,倒檔/5.802, 主減速比/6.5 RCVT結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 車型主要參數(shù) /0.742,倒檔/5.045, 主減速比/5.571 /1.00,倒檔/5.802, 主減速比/6.5 牡丹汽車股份有限公司 牡丹汽車股份有限公司 車型：MD6790BDJG城市客車 車型：MD6873A1DJ1城市客車 發(fā)動(dòng)機(jī)：YC4112LQ、CA4110ZL1 發(fā)動(dòng)機(jī)：YC4110ZQ 額定功率：125/2300 (kW/rmin-1) 額定功率：100/2800 (kW/rmin-1) 最大扭矩：630/1500、560/1500（Nm/rmin-1） 最大扭矩：392/16001900（Nm/rmin-1） 各檔速比 各檔速比 1檔/4.76, 2檔/2.80, 3檔/1.59, 4檔/1.00, 5檔/0.75,倒檔/4.99, 主減速比/4.33 1檔/4.76, 2檔/2.80, 3檔/1.59, 4檔/1.00, 5檔/0.75,倒檔/4.99, 主減速比/4.33 從以上幾種常見的載貨汽車和客車的主要參數(shù)可知其發(fā)動(dòng)機(jī)功率：100132kW、最高轉(zhuǎn)速：23003000rmin-1、最大扭矩： 268660 Nm。載貨汽車變速器的變速比7.3，客車變速器的變速比6.4。 鋼帶式CVT變速器最大傳遞扭矩極限是200Nm。奧迪 A6 2.8配備的CVT變速器使用了鏈條來最大傳遞扭矩是280Nm。日產(chǎn)弧錐環(huán)輪式CVT能夠傳遞 206kW和 384Nm。 通過以上數(shù)據(jù)我們不難看出無論是鋼帶式CVT、鏈條式CVT還是弧錐環(huán)輪式CVT都不能滿足載貨汽車和客車的要求。 本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種能夠滿足載貨汽車和客車要求的CVT。通過大量的分析和計(jì)算。在盡量發(fā)揮RCVT的性能的前提下我把設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)定為： 車型：城市客車 發(fā)動(dòng)機(jī)： CA4110ZL1 額定功率：125/2300 (kW/rmin-1) 最大扭矩：560/1500（Nm/rmin-1） 變速比： 6.4 四新裝置、關(guān)鍵技術(shù) RCVT采用自動(dòng)加壓裝置，以保證壓緊力與負(fù)載相適應(yīng)，在低負(fù)載時(shí)有效地減小滾輪的滾動(dòng)阻力。從而提高RCVT的經(jīng)濟(jì)性和壽命。RCVT是油膜牽引傳動(dòng)，所以要求采用高牽引系數(shù)牽引油。也就是說牽引油的質(zhì)量對(duì)RCVT的傳動(dòng)性能有很大影響。 五設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn) 1RCVT采用油膜牽引傳動(dòng)其實(shí)也是摩擦傳動(dòng)，施加在摩擦副間的法向壓緊力高達(dá)其所傳遞的有效圓周力的2075倍。所以其接觸區(qū)的接觸應(yīng)力很高，應(yīng)重點(diǎn)計(jì)算接觸區(qū)的接觸應(yīng)力，并選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾驼龎毫Α２扇∽詣?dòng)加壓裝置，以保證壓緊力與負(fù)載相適應(yīng)，有較小的和不變的傳動(dòng)系數(shù)k；值，所以自動(dòng)加壓裝置的設(shè)計(jì)是重點(diǎn)。 2加在平盤上的力非常大，而且平盤的轉(zhuǎn)速也很高，所以對(duì)軸承的承載的能力、極限轉(zhuǎn)速和壽命有很高的要求。 3RCVT的滾輪是主動(dòng)件，動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)出來分為四路傳到四個(gè)滾輪上。在這個(gè)傳動(dòng)過程中要使用錐齒輪。主動(dòng)錐齒輪的直徑就會(huì)有些偏大再加上發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比較高，這樣就導(dǎo)致錐齒輪的線速度過高。這是本設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)。改進(jìn)的方法一是將錐齒輪直徑減小，方法二是選擇低轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)，方法三是改變傳動(dòng)形式。 4由于幾何尺寸受到限制導(dǎo)致RCVT的變速比不能太大，單靠RCVT的變速比是不能滿足汽車的要求。改進(jìn)的辦法一是與定軸輪系并聯(lián)然后用差動(dòng)輪系進(jìn)行運(yùn)動(dòng)疊加，這樣雖然能提高變速比，但是在RCVT中會(huì)產(chǎn)生封閉功率流。辦法二是用機(jī)械有級(jí)變速器與RCVT串聯(lián)。 六RCVT的經(jīng)濟(jì)效益 RCVT的傳動(dòng)效率高于鋼帶式CVT,傳動(dòng)的最大扭矩比以前的機(jī)械式CVT有較大提高?？梢栽谳d貨汽車和客車得到應(yīng)用。使其發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳工況下工作，使得車輛的動(dòng)力性與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性獲得最優(yōu)匹配。其燃油經(jīng)濟(jì)性提高15%20%。 七. 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)劃安排 周次 所