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1、目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 立题的目的和意义11.2 机械无级变速传动概述11.2.1 无级变速简介11.2.2 各类无级变速器比较11.2.3 金属带式无级变速传动的优势21.3 国内外金属带式无级变速器的发展历史及应用现状21.3.1 发展历史21.3.2 应用现状31.4 相关软件简介错误！未定义书签。1.5 小结4第2章 金属带式CVT的基本结构和工作原理52.1 金属带式CVT的基本结构52.2 金属带式CVT的工作原理52.3 小结6第3章 传动装置方案73.1 确定传动方案73.2 传递装置计算73.3 小结8第4章 行星齿轮机构部分94.1 传动路线设
2、计94.1.1 空挡实现原理94.1.2 前进档的传动路线94.1.3 倒档的传动路线94.2 主要设计及计算校核94.2.1 太阳轮设计计算94.2.2 行星轮设计计算114.2.3 行星架计算设计124.2.4 行星架前半部分设计154.2.5 轴承选择及计算校核154.2.6 前进档离合器钢片和摩擦片的设计174.2.7 倒档制动器钢片和摩擦片174.2.8 齿圈设计计算184.3 行星系总体装配图194.4 小结19第5章 无级变速机构部分205.1 金属带设计选择205.1.1 金属块设计205.2 金属带主要计算215.2.1 主动带轮设计计算225.2.2 初算轴径225.2.3
3、 可动锥盘设计计算225.2.4 定锥盘设计计算235.3 从动带轮设计计算265.4 无级减速部分总装图275.5 小结27第6章 减速器部分286.1 减速器齿轮的设计计算286.1.1 选择齿轮材料，热处理方法和精度等级286.1.2 圆柱斜齿轮设计及校核286.1.3 减速器从动轮设计296.2 减速器齿轮的设计306.2.1 减速器主动齿轮的设计306.2.2 减速器从动齿轮设计306.2.3 轴的计算306.3 小结30第7章 差速器的设计317.1 圆锥齿轮的设计计算317.1.1 选择齿轮材料，热处理方法和精度等级317.1.2 圆锥齿轮设计及校核317.2 行星机构的设计32
4、7.2.1 行星架下半部分327.2.2 行星架上半部分337.2.3 差速器行星轮的设计计算337.3 输出轴的设计347.3.1 左输出轴的设计347.3.2 右输出轴的设计357.4 轴承选择及计算校核357.5 差速器整体装配图367.6 小结36第8章 箱体设计378.1 下箱体结构设计378.2 上箱体结构设计378.3 箱体装配图388.4 CVT装配图38结论39致谢40参考文献41附录42千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- III -第1章 绪论1.1 立题的目
5、的和意义采用无级变速器的汽车最大优势是能够实现发动机转速和扭矩沿着最经济油耗线变化，并且在变速过程中无冲击，不必产生动力中断，因而大幅度改善了汽车的动力性能及乘坐的舒适性。目前对摩擦式无级变速传动机理研究的还并不充分，因此有待于进一步研究其机理和选择其机理和新的润滑剂，以进一步提高摩擦拖动率，尤其是研究具体结构的设计与优化问题，改善其传动性能，对于促进无级变速器在机械行业特别是在汽车行业中的广泛应用具有重要的推广意义。1.2 机械无级变速传动概述1.2.1 无级变速简介无级变速传动是指在某种控制的作用下,使系统的输出转速可在两个极限转速范围内连续变化的传动方式。而无级变速器是使机器的输出转速连
6、续可调,能实现无级变速传动,以满足最佳工作需要的调速装置。它和定传动比传动以及有级传动相比,具有能够根据工作的需要在一定范围内连续变换速度,以适应输出转速和外界负荷变化的需要等优点,能适应变工况工作,简化传动方案,节约能源和减少环境污染等要求。无级变速器主要适应的场合：(1) 适应工艺参数多变或输出转速连续变化的要求,运转中需经常连续地改变速度,但是不应在某一固定速度下长期运转。(2) 探求最佳工作速度。(3) 几台机器或一台机器的几个部分协调运转。(4) 缓速启动以合理利用动力,通过调速以快速越过共振区。(5) 车辆变速箱,可节省燃料,缩短加速时间,简化操作。1.2.2 各类无级变速器比较目
7、前,无级变速器主要分为三大类：一是以电控调速装置调速的电磁式无级变速器；二是以液压调速装置调速的液压式无级变速器；三是以机械调速装置调速的机械式无级变速器。其中,液压调速装置虽然调速范围大,传动效率较高,但其制造精度要求高,价格较贵,滑动率较大,运转时容易发生泄漏电控调速的虽然具有结构简单,成本低,操作维护方便的特点,但其效率低,发热严重,不适合长期负荷运转。与上述两种相比,机械无级变速器具有以下几大优点调速范围大,调速方式多,能实现恒扭矩工作,传动效率高,适应性强,且结构简单,价格低廉,传动比稳定,工作可靠且维修方便。金属带式无级变速器就是一种新颖的有挠性中间体的机械摩擦式变速器,它具有结构
8、简单、承载能力强、变速范围大、体积小、效率高、噪声低、节能环保等特点,尤其是它克服了以往各类无级变速器传递功率较小的缺点,可用于需要中大功率范围内的机械传动中,特别是近几年来它在轿车变速器中的成功使用所显示出的各种优越性能普遍为人们看好,因而受到了国内外业界的极大重视.1.2.3 金属带式无级变速传动的优势金属带式无级变速器不仅能够满足传递较大功率、适应高转速等条件,还具有如下几方面的特性(1) 经济性 该变速器通过传动比的连续变化,使车辆外界行驶条件与发动机负载实现最佳匹配,使发动机在最佳工作区稳定运转从而充分发挥了发动机的潜力,燃烧完全,提高了整车的燃料经济性,减少了废气排放,有利于环境保
9、护(2) 动力性 在汽车起步、停止和变速过程中不至于产生冲击和抖动,减少了噪音,满足了汽车行驶多变的条件,使汽车在良好的性能状态下行驶(3) 舒适性 驾驶平稳!舒适,简化了操作,减轻了驾驶员的劳动强度,提高了行车安全,符合人们日益增长的舒适性要求(4) 可靠性 据1993年的统计,在装车的60万套金属带式CVT中,由于金属带传动系统出现故障返还的只有120套,占总数的0.02%,而在这120套中因为金属带本身有问题的只有40例,可见其故障率极低 实践表明金属带CVT能达到与汽车相同的寿命。金属带式无级变速器本身就是一种自动变速器,而且它比目前在汽车上占主导地位的液力机械式自动变速器结构更加简单
10、紧凑,更加节能,动力性能更加优良。它与目前流行的4档自动变速器(AT)相比,燃油消耗节约12%17%,加速性能提高7.5%11.5%,发动机排放减少10%,价格不比AT贵。1.3 国内外金属带式无级变速器的发展历史及应用现状1.3.1 发展历史金属带式CVT的装车使用只有十几年的时间，但是CVT技术的发展己有100多年的历史，1886年，Daimler Benz在首辆采用汽油机的汽车上装上了橡胶带CVT。1906年，美国卡特车装用了简单的金属盘摩擦传动无级变速器，1930年在Austin Sixteen车上，装用了牵引式CVT，电子控制技术特别是计算机控制技术的发展，使得无级变速传动得到应用与
11、发展。20世纪60年代后期，荷兰工程师Van Doorne研究出金属带CVT，这是CVT技术具有划时代意义的事件。1972年，H.Van Doorne成立了独立公司，1978年，意大利Fiat公司的汽车开始装用Van Doorne CVT。1987年，美国Fort汽车公司的汽车装有这种CVT。日前，市场上的CVT有二种产品：P821型，采用电磁离合器作为起动装置，机-液或电-液控制系统，以外齿轮泵作为液压源，实用于发动机排量在1.3以下的小型轿车；P811型，实用于发动机排量在1.8以下的中型轿车；P844型，采用新型金属传动带，将液力矩器与CVT综合，全电子控制系统，实用于发动机排量在3.3
12、以下的豪华轿车。日本在研制CVT的初期，即将电子控制技术与CVT技术结合，成功地开发出电子控制技术的CVT，即ECVT，陆续装在Rex，Samba和Justy上。1990年美国生产出计算机控制的无级调速液压自动变速器(CVT)，此后日本、美国、德国等轿车生产商大多采用此项技术。1.3.2 应用现状金属带无级变速器的优点很多，如：变速没有冲击，不用变换啮合齿轮，外形尺寸小。现在已经在一定范围内克服了传送带打滑的问题，改用金属链代替金属带，可以在一定条件下实现在大排量轿车上的使用。 现代无级变速器开发技术水平最高的是采用金属链带机械式无级变速器，例如奥迪A6multitronic无级变速器就采用了
13、金属链条这一形式。目前除了奥迪以外，福特和通用也投入上亿美元巨资研制了从1.3升2.0升汽车发动机所配用的无级变速器。以荷兰生产的无级变速器著名厂家VDT公司为例，目前按照发动机排量主要有以下类型：采用电磁离合器作为起动装置，机械液压传动或电控液压传动系统，以外啮合齿轮泵作为液压源，适用于发动机排量1.3升以下的小型轿车。采用湿式多片离合器作为起动装置，机械液压传动，动力传送采用金属链条，适用于发动机排量1.8升以下的中型轿车。还有采用新型金属链条，液力变矩器与无级变速器结合，全电子控制，适用于3.0升以下较大排量的豪华轿车。世界最大的变速器制造企业德国ZF公司也采用VDT技术，生产用于1.5
14、升2.5升中排量轿车的无级变速器系列，计有CFT系列，适用于前轮驱动发动机横置的轿车；CTT系列，适用于前轮驱动发动机纵置的轿车；CRT系列，适用于各轮驱动发动机纵置的轿车。据荷兰VDT公司介绍，现在新的设计和技术已经解决了无级变速器过去存在的主要问题，因V型带损坏而出现的故障发生率只有千分之2.5，比例很低。如果不考虑所用传送带的差异，各种型号无级变速器的主要差别集中在发动机动力传递到主动带轮的过程以及带轮半径和夹紧力的控制方法上。2007中国汽车CVT国际学术研讨会暨中国齿协CVT工作组成立大会上宣布，由重庆工学院重庆汽车学院自主研发的汽车金属带式无级变速器示范生产线已建成。这项技术获得E
15、M-CVT国家专利。目前国际上应用的金属带式无级变速器只有荷兰研发生产，全世界有60多种汽车品牌采用CVT技术，国内全部靠进口，自主研发的CVT只实验于吉利和众泰两款汽车。 重庆工学院重庆汽车学院自1996年起开始研发金属带式无级速器。据了解，该项技术比手动档节油10%15%，自动变速最佳工作状态超过国外技术20公里。1.4 小结 本章主要介绍了本课程设计的选题目的和意义，并总体介绍了相关的一些历史现状等。第2章 金属带式CVT的基本结构和工作原理2.1 金属带式CVT的基本结构金属带式CVT，一般由行星齿轮机构、无级变速机构、差速器机构和控制系统组成。1. 行星齿轮机构：CVT的行星齿轮机构用以实现前进档和倒档之间的切换操作，采用双行星齿轮机构，行星架上固定有内、外行星齿轮，其中，外行星齿轮和齿圈啮合，内行星齿轮和太阳轮啮合。前进档时，行星架和太阳轮锁死，太阳轮主动旋转，行星架随太阳轮同速旋转，即整体同步旋转；倒档时，齿圈固定在机箱上不动，太阳轮主动旋转，通过双行星齿轮后，此时行星架与太阳轮反向旋转。2
