自动变速器 无级变速器CVT上.pdf

年第 期 吉林大学葛安林 自 动 变 速 器 七 无级变速器 上 中图分类号 简 称 7 指无级控制速比变化的变速器 它能提高 汽车的动力性 燃料经济性 驾驶舒适性 行驶平顺 性 电控的 7 可实现动力传动系统的综合控制 充分发挥发动机特性 无级变速器的种类很多 见表 液力式即液 力变矩器 其优良品质已在 自动变速器 一 中阐 述 它是迄今世界上占主导地位的无级变速器 8 液压式它与液力传动同属流体传动 其 区别在于 它是依靠液体压能的变化来传动或变换 能量 是用工作腔的容积变化进行工作的 液压元 件主要是液压泵与液压马达 有液压车轮马达与液 压驱动轴两种 它的优 缺点除与液力式类同外 还 有液压元件不适应汽车高转速 高负荷和转速变化 频繁 振动大等不利的工作条件 故仅在推土机 装 载机上有所应用 汽车上应用较少 电动式内燃机作为动力装置的优点很 多 但在部分负荷时效率低并产生有害排放而导致 了电传动的发展 为了适应与给定的电动机匹配 有的用单速变速器 与异步电动机共同工作 有的 需两挡以上 与永磁同步电动机配合 而有的则要 多挡 与直源串绕电动机匹配 以达到设计的性 能 纯电传动虽有零污染与低噪声的突出优点 但 贮存于电池中可用能量行驶范围有限 除在高能 镍 钠 锂基等电池及燃料电池方面继续研究外 也 有采用内燃机与电源的复合驱动方案 起步或加速 时使用电动机作辅助动力 改善加速性能 在城市 行驶时可多用电驱动 以克服内燃机污染严重的问 题 而在郊区以外 则多用内燃机与传统驱动方式 配合行驶 这种复合驱动既利用了一种能源具有高 功率的优势 又发挥了另一种能源有良好的贮能容 量 在汽车减速和制动时可回收能量 机械式因为是通过摩擦传递扭矩 故总 有打滑的危险 进而在接触面产生高温而磨损 它 经历百余年的改进 提高 目前也仅金属带或链带 式及牵引环式有实用价值 机械式无级变速器 D4 9804 2442 0 的金 属带最为成功 除这类湿式带外 最近由树脂和铝 合金等构成的干式带也问世 它用直流电机控制 其特点是 起步由定传动比的齿轮 即副传动路线 来传递动力 保证起步性能 当达到规定车速时 再 变换到由带传动确定的主传动路线 见 自动变速 器 一 中图 E E 组成与工作原理 7 是目前已投产的 7 其组成与工作原理 如图 所示 发动机动力 F 经起步装置 传至 7 汽车技术 特约专题 的主动工作带轮 再由关键部件 型金 属带 即 最低速比 从动力性 考虑的速比为 5 2 4562 7 2 8 456 为 A 2 3 式中 为带径向变化 为带轮槽角之半 图 5 带传动装置简图 对直母线带轮 为常数 因 8 故 可见对定轴距强制运行的带传动 为保证各速比 位置的牵引长度 1 不变 大多数情况下 主 被动轮 轴的轴向移动量 与 并不相同 需按下式调节 9 2 3 图 带轮圆弧曲线上的 变化 因曲面带轮制造困难 精度高 生产率低 价格 高 且可靠性等问题也尚待研究解决 故现仍多为 直母线带轮 带传动机理 金属带的转矩传递是由元件 2推片3 之间的推 挤压力和环的张力共同作用的结果 且不同工况下 作用效果不同 汽车技术 特约专题 环的张力 见图 从微分方程 得主动轮张力 及被动轮张力 式中 为元件与环的摩擦因数 被动工作轮摩擦 因数 为边界条件决定的张 力 图 环的张力及其与元件的摩擦力 元件的压紧力 见图 切向 径向 012 则元件压力紧力 的微分方程为 式中 3 012 为带轮与元件间的摩擦因数 图 元件压紧力 元件与带动轮间的单位带长法向力 和 带动轮轴向夹紧力 01 由环的张力 与元件间的压力 的共同作 用 见图 合成为有效张力 则可知单位带长随 包角 而变的法向力 2 012 沿包角积分 得轴 的夹紧力 01为 01 0 450 450 012 0 6 图 元件与带轮间的法向力及轴向夹紧力 再从带有效张力所决定传递的发动机扭矩 得 01与被传转矩的关系为 01 450 3 7 式中 3 为摩擦力在圆周切线方向和法线方向的分 配系数 3 由此可见 夹紧力 01主要与传递转矩 和传 动比 4 反映在工作半径 中 以及摩擦力分配系数 3