金屬帶式汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-CVT型【6張CAD圖紙+PDF圖】

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SY-025-BY-1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目審定表 指導(dǎo)教師姓名 安永東 職稱(chēng) 副教授 從事 專(zhuān)業(yè) 車(chē)輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱(chēng) 金屬帶式汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 課題適用專(zhuān)業(yè) 車(chē)輛工程 課題類(lèi)型 W 課題簡(jiǎn)介： 近些年來(lái)，汽車(chē)技術(shù)有了很大發(fā)展，汽車(chē)的性能不斷提高，汽車(chē)變速器對(duì)汽車(chē)的性能有較大的影響。目前，自動(dòng)變速器技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是，現(xiàn)在應(yīng)用的自動(dòng)變速器基本上都是有級(jí)變速器，對(duì)汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器還處在研究、實(shí)驗(yàn)階段。在歐洲的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有很多大的汽車(chē)制造商把無(wú)級(jí)變速器應(yīng)用于轎車(chē)，節(jié)能減排已經(jīng)成為世界對(duì)于汽車(chē)的一種追求，在我國(guó)汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器的研究更是處于起步階段。設(shè)計(jì)一種能夠適用于轎車(chē)的機(jī)械無(wú)級(jí)變速器已經(jīng)顯得越來(lái)越重要。本設(shè)計(jì)結(jié)合金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，設(shè)計(jì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的分析，對(duì)整個(gè)無(wú)級(jí)變速器的各級(jí)傳動(dòng)部分的傳動(dòng)方式進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 依據(jù)給定參數(shù)設(shè)計(jì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，包括：無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核（金屬帶、帶輪、第一軸）、中間減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核（兩級(jí)齒輪傳動(dòng)、第二、三軸）。主要技術(shù)指標(biāo)：1、額定功率：75/6000（）；最大扭矩：135/4500（）；2、無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比為：0.4~2.88；中間減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：第一級(jí)為1.4，第二級(jí)為1.9。成果：1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，1.5萬(wàn)字以上；2、變速器裝配圖一張、帶輪、齒輪及殼體等零件圖若干張。折合三張A0圖紙。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教 研 室 意 見(jiàn) 1 選題與專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合度 □好 □較好 □一般 □較差 2 對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)及全面訓(xùn)練的程度 □好 □較好 □一般 □較差 3 選題與生產(chǎn)、科研、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度 □好 □較好 □一般 □較差 4 論文選題的理論意義或?qū)嶋H價(jià)值 □好 □較好 □一般 □較差 5 課題預(yù)計(jì)工作量 □較大 □適中 □較小 6 課題預(yù)計(jì)難易程度 □較難 □一般 □較易 教研室主任簽字： 年 月 日 系（部）教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 注：課題類(lèi)型填寫(xiě) W.科研項(xiàng)目；X.生產(chǎn)（社會(huì)）實(shí)際；Y.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；Z.其它。 SY-025-BY-2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名 郭蕾 系部 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 車(chē)輛工程 07-11班 指導(dǎo)教師姓名 安永東 職稱(chēng) 副教授 從事 專(zhuān)業(yè) 車(chē)輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱(chēng) 金屬帶式汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義 近些年來(lái)，汽車(chē)技術(shù)有了很大發(fā)展，汽車(chē)的性能不斷提高，汽車(chē)變速器對(duì)汽車(chē)的性能有較大的影響。目前，自動(dòng)變速器技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是，現(xiàn)在應(yīng)用的自動(dòng)變速器基本上都是有級(jí)變速器，對(duì)汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器還處在研究、實(shí)驗(yàn)階段。在歐洲的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有很多大的汽車(chē)制造商把無(wú)級(jí)變速器應(yīng)用于轎車(chē)，節(jié)能減排已經(jīng)成為世界對(duì)于汽車(chē)的一種追求，在我國(guó)汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器的研究更是處于起步階段。 設(shè)計(jì)一種能夠適用于轎車(chē)的機(jī)械無(wú)級(jí)變速器已經(jīng)顯得越來(lái)越重要。本設(shè)計(jì)結(jié)合金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，設(shè)計(jì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的分析，對(duì)整個(gè)無(wú)級(jí)變速器的各級(jí)傳動(dòng)部分的傳動(dòng)方式進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） 依據(jù)給定參數(shù)設(shè)計(jì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，包括：無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核（金屬帶、帶輪、第一軸）、中間減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核（兩級(jí)齒輪傳動(dòng)、第二、三軸）。 主要技術(shù)指標(biāo) 1、額定功率：75/6000（）；最大扭矩：135/4500（）； 2、無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比為：0.4~2.88；中間減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：第一級(jí)為1.4，第二級(jí)為1.9。 三、設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的成果 1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，1.5萬(wàn)字以上； 2、變速器裝配圖一張、帶輪、齒輪及殼體等零件圖若干張。折合三張A0圖紙。 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排 1、進(jìn)行文獻(xiàn)檢索查，查看相關(guān)資料，對(duì)課題的基本內(nèi)容有一定的認(rèn)識(shí)和了解。并完成開(kāi)題報(bào)告。第1-2周（2月28日～3月11日） 2、初步確定設(shè)計(jì)的總體方案，討論確定方案；對(duì)無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。第3-6周（3月14日～4月8日） 3、提交設(shè)計(jì)草稿，進(jìn)行討論，修定。第7周（4月11日～4月15日） 4、無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)、中間減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，繪制裝配圖及相應(yīng)零件圖。第8-12周（4月18日～5月20日） 5、提交正式設(shè)計(jì)，教師審核。第13-14周（5月23日～6月3日） 6、按照審核意見(jiàn)進(jìn)行修改。第15周（6月6日～6月10日） 7、整理所有材料，裝訂成冊(cè)，準(zhǔn)備答辯。第16周（6月13日～6月17日） 五、主要參考資料 [1] 程乃士.汽車(chē)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [2] 阮忠唐. 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)與選用指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998：120-218. [3] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造[M].北京:人民交通出版社，2002，(08). [4] 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005，(07)：78-113. [5] EMERY HENDRIKS. Aspects of a Metal Pushing V-Belt for Automotive Car Application[J]. SAE Paper，1988，881734：4. 1311～4. 1321. [6] SUN D C. Performance Analysis of a Variable Speed-Ratio Metal V-Belt Drive[J]. Transaction of the ASME，1988，110：472～481. 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 金屬帶式汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 系部名稱(chēng)： 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 車(chē)輛工程 07-11班 學(xué)生姓名： 郭 蕾 指導(dǎo)教師： 安永東 職 稱(chēng)： 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of Metal belt type vehicle CVT transmission mechanism Candidate：GuoLei Specialty：Vehicle Engeering Class： 07-11 Supervisor：Associate Prof. An Yongdong Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 郭蕾 系部 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 車(chē)輛工程07-11班 指導(dǎo)教師姓名 安永東 職稱(chēng) 副教授 從事 專(zhuān)業(yè) 車(chē)輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱(chēng) 金屬帶式汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀,選題的目的、依據(jù)和意義 1、研究現(xiàn)狀 近年來(lái)，隨著車(chē)輛技術(shù)的進(jìn)步和道路上車(chē)輛密度的加大，汽車(chē)已經(jīng)成為現(xiàn)代文明社會(huì)重要的組成部分，人們對(duì)汽車(chē)的各項(xiàng)性能也提出了更高的要求，特別是經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性方面。現(xiàn)在為了提高汽車(chē)的這些性能，人們嘗試了多項(xiàng)努力。本文就是在這背景下完成的。堅(jiān)持以原有的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用新型的金屬帶式無(wú)級(jí)變速器(CVT)替代原有的有級(jí)變速裝置。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器(CVT)作為汽車(chē)?yán)硐氲淖兯賯鲃?dòng)裝置，具有廣闊的發(fā)展前景和市場(chǎng)空間，與目前應(yīng)用較廣的自動(dòng)變速器(AT)相比，其性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的無(wú)級(jí)變速。無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)匹配及控制是實(shí)現(xiàn)車(chē)輛性能的關(guān)鍵技術(shù)之一,通過(guò)合理地控制無(wú)級(jí)變速器，可以使汽車(chē)按駕駛員的意圖在汽車(chē)的行駛阻力和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率之間自動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)最佳匹配，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在理想的工況下運(yùn)行, 以便把汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性發(fā)揮到極限狀態(tài)。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器越來(lái)越受到人們的重視并且獲得了較快的發(fā)展，世界上主要的汽車(chē)廠商也都在進(jìn)行無(wú)級(jí)變速器的研發(fā)工作。 ⑴ 國(guó)外無(wú)級(jí)變速器的研究動(dòng)態(tài) 金屬帶式CVT的裝車(chē)使用只有十幾年的時(shí)間,但是CVT技術(shù)的發(fā)展已有100多年的歷史，1886年，Daimler Benz 在首輛采用汽油機(jī)的汽車(chē)上裝上了橡膠帶CVT。1906年，美國(guó)卡特車(chē)裝用了簡(jiǎn)單的金屬盤(pán)摩擦傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器。1930年在Austin Sixteen車(chē)上，裝用了牽引式CVT。電子控制技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，使得無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)得到應(yīng)用與發(fā)展。20世紀(jì)60年代后期，荷蘭工程師Van Doorne研究出金屬帶CVT，并裝備于DAF公司制造的小型轎車(chē)上。但是由于橡膠帶式CVT存在一系列的缺陷，如傳遞功率有限、傳遞轉(zhuǎn)矩低、傳動(dòng)帶和夾緊機(jī)構(gòu)的能量損失較大、以及使用壽命短等，因而沒(méi)有被汽車(chē)行業(yè)普遍接受。1972年H.Van Doorne博士發(fā)明了金屬傳動(dòng)帶，解決了橡膠帶使用壽命低、傳遞功率小的本質(zhì)缺陷。1978年，意大利Fiat公司的汽車(chē)開(kāi)始裝用Van Doorne CVT。1987年，美國(guó)Ford公司的汽車(chē)裝有這種CVT，很快引起汽車(chē)工業(yè)的關(guān)注。1997年上半年，日本日產(chǎn)公司開(kāi)發(fā)了使用在2.0L汽車(chē)上的CVT。在此基礎(chǔ)上，日產(chǎn)公司在1998年開(kāi)發(fā)了一款中型轎車(chē)，設(shè)計(jì)了包含一個(gè)手動(dòng)換檔模式的CVT。新型CVT采用一個(gè)最新研制的高強(qiáng)度寬鋼帶和一個(gè)高效率液壓控制系統(tǒng)，這些新技術(shù)的應(yīng)用使CVT可傳遞更大轉(zhuǎn)矩。日產(chǎn)公司研究開(kāi)發(fā)的CVT電子控制技術(shù)，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)模式，使汽車(chē)在下坡時(shí)可以一直根據(jù)車(chē)速實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，而不是采用常規(guī)制動(dòng)器限速，解決了長(zhǎng)距離制動(dòng)引起制動(dòng)器發(fā)熱的問(wèn)題。同時(shí)在濕滑路面上能夠平順地增加速比來(lái)防止打滑。日產(chǎn)公司計(jì)劃將它的CVT的應(yīng)用范圍從1.0L擴(kuò)大到3.0L的轎車(chē)。日本三菱公司選用CVT傳動(dòng)技術(shù)與直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)組合，可以保證在所有速比下，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力平順無(wú)間斷地傳遞。CVT根除了傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器換檔時(shí)動(dòng)力不連續(xù)現(xiàn)象以及頓挫感，從而獲得更滿(mǎn)意的響應(yīng)速度和控制性能。日本富士重工擁有15年開(kāi)發(fā)CVT的經(jīng)驗(yàn)。1997年5月，富士重工將它的Vistro微型車(chē)裝配了E-CVT(設(shè)有六檔手動(dòng)換檔模式的CVT)。1999年上半年，美國(guó)的福特公司和德國(guó)ZF公司合作，在巴達(dá)維亞和俄亥俄州合資建廠,為福特公司的轎車(chē)和輕型載貨車(chē)設(shè)計(jì) CVT變速器，從2001年開(kāi)始投入生產(chǎn)。除經(jīng)典的前置前驅(qū)方式外，ZF公司還設(shè)計(jì)有發(fā)動(dòng)機(jī)縱置前輪驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)縱置后輪驅(qū)動(dòng)的CVT產(chǎn)品系列。經(jīng)過(guò)10多年的不斷完善，CVT傳動(dòng)技術(shù)由早期的小排量逐漸發(fā)展到大中排量轎車(chē)，其傳遞功率已超過(guò)150KW，轉(zhuǎn)矩已超過(guò)350Nm。目前，市場(chǎng)上的CVT有三種產(chǎn)品：P821型，采用電磁離合器作為起動(dòng)裝置，機(jī)—液或電—液控制系統(tǒng)，以外齒輪泵作為液壓源，實(shí)用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量在1.3以下的小型轎車(chē)；P811型，實(shí)用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量在1. 8以下的中型轎車(chē)；P844型，采用新型金屬傳動(dòng)帶，將液力變矩器與CVT綜合，全電子控制系統(tǒng)，實(shí)用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量在3. 3以下的豪華轎車(chē)。日本在研制CVT的初期，即將電子控制技術(shù)與CVT技術(shù)結(jié)合，成功地開(kāi)發(fā)出電子控制技術(shù)的CVT，即ECVT，陸續(xù)裝在Rex，Sambar和Justy上。1990年美國(guó)生產(chǎn)出計(jì)算機(jī)控制的無(wú)級(jí)調(diào)速液壓自動(dòng)變速器(CVT),此后日本、美國(guó)、德國(guó)等轎車(chē)生產(chǎn)商大多采用此項(xiàng)技術(shù)。 ⑵ 國(guó)內(nèi)無(wú)級(jí)變速器的研究動(dòng)態(tài) 國(guó)內(nèi)對(duì)汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器的研究最早可追述到60年代，清華大學(xué)的宋鏡滾教授對(duì)汽車(chē)橡膠帶無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行了研究，用傳統(tǒng)的Euler理論對(duì)橡膠V帶無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)進(jìn)行了分析，對(duì)彎曲、拉伸所產(chǎn)生的帶應(yīng)力及應(yīng)力對(duì)帶疲勞壽命的影響進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)措施，以及汽車(chē)車(chē)速——油門(mén)兩參數(shù)匹配控制的簡(jiǎn)單原理。80年代中期哈爾濱工業(yè)大學(xué)載人航天器設(shè)計(jì)教研室的楊滌教授在美國(guó)作訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者期間，與美國(guó)California-Davis大學(xué)的Andrew A. Frank教授合作，從純控制理論的角度，對(duì)CVT非線(xiàn)性動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和仿真研究。80年代末東北大學(xué)的程乃士教授從德國(guó)回國(guó)后，開(kāi)始了CVT鋼帶的試制工作，并應(yīng)用鍵合圖理論，推導(dǎo)了VDT公司P811 變速器液壓控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程，但沒(méi)有具體的參數(shù)和仿真結(jié)果。90年代初北京理工大學(xué)的姜正根教授在兵器工業(yè)部的資助下，開(kāi)展了CVT的研究，在購(gòu)買(mǎi)了國(guó)外的鋼帶后，設(shè)計(jì)制造了簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，但由于同為兵器工業(yè)部的長(zhǎng)安集團(tuán)對(duì)該項(xiàng)目不認(rèn)可，CVT項(xiàng)目沒(méi)有進(jìn)一步的進(jìn)展。清華大學(xué)曾嘗試對(duì)金屬帶CVT進(jìn)行研究，武漢工學(xué)院也試圖對(duì)汽車(chē)牽引式CVT進(jìn)行研究。90年代初，華南理工大學(xué)黃向東教授從意大利學(xué)成歸國(guó)，在國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金的資助下，開(kāi)展了金屬帶CVT的研究，試制了H型金屬鋼帶，對(duì)CVT的匹配控制規(guī)律進(jìn)行了研究，并推導(dǎo)了CVT過(guò)渡狀態(tài)的理想調(diào)速率，指出了速比調(diào)節(jié)的方向和速率，該調(diào)節(jié)規(guī)律申請(qǐng)了國(guó)家專(zhuān)利。上海交通大學(xué)花家壽教授在上海齒輪箱廠的資助下，以VDT公司的P811樣機(jī)為實(shí)驗(yàn)件搭建了CVT傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。湖南大學(xué)以周云山教授和薛殿倫博士為首的CVT研發(fā)小組，具有多年從事無(wú)級(jí)變速器的研究經(jīng)驗(yàn)。多年的潛心研究，消化了國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，已經(jīng)掌握無(wú)級(jí)變速器與整車(chē)的動(dòng)力匹配規(guī)律、速比控制方法、離合器起步過(guò)程控制以及液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)?？偠灾瑥膰?guó)內(nèi)外對(duì) CVT 的研究狀況來(lái)看，CVT是一項(xiàng)實(shí)踐性非常強(qiáng)的技術(shù)，國(guó)內(nèi)外對(duì)金屬帶CVT的研究方興未艾。 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)、力學(xué)分析、傳動(dòng)效率等，在國(guó)外已研究成熟，國(guó)外的研究熱點(diǎn)主要集中在CV T電液控制系統(tǒng)的控制策略上，如CVT電液控制系統(tǒng)的智能PID控制、魯棒控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)、力學(xué)分析、傳動(dòng)效率等研究在國(guó)內(nèi)已取得很大的進(jìn)展，但CVT電液控制系統(tǒng)的控制策略、實(shí)驗(yàn)仿真等研究在國(guó)內(nèi)剛剛起步。 2、目的、依據(jù)和意義 汽車(chē)界對(duì)CVT技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)日益重視，特別是在微型轎車(chē)中，CVT被認(rèn)為是最佳的傳動(dòng)裝置。隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)的不斷應(yīng)用，使得CVT的總體性能比同類(lèi)的AT更為突出。根據(jù)世界各汽車(chē)公司按不同的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)CVT進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，CVT與同類(lèi)四檔自動(dòng)變速器相比：加速性能可提高10%，燃油經(jīng)濟(jì)性提高10%~15%，排放降低10%，平順性更好。 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器是汽車(chē)?yán)硐氲膫鲃?dòng)系統(tǒng)，它可提高汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性，改善汽車(chē)的動(dòng)力性，便于操作是汽車(chē)的核心技術(shù)之一。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)、變速原理、受力情況等已經(jīng)研究成熟，但國(guó)內(nèi)CVT的關(guān)鍵技術(shù)——電液伺服系統(tǒng)控制方法的研究尚處于起步階段，國(guó)外研究得也不成熟。目前CVT控制策略的研究是CVT研究的熱點(diǎn)，隨著CVT控制策略研究的深入，金屬帶式無(wú)級(jí)變速器國(guó)產(chǎn)化的日子指日可待。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的試驗(yàn)應(yīng)包括專(zhuān)用臺(tái)架及路況試驗(yàn)，CVT專(zhuān)用臺(tái)架技術(shù)由世界上少數(shù)幾個(gè)大公司壟斷，如ZF公司、Doorne公司等，CVT所有的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)都能在專(zhuān)用臺(tái)架上進(jìn)行，但專(zhuān)用臺(tái)架造價(jià)高，國(guó)內(nèi)外研究人員研究CVT的動(dòng)態(tài)特性時(shí)大多在自制的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)臺(tái)上并配合仿真進(jìn)行。結(jié)合金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，設(shè)計(jì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)迅速、準(zhǔn)確的變速。 此次對(duì)金屬帶式汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)，其目的主要有： 一是重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作能力，使學(xué)生能夠盡快適應(yīng)企業(yè)需求，為企業(yè)挑選優(yōu)秀適用人才提供平臺(tái)； 二是通過(guò)設(shè)計(jì)交流創(chuàng)造學(xué)術(shù)競(jìng)爭(zhēng)氛圍，為師生之間、同學(xué)之間提供良好的交流平臺(tái)，進(jìn)而推動(dòng)學(xué)科建設(shè)的提升； 金屬帶式汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在提高和檢驗(yàn)汽車(chē)行業(yè)院校學(xué)生的綜合素質(zhì)，為汽車(chē)工業(yè)健康、快速和可持續(xù)發(fā)展積蓄人才,對(duì)增進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研三方的交流與互動(dòng)合作等方面具有十分廣泛的意義。 毫無(wú)疑問(wèn)，對(duì)于對(duì)汽車(chē)的了解僅限于書(shū)本和個(gè)人駕乘體驗(yàn)的大學(xué)生而言，能夠獨(dú)立的完成金屬帶式汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，是一段非常富有挑戰(zhàn)的過(guò)程，同時(shí)也是一段受益頗豐的過(guò)程。在大腦一片空白的開(kāi)始、興奮的初步設(shè)計(jì)、激烈的爭(zhēng)執(zhí)、無(wú)可奈何的妥協(xié)、令人抓狂的一次次返工、絞盡腦汁的解決難題之后，設(shè)計(jì)者能獲得的不僅僅是CAD、ANSYS等軟件的熟練運(yùn)用以及對(duì)焊接、定位、機(jī)加工等技術(shù)特征的掌握,更有汽車(chē)工程師的基本素養(yǎng)和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 1、研究的基本內(nèi)容 （1）研究汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； （2）根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)并結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝性等要求確定無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)方案； （3）根據(jù)無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)方案確定無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； （4）中間減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)按齒輪受力、轉(zhuǎn)速、噪聲要求等情況選擇齒輪的變位系數(shù)、壓力角、螺旋角、模數(shù)和齒頂高系數(shù)； （5）撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)并完成主要總成裝配圖，零件圖。 2、擬解決的主要問(wèn)題 （1）金屬帶式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)摩擦副的共軛關(guān)系； （2）金屬帶式無(wú)級(jí)變速的金屬帶傳動(dòng)的力分析； （3）金屬帶帶環(huán)的應(yīng)力與強(qiáng)度分析，帶輪與摩擦片的接觸強(qiáng)度計(jì)算； （4）直母線(xiàn)錐盤(pán)導(dǎo)致的金屬帶偏斜及其影響； （5）金屬帶傳動(dòng)的摩擦因數(shù)和傳動(dòng)效率； （6）金屬帶傳動(dòng)的傳動(dòng)能力和帶輪軸向推力的確定； （7）摩擦傳動(dòng)原理和摩擦因數(shù)； （8）離合器換向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，如倒檔行星機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算。 三、技術(shù)路線(xiàn)（研究方法） 市場(chǎng)調(diào)查，收集資料 理解金屬帶式變速器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 主傳動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)分析 無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 中間減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核分析 總體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與選擇 繪制總體傳遞動(dòng)力路線(xiàn)圖 繪制裝配圖以及相應(yīng)零件圖 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪制總裝配圖及零件圖 最終形成研究成果 Y N 四、進(jìn)度安排 1、進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，查看相關(guān)資料，對(duì)課題的基本內(nèi)容有一定的認(rèn)識(shí)和了解，并完成開(kāi)題報(bào)告。第1-2周（2月28日～3月11日） 2、初步確定設(shè)計(jì)的總體方案，討論確定方案；對(duì)無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。第3-6周（3月14日～4月8日） 3、提交設(shè)計(jì)草稿，進(jìn)行討論，修定。第7周（4月11日～4月15日） 4、無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)、中間減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，繪制裝配圖及相應(yīng)零件圖。第8-12周（4月18日～5月20日） 5、提交正式設(shè)計(jì)，教師審核。第13-14周（5月23日～6月3日） 6、按照審核意見(jiàn)進(jìn)行修改。第15周（6月6日～6月10日） 7、整理所有材料，裝訂成冊(cè)，準(zhǔn)備答辯。第16周（6月13日～6月17日） 五、參考文獻(xiàn) [1] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造[M].北京:人民交通出版社，2002，(08). 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Metal belt type variator is a new type of mechanical friction type variator, high bearing ability, high efficiency, energy saving and steadiness, good environment protection fine transmission characteristics, especially suitable for high power and in need to pass to stepless speed regulation occasion. This design is based on the modern people to an automobile performance higher request, in view of the fact that the domestic and foreign experts to variator's research and the analysis，combined with the metal belt type continuously variable transmission of the status and development trends, the basic structure, transmission principle, performance characteristics.According to its application in cars, completed the design of metal belt CVT transmission, based on the design variable's analysis, the transmission part at all levels of detail design transmission mode, , including master, driven pulleys; Lord, driven cone-disk; intermediate deceleration institutions and compared with the traditional transmission, durable performance, and accelerating performance, fuel performance and emission performance is improved. Keywords：Metal belt；Contiuously Variable Transmission；transmission；a type of mechanical friction; lord, driven cone-disk; ntermediate deceleration institutions II 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 概述 1 1.1.1 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展 1 1.1.2 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的優(yōu)點(diǎn) 2 第2章 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)的基本原理 4 2.1 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的基本組成 4 2.1.1 起步離合器 4 2.1.2 行星齒輪機(jī)構(gòu) 5 2.1.3 無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu) 5 2.1.4 控制系統(tǒng) 5 2.1.5 中間減速機(jī)構(gòu) 7 2.2 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的工作原理 7 2.2.1 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的工作原理 7 2.2.2 離合器換向機(jī)構(gòu)的工作原理 7 2.3 本章小結(jié) 7 第3章 基本數(shù)據(jù)選擇 9 3.1 主要技術(shù)指標(biāo) 9 3.1.1 基本參數(shù) 9 3.2 齒輪相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算 11 3.2.1 齒輪參數(shù) 11 3.2.2 各齒輪齒數(shù)及參數(shù)分配 12 3.3 滾動(dòng)球鍵 21 3.4 本章小結(jié) 22 第4章 齒輪校核 23 4.1 齒輪材料的選擇原則 23 4.2 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 23 4.3 輪齒強(qiáng)度計(jì)算 23 4.3.1 齒面接觸強(qiáng)度參數(shù)計(jì)算 23 4.3.2 齒面接觸應(yīng)力計(jì)算 32 4.3.3 輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 35 4.4 各齒輪受力計(jì)算 41 4.5 本章小結(jié) 43 第5章 軸及軸上支撐件的校核 44 5.1 軸的工藝要求 44 5.2 軸的強(qiáng)度計(jì)算 44 5.2.1 初選軸的直徑 44 5.2.2 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 45 5.3 軸承的選擇及花鍵的可靠性分析 53 5.4 本章小結(jié) 55 結(jié)論 56 參考文獻(xiàn) 57 致謝 59 附錄A 60 附錄B 69 第1章 緒 論 1.1 概述 近些年來(lái)，汽車(chē)技術(shù)有了很大發(fā)展，汽車(chē)的性能不斷提高，汽車(chē)變速器對(duì)汽車(chē)的性能有較大的影響。目前，自動(dòng)變速器技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是，現(xiàn)在應(yīng)用的自動(dòng)變速器基本上都是有級(jí)變速器，對(duì)汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器還處在研究、實(shí)驗(yàn)階段。在歐洲的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有很多大的汽車(chē)制造商把無(wú)級(jí)變速器應(yīng)用于轎車(chē)，節(jié)能減排已經(jīng)成為世界對(duì)于汽車(chē)的一種追求，在我國(guó)汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器的研究更是處于起步階段。 設(shè)計(jì)一種能夠適用于轎車(chē)的機(jī)械無(wú)級(jí)變速器已經(jīng)顯得越來(lái)越重要。本設(shè)計(jì)結(jié)合金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，設(shè)計(jì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的分析，對(duì)整個(gè)無(wú)級(jí)變速器的各級(jí)傳動(dòng)部分的傳動(dòng)方式進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 1.1.1 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展 由于內(nèi)燃機(jī)工作特性的限制，為了發(fā)揮內(nèi)燃機(jī)的能力和降低油耗，人們采用了變速器，而最佳的選擇是無(wú)級(jí)變速器。 二十世紀(jì)七十年代中期，荷蘭Van Doorne's Transmissie B.V公司（簡(jiǎn)稱(chēng)VDT公司）開(kāi)發(fā)出一種金屬帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器，稱(chēng)為VDT-CVT（Continuously Variable Transmission）。這種無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器克服了以前其它傳動(dòng)形式的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。VDT-CVT自1987年商品化以來(lái)，到目前為止，世界上幾乎所有的汽車(chē)生產(chǎn)廠家，都接受了這項(xiàng)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出自己的CVT。CVT的適用范圍也從最初的0.6升，發(fā)展到目前的3.3升。 2000年，中國(guó)的程乃士教授開(kāi)始研發(fā)無(wú)偏斜曲母線(xiàn)錐盤(pán)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，2003年研發(fā)無(wú)偏斜復(fù)合母線(xiàn)錐盤(pán)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，2005年研發(fā)無(wú)偏斜等強(qiáng)共軛曲母線(xiàn)無(wú)級(jí)變速器，并于2007年在吉利汽車(chē)公司實(shí)現(xiàn)裝車(chē)；2006年研發(fā)平盤(pán)非對(duì)稱(chēng)直母線(xiàn)無(wú)偏斜金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，2007年在眾泰汽車(chē)公司實(shí)現(xiàn)裝車(chē)。 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器是汽車(chē)?yán)硐氲膫鲃?dòng)系統(tǒng)，它可提高汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性，改善汽車(chē)的動(dòng)力性，便于操作是汽車(chē)的核心技術(shù)之一。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)、變速原理、受力情況等已經(jīng)研究成熟。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的試驗(yàn)應(yīng)包括專(zhuān)用臺(tái)架及路況試驗(yàn)，CVT專(zhuān)用臺(tái)架技術(shù)由世界上少數(shù)幾個(gè)大公司壟斷，如ZF公司、Doorne公司等，CVT所有的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)都能在專(zhuān)用臺(tái)架上進(jìn)行，但專(zhuān)用臺(tái)架造價(jià)高，國(guó)內(nèi)外研究人員研究CVT的動(dòng)態(tài)特性時(shí)大多在自制的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)臺(tái)上并配合仿真進(jìn)行。結(jié)合金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，設(shè)計(jì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)迅速、準(zhǔn)確的變速。 1.1.2 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的優(yōu)點(diǎn) 汽車(chē)界對(duì)CVT技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)日益重視，特別是在微型轎車(chē)中，CVT被認(rèn)為是最佳的傳動(dòng)裝置。根據(jù)國(guó)內(nèi)外一些文獻(xiàn)資料和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，將其優(yōu)點(diǎn)歸納為以下幾個(gè)方面： 1. 速比無(wú)級(jí)調(diào)節(jié) 由計(jì)算機(jī)控制速比連續(xù)的變化，駕駛員無(wú)需考慮換檔，消除了人為換檔技術(shù)的影響，不會(huì)出現(xiàn)MT的換檔時(shí)速比的跳躍，使汽車(chē)駕駛平順、舒適。故在簡(jiǎn)化了汽車(chē)行駛過(guò)程中的操作同時(shí)，也減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了行車(chē)的安全性，使汽車(chē)易于駕駛，有利于汽車(chē)的普遍使用。 2. 提高燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性 采用液力變矩器的無(wú)級(jí)變速器，由于其工作原理是用油作為動(dòng)力傳動(dòng)的介質(zhì)，許多能量消耗在油的內(nèi)摩擦上，傳動(dòng)效率低，通常為80%～85%，比傳統(tǒng)的MT和AT大約費(fèi)油10%～20%，而且液力變矩器轉(zhuǎn)差越大，效率越低。通常減速比不大于2，只能再增加2～3檔有級(jí)變速，每?jī)蓹n中間用液力變矩器實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。由于無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)與車(chē)速無(wú)關(guān)，根據(jù)不同的需要可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)在最經(jīng)濟(jì)工作點(diǎn)或最佳動(dòng)力工作點(diǎn)工作，依靠變速器無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)適應(yīng)汽車(chē)的各種速度，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒最好，排氣污染最小，達(dá)到節(jié)油的目的。因此無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)比其它傳動(dòng)方式表現(xiàn)出更高的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。目前據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用CVT的汽車(chē)比采用AT的汽車(chē)節(jié)油7%～15%。同樣，ZF公司進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明：在美國(guó)環(huán)境保護(hù)局城市和公路循環(huán)工況下，裝備CVT的汽車(chē)比4檔AT汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性提高10%；0~60 mph加速試驗(yàn)中，裝備CVT的汽車(chē)比AT汽車(chē)少用1秒多。 隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)的不斷應(yīng)用，使得CVT的總體性能比同類(lèi)的AT更為突出。對(duì)于典型的5檔AT，不同檔位的傳動(dòng)效率有很大的差異，平均傳動(dòng)效率為6%。一般的MT的傳動(dòng)效率為97%。盡管金屬帶式無(wú)級(jí)變速器為摩擦傳動(dòng)，但它的傳動(dòng)效率，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定達(dá)到90～97%之間，與MT的傳動(dòng)效率差不多。根據(jù)世界各汽車(chē)公司按不同的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)CVT進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，CVT與同類(lèi)四檔自動(dòng)變速器相比：加速性能可提高10%，燃油經(jīng)濟(jì)性提高10%～15%，排放降低10%，平順性更好。 3. 降低有害物質(zhì)的排放 由于無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)能使速比連續(xù)變化，而且具有較寬的速比變化范圍，這樣就能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常在理想?yún)^(qū)域內(nèi)處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)在不穩(wěn)定工況工作的時(shí)間，從而減少?gòu)U氣中有害物質(zhì)的排放量，減輕了對(duì)環(huán)境的污染。ZF公司通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定汽車(chē)在裝備CVT后，其有害物質(zhì)的排放量比裝備4檔AT的汽車(chē)減少10~15%。若進(jìn)一步優(yōu)化的控制方法，CVT汽車(chē)的排放還可進(jìn)一步降低。 4. 實(shí)現(xiàn)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制 在電子控制技術(shù)高速發(fā)展的今天，采用CVT電液控制系統(tǒng)的汽車(chē)，通過(guò)電子控制裝置， 將發(fā)動(dòng)機(jī)和無(wú)級(jí)變速器結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制，可以使無(wú)級(jí)變速的優(yōu)越性體現(xiàn)的更為顯著。發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在某一轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)矩變化范圍；也可以在某一轉(zhuǎn)矩下，產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)速變化范圍。這樣通過(guò)調(diào)節(jié)速比變化和發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門(mén)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪上的功率平衡，就能夠使燃油經(jīng)濟(jì)性與汽車(chē)性能達(dá)到最佳水平。采用CVT傳動(dòng)系統(tǒng)的汽車(chē)，也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、CVT控制模塊、ABS控制模塊之間交互通訊。不僅可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系一體化控制，而且可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)汽車(chē)系統(tǒng)的綜合控制，使得控制效果得到極大的改善。 5.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高 產(chǎn)品成本與可靠性依賴(lài)于產(chǎn)品的技術(shù)含量、材料、制造工藝等因素。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由金屬帶—工作帶輪組和控制系統(tǒng)構(gòu)成，傳動(dòng)零件數(shù)（約300 個(gè)）遠(yuǎn)少于自動(dòng)變速器（約500個(gè)），因此變速器的重量輕，體積小。核心部件金屬帶由荷蘭VDT公司生產(chǎn)，以前價(jià)格比較昂貴（在1995年約占CVT成本的30%）。為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力，VDT公司近幾年在金屬帶零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料和加工工藝上都進(jìn)行了合理改進(jìn)，產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)大幅度降低。 簡(jiǎn)而言之，由于金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，關(guān)鍵零部件采用高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)材料與無(wú)限壽命設(shè)計(jì)方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造。因此該系統(tǒng)質(zhì)量高，使用可靠，與汽車(chē)具有相同的壽命。 第2章 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)的基本原理 2.1 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的基本組成 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器主要是由起步離合器、行星齒輪機(jī)構(gòu)、無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)和中間減速機(jī)構(gòu)構(gòu)成，如圖2.1所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 9 1—倒檔離合器 2—前進(jìn)離合器 3—雙排行星輪 4—行星架 5—中間減速機(jī)構(gòu) 6—主減速器 7—半軸殼 8—從動(dòng)移動(dòng)錐盤(pán) 9—從動(dòng)固定錐盤(pán) 10—從動(dòng)缸 11—主動(dòng)固定錐盤(pán) 12—主動(dòng)移動(dòng)錐盤(pán) 13—主動(dòng)缸 圖2.1金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的基本組成 2.1.1 起步離合器 汽車(chē)無(wú)級(jí)變速器中的前進(jìn)、倒擋離合器是一種濕式多片離合器。離合器靠液壓缸活塞壓力進(jìn)行傳遞轉(zhuǎn)矩。當(dāng)泄壓時(shí)，活塞靠回位彈簧返回。多片式離合器因能獲得較大的摩擦面積，所以能夠傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)離合器摩擦片的數(shù)量，很容易改變其所傳遞的轉(zhuǎn)矩的能力。 離合器摩擦材料以紙基摩擦材料為主，它是以石棉、碳纖維素等纖維或棉、木材、合成纖維作為母體材料，添加無(wú)機(jī)、有機(jī)的高摩擦材料，并在進(jìn)行攪拌的基礎(chǔ)上，浸漬酚醛類(lèi)樹(shù)脂硬化而成。將其粘在鋼片上，這種材料的特點(diǎn)是多孔、網(wǎng)狀，具有彈性，摩擦因數(shù)高，高壓，高溫，高圓周速度時(shí)的穩(wěn)定性好。 2.1.2 行星齒輪機(jī)構(gòu) 無(wú)級(jí)變速器的行星齒輪機(jī)構(gòu)采用雙行星齒輪機(jī)構(gòu)，行星架上固定有內(nèi)、外行星齒輪和右支架，其中右支架是通過(guò)螺栓固定在行星架上，外行星齒輪和齒圈嚙合，內(nèi)行星齒輪和太陽(yáng)輪嚙合。它們可以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)和倒檔。行星齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)倒檔操作，倒檔的旋轉(zhuǎn)方向是通過(guò)行星齒輪系改變的。 行星傳動(dòng)是一種常嚙合傳動(dòng)，與定軸式相比，能減少換向的沖擊，使換向平穩(wěn)柔順。明顯縮小變速器軸向尺寸，此外多點(diǎn)嚙合的對(duì)稱(chēng)性，不僅使徑向力相互平衡，且使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，抗沖擊和抗振動(dòng)能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)。通過(guò)增減行星齒輪的數(shù)目，可以改變行星機(jī)構(gòu)的承載能力。 2.1.3 無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu) 如圖2.2所示，無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)由金屬傳動(dòng)帶和主、被動(dòng)工作輪組成。金屬傳動(dòng)帶由兩百多個(gè)金屬片和兩組金屬環(huán)組成，每個(gè)金屬片的厚度為1.4mm，在兩側(cè)工作輪擠壓力作用下傳遞動(dòng)力。每組金屬環(huán)由9或12片厚度為0.18mm的帶環(huán)疊合而成，金屬環(huán)的功用是提供預(yù)緊力，在動(dòng)力傳遞過(guò)程中，支撐和引導(dǎo)金屬片的運(yùn)動(dòng)，有時(shí)承擔(dān)部分轉(zhuǎn)矩的傳遞。摩擦片的作用是傳遞轉(zhuǎn)矩，錐盤(pán)母線(xiàn)應(yīng)與摩擦片側(cè)邊共軛，以保證變速時(shí)金屬帶不發(fā)生軸向偏斜，使金屬帶不承受附加側(cè)向彎曲應(yīng)力的作用。主、被動(dòng)工作輪由可動(dòng)和不動(dòng)錐盤(pán)兩部分組成。 在金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的工作過(guò)程中，主、從動(dòng)帶輪的中心距是固定的，根據(jù)傳動(dòng)比的要求，主、從動(dòng)軸上的移動(dòng)錐盤(pán)作軸向移動(dòng)，改變帶輪的工作半徑，從而改變傳動(dòng)比。由于帶輪的工作半徑可以連續(xù)變化，所以可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 無(wú)偏斜金屬帶式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，不僅避免了對(duì)稱(chēng)直母線(xiàn)錐盤(pán)傳動(dòng)由于偏斜產(chǎn)生的附加的摩擦損失，而且由于不偏斜，可以加大傳動(dòng)工作半徑，擴(kuò)大傳動(dòng)比的范圍，提高傳動(dòng)能力。 2.1.4 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速器系統(tǒng)傳動(dòng)比無(wú)級(jí)自動(dòng)變化的。在無(wú)級(jí)變速器系統(tǒng)中，采用機(jī)－液控制系統(tǒng)或電－液控制系統(tǒng)。它主要由油泵（齒輪泵和滾子葉片泵）、液壓調(diào)節(jié)閥（速比和帶與輪間壓緊力的調(diào)節(jié)）、傳感器（油門(mén)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）和主、從工作輪的液壓缸及管道組成，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速的調(diào)節(jié)。速比控制、夾緊力控制和起步離合器的控制是無(wú)級(jí)變速控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。 2 1 3 4 6 5 ` 1—主動(dòng)輪可動(dòng)錐盤(pán) 2—主動(dòng)輪固定錐盤(pán) 3—從動(dòng)輪可動(dòng)錐盤(pán) 4—從動(dòng)輪固定錐盤(pán) 5—鋼片環(huán)帶組 6—摩擦片 圖2.2無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)組成 汽車(chē)的運(yùn)行工況經(jīng)常處于變化之中，CVT速比的控制，對(duì)應(yīng)于不同的區(qū)域有不同的控制策略。在汽車(chē)起步區(qū)，離合器處于滑轉(zhuǎn)階段，控制系統(tǒng)的目標(biāo)是提供足夠大的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩使汽車(chē)起步，直到車(chē)速到達(dá)CVT最大速比時(shí)的對(duì)應(yīng)值。在這個(gè)階段，CVT的速比保持最大值；在CVT正常控制區(qū)域，發(fā)動(dòng)機(jī)按最佳燃油經(jīng)濟(jì)性工作曲線(xiàn)或最佳動(dòng)力性工作曲線(xiàn)運(yùn)行，傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)控制速比的變化率來(lái)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在一定的速度范圍。 通過(guò)控制從動(dòng)輪夾緊力來(lái)保證主、從動(dòng)帶輪夾緊力都滿(mǎn)足轉(zhuǎn)矩傳遞的需要，可以稱(chēng)為夾緊力唯一控制原理。這種控制的主要優(yōu)點(diǎn)在于，金屬帶式無(wú)級(jí)變速器傳遞的轉(zhuǎn)矩在原理上唯一地由從動(dòng)輪夾緊力控制，可以在軟件和硬件方面構(gòu)造成相對(duì)簡(jiǎn)單的形式，可以快速和準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)央緊力控制和傳動(dòng)比控制。 為了保證對(duì)速比有很好的控制，主動(dòng)液壓缸橫截面積為被動(dòng)缸的1.7-2倍，隨具體參數(shù)的變化略有不同。荷蘭VDT公司所研制的CVT所采用的是單液壓回路，與雙液壓回路相比，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需控制閥的數(shù)量少，控制變量少的優(yōu)點(diǎn)，因此具有較大的使用價(jià)值。 2.1.5 中間減速機(jī)構(gòu) 由于無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)可提供的速比變化范圍為2.6～0.445左右，不能完全滿(mǎn)足整車(chē)傳動(dòng)比變化范圍的要求，故設(shè)有中間減速機(jī)構(gòu)，為兩級(jí)齒輪傳動(dòng)。 發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)變矩器離合器和液力變矩器傳給前進(jìn)、倒擋離合器，液壓泵產(chǎn)生的高壓油通過(guò)液壓缸將力施加給錐盤(pán)變速裝置，該力施加給金屬帶組件產(chǎn)生摩擦力，將主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩傳遞給從動(dòng)軸，然后通過(guò)減速裝置，經(jīng)差速器輸出給車(chē)輪。 2.2 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的工作原理 2.2.1 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的工作原理 金屬帶式無(wú)級(jí)變速器是摩擦式無(wú)級(jí)變速器，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力傳到主動(dòng)帶輪上，主動(dòng)帶輪通過(guò)與金屬帶的V型摩擦片側(cè)邊接觸產(chǎn)生摩擦力，推動(dòng)摩擦片向前運(yùn)動(dòng)，并推壓前一個(gè)摩擦片，在二者之間產(chǎn)生推壓力。該推壓力在接觸弧上形成后，隨著摩擦片由接觸弧的入口向出口運(yùn)動(dòng)逐漸增大，經(jīng)金屬帶傳到從動(dòng)帶輪上。在從動(dòng)帶輪上，靠摩擦片與從動(dòng)帶輪的接觸產(chǎn)生摩擦力，帶動(dòng)從動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將動(dòng)力傳到了從動(dòng)軸上。隨著傳遞轉(zhuǎn)矩的增加，主動(dòng)輪上擠在一起的摩擦片增多。所有與從動(dòng)輪接觸的摩擦片，相鄰片之間無(wú)間隙，相互之間有推壓力作用。隨著摩擦片由接觸弧的入口向出口運(yùn)動(dòng)，摩擦片間的推壓力逐漸減小，最后消失。依靠摩擦片間的推壓作用傳遞動(dòng)力是金屬帶式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)的一個(gè)重要特征，金屬帶式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)為推式傳動(dòng)。 2.2.2 離合器換向機(jī)構(gòu)的工作原理 離合器換向機(jī)構(gòu)的輸入軸即行星機(jī)構(gòu)中的行星架輸入軸，通過(guò)花鍵與發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪盤(pán)相聯(lián)接，同時(shí)行星架通過(guò)緊固螺栓與行星架蓋固定在一起。行星架上裝有三到四對(duì)雙排行星輪，內(nèi)行星輪同時(shí)與中心輪和外行星輪相嚙合，外行星輪同時(shí)與內(nèi)行星輪和內(nèi)齒圈相嚙合。內(nèi)齒圈的外側(cè)與倒檔離合器的摩擦片通過(guò)花鍵聯(lián)接在一起。行星架蓋外側(cè)與前進(jìn)離合器的摩擦片也通過(guò)花鍵聯(lián)接在一起。在前進(jìn)和倒檔離合器的摩擦片與摩擦片之間裝有摩擦片壓盤(pán)，并分別由前進(jìn)離合器液壓缸、倒檔離合器液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)摩擦片的夾緊和分離。 發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪盤(pán)通過(guò)行星架的輸入軸傳遞到行星架上，然后再通過(guò)行星架蓋和前進(jìn)離合器直接傳遞到變速器的一軸（前進(jìn)狀態(tài)）；或者通過(guò)內(nèi)齒圈和倒檔離合器的固定作用，將動(dòng)力傳遞給兩排行星輪，再傳遞給中心輪，最后傳遞到變速器的一軸（倒檔狀態(tài)），從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的前進(jìn)和倒檔。 2.3 本章小結(jié) 本章介紹了金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的組成及工作原理，并簡(jiǎn)述了離合器換向機(jī)構(gòu)的工作原理。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器主要是由起步離合器、行星齒輪機(jī)構(gòu)、無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)和中間減速機(jī)構(gòu)構(gòu)成。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器是摩擦式無(wú)級(jí)變速器，主、從動(dòng)兩隊(duì)錐盤(pán)夾持金屬帶，靠摩擦力傳遞動(dòng)力和轉(zhuǎn)矩。主、從動(dòng)邊的動(dòng)錐盤(pán)的軸向移動(dòng)，使金屬帶徑向工作半徑發(fā)生無(wú)級(jí)變化，從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的無(wú)級(jí)變化，即無(wú)級(jí)變速。 第3章 基本數(shù)據(jù)選擇 3.1 主要技術(shù)指標(biāo) 額定功率：Kw/rpm； 最大扭矩：Nm/rpm； 無(wú)極變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：0.4～2.88； 中間減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：第一級(jí)傳動(dòng)比為1.4，第二級(jí)傳動(dòng)比為1.9。 3.1.1 基本參數(shù) 1. 確定變速比 變速比的大小取決于主、從動(dòng)帶輪的最大工作半徑和最小工作半徑。最大工作半徑受兩帶輪中心距的限制，最小工作半徑受主、從動(dòng)輪軸徑的限制。變速器增速與減速對(duì)稱(chēng)分布時(shí)，主、從動(dòng)輪尺寸相同，變速比如公式3.1所示： = （3.1) 根據(jù)公式3.1得： = 因變速器增速與減速對(duì)稱(chēng)分布采用對(duì)稱(chēng)調(diào)速，則根據(jù)公式3.1可得： 2. 帶輪半徑R、運(yùn)行角、包角之間的關(guān)系如公式3.2、3.3、3.4、3.5所示： （3.1) 最大運(yùn)行角 （3.3) （3.2） 隨著的增大而逐漸增大，隨著A的增大而逐漸減小。 對(duì)應(yīng)于最小工作半徑, 故不可以太小。 （3.3） 3. 金屬帶傳動(dòng)中，帶輪楔角不能太小，經(jīng)驗(yàn)值22～24度，所以選其楔角為24度，帶輪工作直徑可達(dá)75mm，傳動(dòng)比范圍可達(dá)0.45～2.22，以確保其工作可靠。 （1）初選金屬帶帶輪的軸徑 mm （3.6） 初選帶輪的工作半徑 mm （3.4） 為保證其工作可靠，取mm （2）當(dāng)從動(dòng)輪工作在最大節(jié)圓半徑，主動(dòng)輪工作在最小節(jié)圓半徑時(shí)，傳動(dòng)比最大 mm （3.5） mm （3.6） （3）確定帶輪節(jié)圓半徑 mm （3.7） 取mm （3.8） （3.9） mm （4）確定主、從動(dòng)帶輪的外徑、 （3.10） mm 取==121mm （5）確定主、從動(dòng)帶輪中心距 mm （3.11） （6）確定帶輪軸徑 mm （3.12） 則： （3.13） （3.14） （7）確定帶長(zhǎng)和帶輪的軸向移動(dòng) （3.15） 由公式3.18得： L =1004.7176mm 移動(dòng)錐盤(pán)相對(duì)傳動(dòng)比i=1時(shí)的軸向位移是 mm （3.16） 3.2 齒輪相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算 3.2.1 齒輪參數(shù) 1. 初步確定兩錐盤(pán)軸的中心距，如公式3.20： （3.17） 根據(jù)公式3.20可得： mm 式中，， 初定其為70 mm。 2. 基本參數(shù) （1）模數(shù)：齒輪的模數(shù)在2.25～2.75之間，取mm； （2）壓力角：國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°； （3）螺旋角：取； （4）齒寬b:，其中； （5）齒頂高系數(shù)：在齒輪加工精度提高以后，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為1.00。 3.2.2 各齒輪齒數(shù)及參數(shù)分配 1. 確定從動(dòng)軸上齒輪的齒數(shù) （1）傳動(dòng)比，取，b=20 齒數(shù)和= （3.18） 取整為。 （3.19） 由式（3.22）得： 所以 在選取齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量避免齒輪齒數(shù)出現(xiàn)公約數(shù)，但為保證傳動(dòng)比i=1.4，現(xiàn)保持原數(shù)。 （2）對(duì)中心距進(jìn)行修正 （3.20） mm 取整mm。 對(duì)齒輪進(jìn)行角度變位 端面嚙合角： tan=tan/cos = （3.21） 所以=21.1728° 嚙合角 cos==0.9458 （3.22） 所以=18.9475° 變位系數(shù)之和 （3.23） = 即：， 由式（3.23）計(jì)算精確值： （3）齒輪輪齒參數(shù) 分度圓直徑 （3.24） =2.75×20/cos21.631°=59.1666mm =2.75×28/cos21.631°=82.8334mm 齒頂高 （3.25） = 1×2.75=2.75mm 齒根高 （3.26） =（1+0.25）×2.75=3.3475mm 齒全高 (3.27) =2.75+3.3475=6.1875mm 齒頂圓直徑 (3.28) =59.1666+2×2.75=64.6666mm =82.8334+2×2.75=88.3334mm 齒根圓直徑 (3.29) =59.1666-2×3.3475=52.4716mm =82.8334-2×3.3475=76.1384mm 當(dāng)量齒數(shù) (3.30) ==24.8985 ==34.8579 節(jié)圓直徑 (3.31) (3.32) mm mm mm mm 2. 確定第二級(jí)減速機(jī)構(gòu)齒輪的齒數(shù) （1）傳動(dòng)比，取，b=21 (3.33) mm 初選其為86mm 由式（3.21）齒數(shù)和= 取整為。 則由式（3.22）得： 所以 取： 則 （2）對(duì)中心距進(jìn)行修正 由式（3.23）得： mm 取整mm。 對(duì)齒輪進(jìn)行角度變位 由式（3.24）得端面嚙合角 tan=tan/cos= 所以：=21.1728° 由式（3.25）得嚙合角 ： cos==0.9346 所以：=20.8289° 由式（3.26）得變位系數(shù)之和 = 所以， 由式（3.23）計(jì)算精確值：A= 所以 （3）分度圓直徑 由式（3.27）得： =3×19/cos19.6336°=60.5185mm =3×35/cos19.6336°=111.4815mm 齒頂高 由式（3.28）得： = 3mm 齒根高 由式（3.29）得： =3.75mm 齒全高 由式（3.30）得： =3+3.75=6.75mm 齒頂圓直徑 由式（3.31）得： =60.5158+2×3=66.5185mm =111.4815+2×3=117.4815mm 齒根圓直徑 由式（3.32）得： =60.5185-2×3.75=53.0185mm =111.4815-2×3.75=103.9815mm 當(dāng)量齒數(shù) 由式（3.33）得： ==24.8985 ==34.8579 節(jié)圓直徑 由式（3.34）得： mm mm mm mm 3. 確定主減速機(jī)構(gòu)齒輪的齒數(shù) （1）傳動(dòng)比，取，b=21 由式（3.36）得： mm 初選其為160 mm。 由式（3.37）得齒數(shù)和= 取整為 由式（3.22）得： 所以： 取=19，=82 則 （2）對(duì)中心距進(jìn)行修正 由式（3.23）mm 取整mm。 對(duì)齒輪進(jìn)行角度變位 由式（3.24）得端面嚙合角 tan=tan/cos= 所以=21.1728° 由式（3.25）得嚙合角 cos==0.9337 所以=20.9679° 由式（3.26）得變位系數(shù)之和 = 即：， 由式（3.23）計(jì)算精確值：A= 所以 （3）分度圓直徑 由式（3.27）得： =3×19/cos19.781°=60.574mm =3×82/cos19.781°=261.426mm 齒頂高 由式（3.28）得： = 3mm 齒根高 由式（3.29）得： =3.75mm 齒全高 由式（3.30）得： =3+3.75=6.75mm 齒頂圓直徑 由式（3.31）得： =60.574+2×3=66.574mm =261.426+2×3=267.426mm 齒根圓直徑 由式（3.32）得： =60.574-2×3.75=53.074mm =267.426-2×3.75=259.926mm 當(dāng)量齒數(shù) 由式（3.33）得： ==22.803 ==98.413 節(jié)圓直徑，由式（3.34）得： mm mm mm mm 4. 確定行星齒輪的齒數(shù) （1）采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，即6個(gè)行星齒輪。 則 所以=2.0625×1.9×1.4×(0.3727～2.6833)=2.0447～14.7212 根據(jù)參考車(chē)型帝豪EC718，取=2.963 （2）斜齒輪傳動(dòng)：，b=7×2.75=19.25 分度圓直徑 由式（3.27）得： =2.75×32/cos20°=93.6476mm =2.75×13/cos20°=38.0444mm =2.75×66/cos20°=193.1482mm 齒頂高 由式（3.28）得： = 2.75mm 齒根高 由式（3.29）得： =3.4375mm 齒全高 由式（3.30）得： =2.75+3.4375=6.1875mm 齒頂圓直徑 由式（3.31）得： =93.6476+2×2.75=99.1476mm =38.0444+2×2.75=43.5444mm =193.1482-2×2.75=187.6482mm 齒根圓直徑 由式（3.32）得： =93.6476-2×3.4375=86.7726mm =38.0444-2×3.4375=31.1694mm =193.1482+2×3.4375=200.0243mm 當(dāng)量齒數(shù) 由式（3.33）得： ==38.5649 ==15.6670 ==79.5402 3.3 滾動(dòng)球鍵 動(dòng)錐盤(pán)和定錐盤(pán)作軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)球鍵在鍵槽里滾動(dòng)，輕松地實(shí)現(xiàn)錐盤(pán)的開(kāi)合，調(diào)整傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 在鍵槽里用軸向彈簧卡圈和孔用彈簧卡圈限制球鍵的移動(dòng)范圍，保證球鍵始終作用在有效范圍內(nèi)。軸用彈簧卡圈和孔用彈簧卡圈間最大距離應(yīng)保證大于等于一組滾動(dòng)球鍵的直徑和錐盤(pán)有效的移動(dòng)距離的總長(zhǎng)，即 （3.34） 式中，—軸用彈簧卡圈和孔用彈簧卡圈間距離（mm）； —每個(gè)滾動(dòng)體（鋼球）直徑(mm)； —組滾動(dòng)球鍵的滾動(dòng)體（鋼球）組成個(gè)數(shù)； —錐盤(pán)的有效移動(dòng)距離（mm）。 一組球鍵由三個(gè)滾動(dòng)體（鋼球）組成，則當(dāng)錐盤(pán)移動(dòng)到最大位移時(shí)，兩彈簧卡圈間距離為。 當(dāng)錐盤(pán)移動(dòng)到最小位移時(shí)，兩彈簧卡圈間距離 （3.35） 由式（3.27）得： =43.6mm 由式（3.28）得： =30mm 綜上取=47.6mm，=32.6mm。 3.4 本章小結(jié) 本章通過(guò)對(duì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，確定了設(shè)計(jì)方案及基本運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并對(duì)影響較大的參數(shù)進(jìn)行了修正，為后續(xù)設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。 第4章 齒輪校核 4.1 齒輪材料的選擇原則 選擇齒輪類(lèi)型、材料、精度 1. 選擇斜齒輪傳動(dòng) 2. 齒輪材料為20CrMnTi 3. 熱處理：滲碳、淬火、低溫回火 4. 硬度：表面硬度 56～62HRC 心部硬度 240～300HBS 5. 6級(jí)加工精度 4.2 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為135N.m，帶傳動(dòng)效率90%，離合器傳動(dòng)效率99%，軸承傳動(dòng)效率96%，齒輪傳動(dòng)效率99%。 Ⅰ軸 ==135×99%×96%=128.304N.m Ⅱ軸 ==128.304×90%×96%×2.88=319.261N.m Ⅲ軸 ==319.261×99%×96%×1.4=424.796N.m Ⅳ軸 ==424.796×99%×96%×1.842=743.664N.m 4.3 輪齒強(qiáng)度計(jì)算 4.3.1 齒面接觸強(qiáng)度參數(shù)計(jì)算 rpm rpm 1116.07 rpm rpm 1.齒輪1、2的相關(guān)參數(shù) （1）分度圓上名義切向力 （4.1） =N （2）使用系數(shù) 保證運(yùn)轉(zhuǎn)均勻平穩(wěn)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)14-89查得，=1。 （3）動(dòng)載系數(shù) （4.2） 齒輪線(xiàn)速度： m/s 傳動(dòng)精度系數(shù)C： （4.3） 其中：Z==20，=10m =6.918 圓整取C=7 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查圖14-1-14得，=1.22。 （4）齒向載荷分布系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-98，齒輪裝配時(shí)對(duì)研跑合， = （4.4） = = =1.143 （5）齒間載荷分配系數(shù) N/mm 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-102得，=1.1 （6）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) =-0.3453， 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-16得， = （4.5） = =2.476 （7）彈性系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-105得，=189.8。 （8）重合度系數(shù) 縱向重合度 （4.6） 端面重合度 （4.7） 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-12得：， 則： （4.8） =（1+0.18）×0.61+（1+0.5253）×0.63=1.6807 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-19得，=0.79 （9）螺旋角 （4.9） = （10）小齒輪、大齒輪的單對(duì)嚙合系數(shù)、 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)14-1-104的判定條件，由于 （4.10） mm mm （4.11） = =1.305 = =0.9968 (4.12) =1.305-0.827×(1.305-1)=1.053 =0.9968-0.827×(0.9968-1)=0.999 取=1.053，=1。 2. 齒輪3、4的相關(guān)參數(shù) （1）分度圓上名義切向力 由式（4.1）得： =N （2）使用系數(shù) 保證運(yùn)轉(zhuǎn)均勻平穩(wěn)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)14-89查得，=1。 （3）動(dòng)載系數(shù) 齒輪線(xiàn)速度:由式（4.2）得： m/s 傳動(dòng)精度系數(shù)C:由式（4.3）得： 其中 Z==19，=9m =6.518 圓整取C=7 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查圖14-1-14得，=1.22。 （4）齒向載荷分布系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-98，齒輪裝配時(shí)對(duì)研跑和 由式（4.4）得： = ==1.1465 （5）齒間載荷分配系數(shù) N/mm 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-102得，=1.1 （6）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) =-0.3453， 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-16和式（4.5）得， = = =2.3642 （7）彈性系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-105得，=189.8 （8）重合度系數(shù) 縱向重合度 由式（4.6）得： 端面重合度 由式（4.7）得： 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-12得，， 則由式（4.8）得： =（1+0.27）×0.58+（1+0.3336）×0.69=1.6568 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-19得，=0.82 （9）螺旋角 由式（4-9）得= （10）小齒輪、大齒輪的單對(duì)嚙合系數(shù)、 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)14-1-104的判定條件，由式（4.10）和式（4.11）得： mm mm = =1.0482 = =0.8392 由式（4.12）得： =1.0428-0.827×(1.0428-1)=1.0074 =0.8392-0.827×(0.8392-1)=0.9722 取=1.0074；=1。 3. 齒輪5、6的相關(guān)參數(shù) （1）分度圓上名義切向力 由式（4.1）得： =N （2）使用系數(shù) 保證運(yùn)轉(zhuǎn)均勻平穩(wěn)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)14-89查得，=1。 （3）動(dòng)載系數(shù) 齒輪線(xiàn)速度，由式（4.2）得： m/s 傳動(dòng)精度系數(shù)C，由式（4.3）得： 其中 Z==19，=9m。 =6.518 圓整取C=7 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查圖14-1-14得，=1.22。 （4）齒向載荷分布系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-98，齒輪裝配時(shí)對(duì)研跑和 由式（4.4）得： = = =1.1465 （5）齒間載荷分配系數(shù) N/mm 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-102得，=1.1 （6）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) =-0.3453， 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-16和式（4.5）得： = = =2.3583 （7）彈性系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-105得：=189.8 （8）重合度系數(shù) 縱向重合度由式（4.6）得： 端面重合度,由式（4.7）得： 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-12得，， 則： =（1+0.27）×0.58+（1+0.4349）×0.86=1.97 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-19得，=0.71 （9）螺旋角 由式（4.9）得= （10）小齒輪、大齒輪的單對(duì)嚙合系數(shù)、 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)14-1-104的判定條件，，由式（4.10）和式（4.11）得： mm mm = =1.2386 = =1.2948 由式（4.12）得： =1.2386-×(1.2386-1) =1.0586 =1.2948-×(1.2948-1)=1.0724 取=1.0586，=1.0724。 4.3.2 齒面接觸應(yīng)力計(jì)算 1. 對(duì)齒輪1、2進(jìn)行校核 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-80得： （4.13） = =1880.337MPa = =1785.69606MPa 則： MPa MPa 接觸應(yīng)力均在要求范圍內(nèi)，齒面接觸強(qiáng)度校核通過(guò)。 2. 對(duì)齒輪3、4進(jìn)行校核 由式（4.13）得： = =1832.249MPa = =1832.249MPa 則： MPa MPa 接觸應(yīng)力均在要求范圍內(nèi)，齒面接觸強(qiáng)度校核通過(guò)。 3. 對(duì)齒輪5、6進(jìn)行校核 由式（4.13）得： = =1866.8MPa = =1866.8MPa 則： MPa MPa 接觸應(yīng)力均在要求范圍內(nèi)，齒面接觸強(qiáng)度校核通過(guò)。 4.3.3 輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 1. 對(duì)齒輪1、2進(jìn)行校核 （1）齒向載荷分布系數(shù) （4.14） = （2）齒向載荷分配系數(shù) ==1.1 （3）齒形系數(shù) 已知當(dāng)量齒數(shù)為 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-38得，，。 （4）應(yīng)力修正系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-43得，，。 （5）重合度系數(shù) (4.15) (4.16) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-114得： (4.17) 則 （6）螺旋角系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-49，根據(jù)和查得，=0.59。 （7）齒根應(yīng)力 因=1.6807<2,用方法二計(jì)算。 (4.18) =440.752N/mm =448.248N/mm （8）試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-111得，=2.0。 （9）壽命系數(shù) =1.0 （10）相對(duì)齒根角敏感系數(shù) =1.0 （11）相對(duì)齒根表面狀況系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-58，齒根表面微觀不平度10點(diǎn)高度為m時(shí)，=1.0。 （12）尺寸系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-119得： =1.03-0.006 (4.19) =1.03-0.006×2.75=1.0135 （13）彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù) (4.20) 、均達(dá)到機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-110規(guī)定的較高可靠度時(shí)最小安全系數(shù)的要求，輪齒彎曲強(qiáng)度校核通過(guò)。 2. 對(duì)齒輪3、4進(jìn)行校核 （1）齒向載荷分布系數(shù) 由式（4.14）得： （2）齒向載荷分配系數(shù) ==1.1 （3）齒形系數(shù) 已知當(dāng)量齒數(shù)為 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-38得，，。 （4）應(yīng)力修正系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-43得，，。 （5）重合度系數(shù) 由式（4.15）（4.16）（4.17）得： （6）螺旋角系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-49，根據(jù)和查得，=0.84。 （7）齒根應(yīng)力 因=1.6807<2,由式（4.18）得： =507.008N/mm =531.827N/mm （8）試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-111得，=2.0。 （9）壽命系數(shù) =1.0 （10）相對(duì)齒根角敏感系數(shù) =1.0 （11）相對(duì)齒根表面狀況系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-58，齒根表面微觀不平度10點(diǎn)高度為m時(shí)，=1.0。 （12）尺寸系數(shù) 由（4.19）得： =1.03-0.006×3=1.012 （13）彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù) 由式（4.20）得： 、均達(dá)到機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-110規(guī)定的較高可靠度時(shí)最小安全系數(shù)的要求，輪齒彎曲強(qiáng)度校核通過(guò)。 3. 對(duì)齒輪5、6進(jìn)行校核 （1）齒向載荷分布系數(shù) 由式（4.14）得： （2）齒向載荷分配系數(shù) ==1.1 （3）齒形系數(shù) 當(dāng)量齒數(shù)為： 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-38得，，。 （4）應(yīng)力修正系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-43得，，。 （5）重合度系數(shù) 由式（4.15）（4.16）（4.17）得： （6）螺旋角系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-49，根據(jù)和查得，=0.83。 （7）齒根應(yīng)力 由式（4.18）得： =548.938N/mm =560.0159N/mm （8）試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-111得，=2.0。 （9）壽命系數(shù) =1.0 （10）相對(duì)齒根角敏感系數(shù) =1.0 （11）相對(duì)齒根表面狀況系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14-1-58，齒根表面微觀不平度10點(diǎn)高度為m 時(shí)，=1.0。 （12