最新变速器结构详解之金属带式无级变速器

带式无级变速器机械无级变速器基本上有传递运动和动力的摩擦变速机构；保证摩擦力所需的加压装置；实现变速的调速机构三部分组成。

其工作原理是利用刚性原件（或通过中间元件）在接触处产生的摩擦力或润滑油膜牵引力进行传动，并可通过改变其接触处的工作半径进行无级变速。

机械无级变速器转速稳定、传动效率高并且可以很好地适应各种机械的工况要求，已经广泛运用于纺织、化纤、塑料、轻工、机床、冶金、矿山、石油、制药、电子、造纸等领域，并且近些年已经开始应用于汽车的机械无级调速。

带式无级变速器就是机械无级变速器其中的一种，即摩擦变速传动机构，并且由于其结构简单、制造容易、工作平稳、能吸收振动、易损件少、带更换方便，因而也是机械无级变速器广泛应用的一种；其缺点是外形尺寸较大，而变速范围较小。

它由主、从动锥（带）轮、紧套在两轮的带、调速操纵机构和加压装置组成。

其工作原理为当主动轮转动时，借助带与锥轮间的摩擦力来驱动从动轮并传递动力；通过调速操纵机构改变带在锥轮上的位置，使主、从动轮的工作半径改变，以达到无级变速的目的。

其主要类型有：（1）普通V 带无级变速传动，这种类型结构简单、变速范围小，共有双面可动锥盘、单面可动锥盘和多单面可动锥盘带轮三种结构。

（2）V 形宽带无级变速传动，无级变速用的V 形宽带的内周具有齿形，因为具有良好的曲挠性、耐热性和耐测压性。

农业机械无级变速传动用V 形半宽带，内周无齿，耐测压性好。

（3）块带式无级变速传动，这种类型的传动主要用于低速、工作条件恶劣的场合。

以金属带式无级变速器为例说明其设计过程金属带式无级变速器是一种新式的有中间挠性体的机械摩擦式变速器，其结构简单、承载能力强，克服了以往各类无级变速器传递功率小的缺点，其已经在汽车变速器中得到了非常成功的应用。

其设计步骤为：（1）确定锥盘安装轴径0d 和锥盘允许的最小工作半径min R可根据输入转矩和结构的要求作出锥盘的结构设计，先确定安装轴径0d（2）计算要求的最大速比m ax0i 、最小速比m in0i 和变速范围0b R（3）初估中心距A（4）初估钢带环的长度L（5）根据初定的带环长度L 和中心距A ，按所确定的金属片侧边与锥盘母线的共轭关系，确定锥盘的轴向位移（6）确定主、从动轮外径e1d 和e2d ，验算中心距A若中心距与初估尺寸不一致，调整中心距从（5）开始重新设计（7）校核锥盘与金属片的接触强度（8）校核钢带环的强度（9）确定锥盘的轴向正压力机械无级变速器的选择必须综合考虑实际使用要求和变速器的特点（1）工作机的转速变化范围应小于变速器的调速范围（2）变速器的输出转速与工作机要求的转速要满足要求（3）在全部变速范围内变速器的许用功率和许用转矩不小于工作机的功率和转矩（4）变速器承载能力和性能表中所列的机械特性均是在一定输入转速情况下所具有的，如果输入转速不同于表中所规定的，则应该依照厂家所给定的数据进行修正（5）金属带式无级变速器主要是依靠摩擦来传递载荷的，其传递效率比较高，应在功率比较大、长期工作的情况下进行选择。

无级变速器齿轮工作原理
无级变速器齿轮工作原理是基于两个主要组成部分：金属传动带和变径轮组。

金属传动带由一条金属带组成，带有一个齿轮与其相连。

这个齿轮称为驱动齿轮。

变径轮组包括两个或多个带有可变直径的齿轮。

当引擎转动时，驱动齿轮会带动金属传动带转动。

金属传动带由于是连续的，因此转动驱动齿轮会导致整条传动带运动。

变径轮组中的齿轮可以通过调整齿轮间距和直径来控制金属传动带的张紧度。

当变径轮组调整到较小直径时，齿轮间距变小，金属传动带被拉紧，使得传动效率增加以提供更高的速度。

反之，当变径轮组调整到较大直径时，齿轮间距变大，金属传动带松弛，传递的动力减小以提供更低的速度。

在使用过程中，变径轮组的直径会根据驾驶员的需求和发动机输出的动力自动调整，以实现连续的变速效果，从而实现无级变速。

通过不同的变径轮组设置，驾驶员可以在不同驾驶条件下选择适当的转速范围和最佳转速点，以提高车辆的性能和燃油经济性。

毕业设计（论文）开题报告学生郭蕾系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-11班指导教师安永东职称副教授从事专业车辆工程是否外聘□是■否题目名称金属带式汽车无级变速器传动机构设计一、课题研究现状,选题的目的、依据和意义1、研究现状近年来，随着车辆技术的进步和道路上车辆密度的加大，汽车已经成为现代文明社会重要的组成部分，人们对汽车的各项性能也提出了更高的要求，特别是经济性和动力性方面。

现在为了提高汽车的这些性能，人们尝试了多项努力。

本文就是在这背景下完成的。

坚持以原有的传动系统结构，采用新型的金属带式无级变速器(CVT)替代原有的有级变速装置。

金属带式无级变速器(CVT)作为汽车理想的变速传动装置，具有广阔的发展前景和市场空间，与目前应用较广的自动变速器(AT)相比，其性能优良、结构简单、可以实现汽车的无级变速。

无级变速传动系统匹配及控制是实现车辆性能的关键技术之一,通过合理地控制无级变速器，可以使汽车按驾驶员的意图在汽车的行驶阻力和发动机输出功率之间自动实现动态最佳匹配，保证发动机在理想的工况下运行, 以便把汽车的经济性、动力性发挥到极限状态。

金属带式无级变速器越来越受到人们的重视并且获得了较快的发展，世界上主要的汽车厂商也都在进行无级变速器的研发工作。

⑴国外无级变速器的研究动态金属带式CVT的装车使用只有十几年的时间,但是CVT技术的发展已有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发展。

20世纪60年代后期，荷兰工程师Van Doorne研究出金属带CVT，并装备于DAF公司制造的小型轿车上。

但是由于橡胶带式CVT存在一系列的缺陷，如传递功率需要全套设计qq1537693694有限、传递转矩低、传动带和夹紧机构的能量损失较大、以及使用寿命短等，因而没有被汽车行业普遍接受。

CVT和AT的主要区别 CVT的主要结构主要由主动轮组、从动轮组和金属带构成。金属带由两束金属环和几百个金属片构成。在主动轮组和从动轮组中，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。两个带轮的锥面相对构成V型槽，与金属片的侧面接触，在液压系统的作用下，实现动力传递和速比的变化。 在金属带式无级变速器的液压系统中，从动油缸的作用是控制金属带的张紧力，以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。目前，CVT的控制一般都采用电子控制模式，既可以在自动状态下运行，也可以选择单独的控制程序，增加驾驶的便利性，其电子控制系统由电磁离合器系统、电子控制单元(ECU)、传感元件和电磁阀等组成。传感元件包括档位操纵手柄位置传感器、节气门开度位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器、制动踏板位置传感器，它们为ECU提供汽车行驶的信号。ECU根据传感器的信号做出判断，并将控制信号送至电磁阀，控制电磁阀与液压系统的工作，使主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动，在主动轮组金属带沿V型槽移动，由于金属带的长度不变，在从动轮上金属带沿V型槽向相反的方向变化。金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化，实现速比的连续变化。 自动变速器（AT）是利用车速和负荷（油门踏板的行程）进行双参数控制，挡位根据上面的两个参数来自动升降。AT与MT（手动变速器—Manual Transmission）的相同点，就是二者都是有级式变速器，只不过AT能根据车速的快慢来自动实现挡位的增减，可以消除手挡车“顿挫”的变挡感觉，CVT结构比传统自动变速器简单，体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮副，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组。它主要靠两组变速轮盘，就能实现速比无级变化。旧款的CVT多用橡胶皮带做传动元件，缺点是受力有限，容易打滑，而且传动效率低。因此只能用在马力较小的摩托车和微型车上。很多汽车公司十几年来一直都在致力于解决这一难题。如今，奥迪公司率先在这项技术上做到了“引领时代”，它使用的是独特的多片式链带传动带、优异的电脑控制液压系统，从而能传递强大的扭矩。为什么A4L敢用CVT,大家明白了吧. CVT与AT的区别在于，它的变速比不是间断的点，而是一系列连续的值。CVT结构比传统变速器简单，体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮副，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组，变速机构的核心组件是两组带轮，通过改变驱动轮与从动轮金属带的接触半径进行变速。无级变速器的传动效率高且稳定，传动效率可高达95%，而采用液力变矩器的自动变速器（AT）传动效率只有87%左右，因为无极变速只需要1组两个带轮及金属带（链）便可改变传动比，而不象4档或5档的变速器需要有4～5组齿轮。当前常用的无极变速器的传动构件主要由轮带驱动，它有两种形式，分别是金属带Ｖ轮式和金属链带Ｖ轮式。金属带Ｖ轮式采用一根非常坚韧的金属带与一对可作轴向移动，宽度可调的Ｖ型带轮配合。金属带紧压在Ｖ型带轮上，通过改变带轮槽的宽度来改变金属带与带轮接触的直径，从而改变传动比。 AT不用离合器换档，档位少变化大，连接平稳，因此操作容易，既给开车人带来方便，也给坐车人带来舒适。但缺点也多，一是对速度变化反应较慢，不够灵敏；二是费油不经济，传动效率低变矩范围有限，近年引入电子控制技术改善了这方面的问题；三是机构复杂，修理困难。在液力变扭器内高速循环流动的液压油会产生高温，所以要用指定的耐高温液压油。另外，如果汽车因蓄电池缺电不能启动，不能用推车或拖车的方法启动。如果拖运故障车，要注意使驱动轮脱离地面，以保护自动波齿轮不受损害。 CVT最大的特点是省油，CVT摒弃了传统自动变速器浪费能源的液力传动装置，而采用了新技术来提高燃料使用率。CVT的燃料使用率将比手动变速器和自动变速器都高，能够比传统的自动档车省油5％到15％。 由于无级变速传动比其它传动方式表现出更高的经济性和动力性。随着科技的不断进步，CVT技术的不断成熟，汽车变速箱最终会由CVT替代手动变速箱（MT）和有级自动变速箱（AT），无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势。转载请注明出自中国汽车技术论坛(汽车设计|汽车制造|汽车维修) http://bbs.qichejishu.com/,本贴地址:http://bbs.qichejishu.com/viewthread.php?tid=210248

1、无级变速系统技术及原理分析1.1、无级变速机构简介无级变速动力传递机构主要由前传动和后传动两大部分组成。

如图1所示，前传动由前带轮、后带轮、V带3大件组成；后传动由后齿轮箱内的末级齿轮轴、双联齿轮、动力输入轴组成。

在前传动与后传动之间，由重锤式干式自动离心式离合器来联接或切断动力。

前传动机构既是动力传递机构，又是无级自动变速机构。

前带轮由主动盘、强制冷却风扇、空心轴套、离心滚柱、定位板、移动盘组成。

后带轮由固定盘、移动盘以及离心力控制弹簧组成。

传动带内侧有齿牙（不属于同步带），传动带在前、后带轮之间，既是动力传递件，又是无级变速件。

后传动是一个二级减速传动箱，它是将前传动输入的转速在此进行二级减速增矩后，把动力传递给后轮轴。

V带无级变速系统（Continuously Variable Transmission以下简称CVT）目前广泛用于踏板车的传动系统中。

该系统与我们常见的有挡变速系统相比主要有以下优点：a）操作简单、平稳舒适。

CVT系统传动比的变化只需由油门控制曲轴转速就可以达到，并可实现传动比的连续变化，没有有挡变速系统所必需的离合、变挡等操作和传动比突变造成的冲击。

b）CVT系统在设计范围内减速比可连续变化，使摩托车在使用时，发动机转速保持在比较理想的范围内，有利于降低油耗，减少排放污染。

1.2、CVT与动力系统的分析传动系统与动力系统的匹配是摩托车取得良好性能的重要途径。

CVT系统具有连续的动力输出和无级变速的动力特性，相比有挡式变速系统更容易达到比较理想的综合性能，但考虑到摩托车使用时各种工况的复杂性，CVT系统与动力系统的匹配也是一个必须考虑油耗、排放、加速性、最高车速等多种因素并折衷取舍的复杂问题。

这就必须仔细设定CVT系统的主要规格：最大减速比（imax）、最小减速比（imin）、二次减速比（i2）以及CVT主动轮上的离心式转速感应调控机构和从动带轮上的转矩感应机构。

车辆在稳定行驶时，CVT从动轮上的转矩感应机构对传动带的轴向控制功能相当于车辆负荷转矩的比例放大器，其比例系数取决于转矩感应机构转矩斜槽的升角和工作半径。

第八讲 AG4变速器与无级变速器分析复习旧知,导入新课:A341E电控自动变速器分析。

一、行星齿轮变速机构:如图所示，该行星齿轮机构为拉威那式结构，采用一大一小2个中心轮，3个长行星齿轮，3个短行星齿轮组成。

所有行星齿轮共用1个行星齿轮架和1个齿圈，长行星齿轮分两段，可使三、四挡转换更平顺，小中心轮1与短行星齿轮啮合，短行星齿轮充当惰轮驱动长行星齿轮，长行星齿轮与大中心轮和齿圈啮合，3个多片离合器分别控制中心轮、1和行星齿轮架，并以齿圈为动力输出端。

二、各挡动力传动路线:三、金属带式自动变速器:由带锁止离合器的液力变矩器、双行星轮行星齿轮机构、金属带无级变速器、液压系统和电子控制系统组成。

3.1、结构分析:3.1.1、金属带:由多个金属片和两组金属环组成。

金属带在两侧工作轮挤压力的作用下实现动力传递。

3.2、工作轮:由固定部分和可移动部分组成，可移动部分在液压控制系统的作用下可作轴向移动，能连续改变金属带的工作半径，从而实现无级变速传动。

3.3、液压系统:由液压泵，液压控制单元，主、从动工作轮液压油缸，前进挡离合器和倒挡离合器等组成。

该变速器采用径向柱塞式液压泵。

3.4、电子控制系统:电控单元根据发动机转速、车速、制动信号、节气门开度和选挡手柄位置信号，向液压控制单元发出指令，控制主、从动轮液压油缸中的油液压力，使其可移动部分轴向移动，改变工作半径，实现无级自动变速。

3.5、动力传动路线:发动机的动力经液力变矩器（或锁止离合器）——行星齿轮机构——金属带无级变速器——主减速器——差速器——半轴——驱动车轮。

汽车的前进与倒向行驶是通过控制前进离合器与倒挡离合器的接合、分离来实现的。

四、作业:P101,思考与练习,三大题4小题。

CVT（无级变速器）工作原理简介CVT也叫无级变速器，是汽车变速器的一种，与有级变速器的主要区别在于：它的速比不是间断的点，而是一系列连续的值，从而实现了良好的经济性、动力性和驾驶平顺性，而且降低了排放和成本。

我国目前销售的汽车装备了各种变速器，包括手动变速器（MT）、自动变速器（AT）（含DSG）和无级变速器（CVT）。

下面作简要介绍。

1、MT手动变速器（MT：Manual Transmission）采用齿轮组，由于每挡齿轮组的齿数是固定的，所以各挡速比是个固定值（也就是所谓的“级”）。

比如，一挡速比是3.455，二挡是2.056，再到五挡的0.85，这些数字再乘上主减速比就是汽车动力传动系统的总传动比，5挡变速器共有5个值（即有5级），所以说它是有级变速器。

手动变速器是最常见的变速器，相对AT和CVT而言，它的结构最简单，主要由输入轴、轴出轴和中间轴、各轴轴承、各挡齿轮、同步器、换挡操纵机构组成。

手动变速器故障率相对较低，使用成本也较低。

2、AT自动变速器（AT:Automatic Transmission）可以自动升挡和降挡，电脑主要根据车速和负荷（油门踏板的行程）进行升降挡控制，同时还要参考变速器油温、换挡模式等多种信号。

AT与MT的相同点就是二者都是有级式变速器，只不过AT在各个挡位都有一段连续的速比变化，而且能根据车速的快慢来自动实现挡位的增减，可以消除手挡车“顿挫”的变挡感觉。

（1）AT的结构：与手动波相比，液力自动波（AT）在结构和使用上有很大的不同。

手动波主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。

其中液力变扭器是AT最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用。

（2）AT的优缺点：AT不用离合器换档，档位少变化大，连接平稳，因此操作容易，既给开车人带来方便，也给坐车人带来舒适。