机械无级变速器的研究历史和现状

我国汽车变速器的使用现状和发展趋势浅析就国内汽车变速器发展层面来看，势必要走多元化发展的道路。

不管是哪类变速器，均存在着优缺点，因此要支持多元化技术的发展，综合各方力量，加大自动变速器的研发，推动该高新技术朝着产业化方向快速发展，走出与国情相符的自主创新之路。

鉴于此，本文对我国汽车变速器的使用现状和发展趋势进行了分析探讨。

标签：汽车；变速器；自动变速器；发展现状；趋势一、各类汽车变速器简述1、电控机械式自动变速器（AMT）电控机械式自动变速器是对过去干式离合器和手动齿轮变速器的一种改进，主要是对手动换挡操作部分进行了改造。

虽然AMT的整体构造没有发生变化，，但是可以利用电子控制来进行自动换挡。

AMT对电子控制单元（ECU）的信号输入进行控制，其中的内容有驾驶员的操作（加速踏板的位置和档位选择）和汽车运行状况（包括发动机转速、节气门开度、车速等）。

ECU依据换挡的变化规律、离合器把控规律、发动机节气门自动转化规律等内容，进行信号的传递，对驾驶员的起步和换挡等内容进行模拟控制，使得汽车各个部件能够有效的调节。

因为AMT是以MT为基础构建的，生產空间比较大，资金投入较少，所以受到了厂家的信赖。

ATM的主要技术就是电子控制，电子技术和质量与ATM的特性和运行质量密切相关。

2、手动变速器手动变速器（MT）从全球第一辆汽车成功研究制备之日起，便得到了大范围的推广运用。

目前，就MT的结构而言，包括了三部分，一是壳体，二是操纵件，三是传动件。

工作原理具体如下：对同步器进行拨动从而使不同挡位的齿轮传递动力，让传动比得以变更，通过这种方式，对驱动轮的转动速度及转矩进行改变。

就手动变速器来说，其有着结构复杂程度低、成本小、技术成熟以及能够有效进行动力传递等诸多优点，一直以来都发挥着主导性作用。

不过，其操作相对比较复杂，要求驾驶员有很强的驾驶水平，同时在出现特殊工况时，或者是长时间进行驾驶时，极有可能导致驾驶员出现疲劳感等，使得驾驶风险进一步加大。

文献综述题目机械无级变速器学院机电工程学院专业汽车服务工程班级学号学生姓名任课教师一、前言部分：1、前言机械无极变速器是适合现今生产工艺流程机械化、自动化发展以及改善机械工作性能的一种通用传动装置。

在研发的初级阶段受条件限制，进展缓慢。

随着科学技术的发展，在材质、工艺和润滑方面的限制因素相继解决，随着经济发展。

相应需求的增加也促进了机械无极变速器的研制和生产。

机械无级变速器目前已发展成为机械领域中的一个新兴行业，在生产中如同齿轮、联轴器那样，已成为一种通用零部件，广泛应用于各种机械。

2、相关概念及综述范围学习机械无级变速器我们就要知道什么是无级变速器，机械无极变速器是一种传动装置，其功能特征主要是：在输入转速不变情况下，能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化，以满足机械或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求；其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构以及加压装置或输出机构三部分组成。

机械无级变速器的适用范围很广，有在驱动功率固定的状况下，因工作阻力变化而需要调节转速以产生相应的驱动力矩者，如工业中的搅拌机，余姚不断的改变转速。

有根据工况需求调节速度的，如起重机要求随物料及运行区段的变化而能相应改变提升运行速度；有为获得恒定的工作速度或张力需要调节速度的，例如端面切削机床加工时需要保持恒定的切削线速度；有为适应各种工况、工位、工序或单元的不同要求而协调运转速度以及需要自动控制的，例如各种各样半自动或自动的生产、操作或装配流水线；有为探寻获得最佳效果而需要变换速度的，例如离心机需要调速以获得最佳分离效果；有为节约能源而需要调速的，例如风机、水泵；等等很多要求速度调节以及实现自动或程序控制的机械。

二、主题部分：1、机械无级变速器的主要分类机械无级变速器分为摩擦式、链式、链式和脉动式四大类。

2、各类变速器的组成及原理1）摩擦式无级变速器变速传动机构由各种不同几何形状的刚性传动原件组成，利用主、从动元件（或通过中间元件）在接触处产生的摩擦力进行传动，并通过改变接触的工作半径实现无级变速。

第一章绪论§1.1 机械无级变速器的发展概况无级变速器分为机械无级变速器，液压传动无级变速器，电力传动无级变速器三种，但本设计任务要求把无级变速器安装在自行车上，所以一般只能用机械无级变速器，所以以下重点介绍机械无级变速器。

机械无级变速器最初是在19世纪90年代出现的，至20世纪30年代以后才开始发展，但当时由于受材质与工艺方面的条件限制，进展缓慢。

直到20世纪50年代，尤其是70年代以后，一方面随着先进的冶炼和热处理技术，精密加工和数控机床以及牵引传动理论与油品的出现和发展，解决了研制和生产无级变速器的限制因素；另一方面，随着生产工艺流程实现机械化、自动化以及机械要改进工作性能，都需要大量采用无级变速器。

因此在这种形式下，机械无级变速器获得迅速和广泛的发展。

主要研制和生产的国家有美国、日本、德国、意大利和俄国等。

产品有摩擦式、链式、带式和脉动式四大类约三十多种结构形式。

国内无级变速器是在20世纪60年代前后起步的，当时主要是作为专业机械配套零部件，由于专业机械厂进行仿制和生产，例如用于纺织机械的齿链式，化工机械的多盘式以及切削机床的Kopp型无级变速器等，但品种规格不多，产量不大，年产量仅数千台。

直到80年代中期以后，随着国外先进设备的大量引进，工业生产现代化及自动流水线的迅速发展，对各种类型机械无级变速器的需求大幅度增加，专业厂才开始建立并进行规模化生产，一些高等院校也开展了该领域的研究工作。

经过十几年的发展，国外现有的几种主要类型结构的无级变速器，在国内皆有相应的专业生产厂及系列产品，年产量约10万台左右，初步满足了生产发展的需要。

与此同时，无级变速器专业协会、行业协会及情报网等组织相继建立。

定期出版网讯及召开学术信息会议进行交流。

自90年代以来，我国先后制定的机械行业标准共14个：JB/T 5984-92 《宽V带无级变速装置基本参数》JB/T 6950-93 《行星锥盘无级变速器》JB/T 6951-93 《三相并联连杆脉动无级变速器》JB/T 6952-93 《齿链式无级变速器》JB/T 7010-93 《环锥行星无级变速器》JB/T 7254-94 《无级变速摆线针轮减速机》JB/T 7346-94 《机械无级变速器试验方法》JB/T 7515-94 《四相并列连杆脉动无级变速器》JB/T 7668-95 《多盘式无级变速器》JB/T 7683-95 《机械无级变速器分类及型号编制方法》§1.2 机械无级变速器的特征和应用机械无级变速器是一种传动装置，其功能特征主要是：在输入转速不变的情况下，能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化，以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求；其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。

拖拉机液压机械无级变速器特性研究液压机械无级变速器(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission，简称HMCVT)是一种液压功率流与机械功率流并联的新型传动装置，通过机械传动实现传动高效率，通过液压传动的可控调速与机械传动相结合实现无级变速。

该装置的采用能大幅度地提高车辆的动力性、经济性和操作自动化水平。

对适用于农业拖拉机的液压机械无级变速器传动方案的设计理论和方法、发动机与传动系统的匹配理论、传动系统动态特性和性能试验的研究，具有重要的理论和工程实用价值。

对液压机械无级变速传动理论进行了系统的分析，导出了输入、输出分流两种传动形式的特性关系式，分析了结构参数对其性能的影响规律，指出了输出分流式传动较适合于车辆传动。

结合拖拉机的实际工作要求，确定了拖拉机液压机械无级变速器传动方案，通过优化设计给出了其结构参数，并对其无级调速特性、转矩特性、功率分流特性、功率流特性、效率特性、牵引特性进行了分析，并对装有液压机械无级变速器的拖拉机与原拖拉机的牵引性能进行了分析比较。

利用发动机的试验测试结果，建立了发动机输出转矩模型和燃油消耗率模型，确定了关于发动机的最佳动力性和最佳燃油经济性的转速调节特性。

根据拖拉机不同作业项目对发动机功率不同的要求，提出了三种作业模式。

研究了各作业模式下发动机与拖拉机液压机械无级变速传动系统的匹配机理及匹配实现方案，并提出了相应的匹配评价指标，分析比较了装备液压机械无级变速器的拖拉机与原拖拉机的动力性能和经济性能。

应用功率键合图理论，建立了拖拉机液压机械无级变速传动系统的数学模型，推导了系统的状态方程，设计了实用的模糊自适应PID控制器，对两种典型工况下无级变速传动系统动力性和经济性进行了动态特性仿真，分析比较了不同工况下无级变速传动系统的动态特性。

基于车辆新型动力传动实验台，完成了拖拉机液压机械无级变速器稳态和动态两种工况下的性能试验，验证了液压机械无级变速传动理论的正确性及其特性。

浅谈无级变速器的研究进展作者：胡宇博来源：《科技风》2020年第26期摘;要：文章首先介绍了无级变速器的组成以及工作原理，然后从皮带式、金属带、金属链以及新型结构四种类别无级变速器介绍了当前的研究进展，重点介绍了国内独创的活齿无级变速器，最后指出当前我国无级变速器在汽车变速器领域的发展前景。

关键词：无级变速;压力钢带;HNCVT一、无级变速器概述变速器是车辆的重要部件，其性能对整车的动力性、经济性和舒适性等有着重要影响。

在早期的汽车发展进程中，人们就意识到了在发动机与传动系之间实现无级变速调节才能使汽车达到理想的行驶工况。

无级变速的概念最早由达·芬奇提出，但直到1958年，荷兰人Hub;Van;Doorne;才设计出了现代意义上的CVT无级变速箱。

CVT（Continuously;Variable;Transmission）技术即无级变速技术，它采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配。

无级变速器一般由四个部分组成：机械传动机构、变速控制机构、液压控制和电子控制[1]。

其中核心结构由传动带、滑轮、移动锥盘等组成，传统摩擦式传动带部分采用的是V形钢带。

主、从动轮部分由两个滑轮构成，一个滑轮由两个间距可变化的锥盘构成，V型钢带置于这两个锥盘的凹槽内。

CVT具体工作原理如下，由高挡位变到低挡位，主动锥盘加大对传动带的压紧力，使其向外边缘移动，增大旋转半径;相反，从动锥盘减小一定的压紧力，使其旋转半径减小，从而实现了由小圆带动大圆到大圆带动小圆的变化，传动比降低，这样便从低挡位变到高挡位。

压紧力的逐渐变化带动旋转半径的逐渐变化最终产生无级变速效果。

二、无级变速器研究进展机械无级变速器广义上分为定轴式、行星式、牵引式、行星式以及变节距式[2]。

由于前四种无级变速器发展较为低迷，所以上文所提出的无级变速器相关概念便是围绕变节距式无级变速器，变节距式无级变速器是近年来发展最快的一種无级变速装置。

现在车辆上的传动装置多采用机械式变速器，1液力机械式变速器（AT）液力机械式变速器由液力变矩器和多挡机械变速箱组成。

2液压机械无级变速器（HMT）及应用分析3静液压无级变速器（HST）及其应用分析静液压无级变速器（HST）依靠液压变量马达实现纯液压无级变速，效率较AT高，但较齿轮变速器低许多，传递功率不大4 金属带式无级变速器为了充分利用发动机大的功率，节约能源以及获得优良的动力性能，最理想的方法是从传统的有级传动发展为无级传动。

目前普遍采用的液力变矩器及其闭锁装置，自动换挡机构等均是为了弥补有级传动的不足而产生的传动模式，但不能实现真正的无级变速。

另外还出现了全液压传动的无级变速器，其操纵方式也由手动液控向电液控制或微电脑控制技术方面发展，并取得了非常好的效果，大大提高了整机的行使平顺性和作业性能，液压传动可以保证车辆具有稳定的行驶速度。

但是在液压传动的车辆中传动效率低也是一个不容忽视的问题，按当代的技术水平，纯液压传动中最高效率在80-85%左右，而在车辆使用中，一般只能达到50-60%。

此外，适用于重型车辆使用的大功率的液压元件难以加工，也使液压传动的车辆增加了制造成本。

另外，这种高油压高转速的变量泵和定量马达的排量越大，即功率越大时，效率和寿命愈难以保证，生产愈困难，在市场上愈难买到。

液压传动的低效率直接影响了整机的生产率和经济性，决定了它在车辆上很难有较大的发展空间。

机械液压双功率流则兼有机械传动的高效率和液压无级传动的双重优点，可在较宽的范围内实现可控的无级变速和所需的车速。

以小功率的液压元件传递大功率特性，高效率特性，为车辆的经济性和动力性问题的解决找到了理想的道路。

液压机械无级传动是一种双功率流传动系统，分为液压功率和机械功率两路传递，分流机构分流后液压马达在正向和反向最大速度之间来回无级变速。

其每一个行程和行星齿轮机构的一种工况相配合，最后两路汇合成由若干无级调速段相衔接并组逐段升高的全程无级输出速度。

无级变速器的现状和发展动向引言近年来，无级变速器已广泛用于各类机械中。

无级变速传动的研究越来越广，其种类形式越来越多，新开发出的各种类型已实现系列化生产。

但是以往传统的机械式无级变速器主要是依靠摩擦传动来实现无级变速的，由于摩擦传动固有的缺陷，很难实现大功率传动。

鉴于此，寻求一种摩擦小和效率高的无级变速传动已成为无级变速传动的主要研究方向。

装有无级变速器的轿车具有优异的燃料经济性和行驱性能，特别适宜与2L 以下的小排量轿车。

目前，世界上各大汽车公司都在加紧研制开发无级变速器，有关CVT的专利急速增加，无级变速器的发展潜力极大，是汽车技术的重要发展领域之一。

1 齿轮式无级变速传动的概念提出现有的无级变速器，无论是基于摩擦、流体静力学、还是棘轮原理，均属于比较传统的变速器，具有一定的局限性，限制了其发展。

当前，仍有人对摩擦无级变速器和棘轮无级变速器进行研究，但是这些努力都要通过昂贵的高技术材料和精密制造才能实现。

所以，概念性创新是目前解决问题的唯一方法，从而齿轮式无级变速器走入人们的视野。

齿轮式无级变速器是一种全新的设计思想，是利用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。

我们可对原有的饿无级变速器进行创新设计，将其主传动部分的原有摩擦式改为齿轮啮合式，在减小摩擦损耗的同时大大提高传动的效率，克服了摩擦式效率低、易打滑、寿命短、易磨损等缺点。

如果这想法能实现，将使无级变速器的各项性能更加完善，更大程度地满足无级变速器的需要；尤其是对无级变速器应用最多的汽车行业，将有显著革新效果；将为新型机械式无级变速器产品的进一步开发打下良好的基础。

在一般的车用变速器中，有手动和自动变速器，它们均是由齿数比不同的几组齿轮副构成。

在车辆行驶过程中，按照车速与负荷变化使用变速档，这时发动机与车速关系是由齿轮副的齿轮比来决定的，但不一定能有效保证发动机功率输出和最优燃油经济性。

因此，通常增加变速档，但同时也受到齿轮箱构造、质量、成本诸方面的限制。

无级变速器的发展历史、研究现状和展望ZHENGYI1（海南大学机电工程学院机械系，海口市，570228 ）摘要:说明了无级变速器的原理及组成,分析了其结构;介绍了国内外汽车用机械无级变速器的研究现状及发展趋势。

关键词：无级变速器; 发展历史; 研究现状；展望中图分类号：XXXXXThe development history of CVT And its Research Situationand and ProspectsPengfei Zheng1(HAINAN UNIVERSITY, HAI KOU, 570228)Abstract：Illustrates the theory and composition of CVT and analyse its structure.Introduce t he development history of CVT And its Research Situationand and ProspectsKey words：CVT; ; Development history; Research Situationand;Prospects0 引言无级变速器是汽车理想的传动系统,自汽车诞生以来,它一直是人们追求的目标。

无级变速传动(Continuosusly Variable Transmission,简称CVT)具有普通有级变速传动无法相比的优点,它可以控制汽车发动机始终运行在最佳目标运行区,显著提高汽车的经济性,改善汽车的动力性,既可减少汽车的换挡冲击,也可减轻驾驶员的劳动强度。

基金项目：基金项目规范全称（编号）收稿日期：xxxx-xx-xx1 无级变速器1．1 无级变速器的组成CVT采用V形承推钢带,由安装在挠性马氏体时效钢圈上的多片楔形钢片构成。

CVT的主要结构和工作原理如图1、2所示。

动力从主动轮输入,经过V形钢带,由从动轮输出。

带轮由可以相对滑动的两部分构成,钢带位于这两部分间的凹槽内。

机械无级变速器的研究历史和现状ＴＨＥＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ｝ⅡＳＴＯＲＹＡＮＤＣＩ爪ＲＥＮＴＳＴＡ珏ＯＦＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳＶＡ】ＵＡＢＬＥＴ］ＲＡＮＳｈ皿ＳＳＩＯＮ孙吉平权英华张济政黄华星黄靖远清华大学，中国，北京，１０００８４ＳｕｎＪｉｐｉｎｇ，ＱｕａｎＹｉｎｇｈｕａ，ＺｈａｎｇＪｉｚｈｅｎｇ．Ｈｕａｎｇｈｕｍｄｎｇ，ＨｕａｎｇＪｉｎｇｙｕａｎＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉＭＢｅｉｊｉｎｇ．尸．ＲＣｈｉｎａ，１０００８４ＡｂｓｔｒａｃｔＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓⅥｔｄａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，０１＂ＣＵｂｃｏｎｃｅｍｃｄ∞ａ蛔ｔｅｃｈｎｏｌｏｓｙｉｎｔｈｅｒｃａｌＩＩｌｏｆＵ。

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无级变速器在汽车工业中的发展现状与趋势无级变速器是一种在汽车传动系统中广泛应用的技术，它具有高效能、平稳性以及更大的动力输出等优点。

无级变速器通过连续变速来实现汽车的加速和减速，在传动比的调整过程中实现高效率和顺畅的动力输出。

随着汽车工业的发展，无级变速器的技术不断进步，未来发展趋势将更加多样化和智能化。

目前，无级变速器已经成为众多汽车品牌的标配，尤其在高档车型中得到广泛应用。

与传统的手动或自动变速器相比，无级变速器的最大优势在于其能够提供连续平稳的变速过程，从而使车辆在加速和减速时更加平顺。

此外，无级变速器还能够根据车辆的速度、转速和驾驶条件等实时调整传动比，以实现最佳的燃油经济性和动力性能。

随着汽车工业的不断发展，无级变速器的技术也在不断进步。

一方面，车辆制造商正在努力研发更加高效和可靠的无级变速器。

新一代的无级变速器采用更先进的电子控制系统和传感器技术，能够更准确地感知车辆状态和驾驶条件，从而实现更加精确的传动比调整。

同时，无级变速器的实际效果也更加可靠和稳定，减少了故障和维修的风险。

另一方面，无级变速器也在朝着更加智能化的方向发展。

智能化无级变速器可以通过与车辆的其他系统集成，实现更加精确的调节和控制。

例如，无级变速器可以与车辆的导航系统和自动驾驶系统相连，通过实时获取驾驶路线和车辆运行条件等信息，从而更加智能地调整传动比和动力输出。

未来，无级变速器有望进一步拓展其应用领域。

随着电动汽车的普及，无级变速器将在电动汽车中发挥更加重要的作用。

电动汽车的动力系统通常由电动马达和电池组成，无级变速器可以帮助电动汽车实现平稳的加速和减速。

同时，无级变速器还可以提高电动汽车的能量利用率，进一步增加其续航里程。

此外，无级变速器还有望在混合动力汽车和燃料电池汽车等新能源汽车中得到广泛应用。

混合动力汽车结合了传统燃油发动机和电动马达，因此需要更加灵活和高效的传动系统。

无级变速器的连续调节能力可以帮助混合动力汽车在不同驾驶模式下实现最佳性能和燃油经济性。