汽修专业毕业论文设计

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毕业论文

题目 无级变速器在现代汽车上的应用现状分析

汽车运用工程系汽车检测与维修技术专业11级02班

学 号 110203

姓 名XXX

指导教师XXX

成 绩

完成日期2013年11月 word

2 / 12 摘要

研究了无级变速器的开展历程，并分析了几种典型无极变速器的结构。从专业的角度阐述了它目前所存在的优点与缺点以与目前国内市场上的应用现状。通过分析与预测说明无极变速器在未来中国市场上将起着重要的作用。无级变速器必将是未来中国变速器市场上的“主力军〞。

关键词：无极变速器；应用现状；开展动向；关键技术

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3 / 12 前言

众所周知，汽车最重要的三个组成局部为发动机、变速器以与底盘。变速器的功能为完善汽车的传动系统，在人们追求速度感、舒适性、节能环保方面时变速器起着至关重要的作用。

随着社会的进步，人们追求生活的水平在不断提高，汽车消费者不再只是男性，女性对汽车的需求在消费者中所占的比例正逐渐攀升，女性与男性对汽车的要求却有着许多不同之处，因而汽车的特点也正逐渐转变为能满足一定动力性的前提条件下，汽车的操作更加简便、乘坐舒适性更好，同时环保性也将更好。然而传统的手动变速器却难以同时满足以上要求，而搭载理想状态下的无极变速器汽车将能同时实现这些特点。

一、CVT简介

〔一〕、无极变速器的开展概述

无极变速器(Continuously VariableTransmission，CVT)技术的开展已经有一百多年的历史，德国奔驰公司是在汽车上搭载CVT的先驱者。在1958年荷兰DAF公司所生产双V型CVT，

由于离合器的工作不稳定、液压泵、传动带以与夹紧机构的能量损失较大，因而只能用于小排量(1 L 左右)的汽车上，所以没有能够被汽车行业所普遍 承受。随着科技的不断进步，直到20世纪70年代 后，机械式无级变速器才获得了迅速与广泛开展， 并且相继出现了30多种不同结构的CVT，其中主要有摩擦式、链式、带式等⋯。在1997年上半年，日 本的日产公司首次开发并把CVT应用于2．O L排 量的汽车上，从而把CVT推崇为最具开展潜力的 自动变速器。随着2l世纪的到来，新型材料的不 断出现，自动控制技术的革新与完善，以与日产公 司的CVT车型投放市场的成功例子，世界上不同 汽车制造商正加大对CVT技术的研发与CVT轿 车的生产，现在NISSAN、TOYOTA、FORD、GM、 AUDI、奇瑞、吉利等著名汽车品牌中都有配备 CVT变速器的轿车，新型CVT汽车正在不断的冲击原有的手动变速器汽车(manual transmission， MT)市场，并且自动变速器具有超越手动变速器的趋势。 word

4 / 12 〔二〕、典型CVT的结构

目前在市场上应用较多的CVT类型主要有：带 式CVql、链式CVT以与锥盘滚轮式CVT。金属带式 CVT主要由行星齿轮机构、带轮、金属带、减速机、 液压系统以与离合器等装置构成，根本结构如图1 所示。而链式CVT与带式CVT结构原理根本相似， 链式用链条来替代金属带(刚带如图2所示)依靠拉 力来传递扭矩，而带式CVT依靠的是推力来传递扭 矩t6J。带式与链式CVT最终均是由连续改变主、从动轮工作半径来连续改变传动比而实现无极调速。 另一种无级变速器锥盘滚轮式CVT如图3所示。 虽然这种装置系统看起来与带式CVT不同但两者 的结构根本原理几近一样，滚轮式是使用锥盘片和 动力滚子来代替带与带轮，其中一个锥盘连接到发

动机上的输出轴，这就相当于主动带轮与发动机输 出轴相连，另一个锥盘连接到驱动轴上这就相当于带传动中的从动带轮的输出。锥盘滚轮式无极变速 器为改变动力滚子与输八、输出锥盘之间所接触的 半径点的不同而获得不同工作半径最终导致传动比的改变，从而实现无极调速的过程。从原理分析来看 锥盘式CVT与带式CVT两者既有不同之处又有一样点，两者各有千秋，而相对于带式来说锥盘式较不 易控制，因而应用的较少。

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〔三〕、带式CVT的工作原理

金属带式无极自动变速器的传动系统工作原理 如图4所示。 word 6 / 12 J汽车前进时倒挡离合器松开，前进离合器合上由行星齿轮机构传递的扭矩直接传递到主动带轮， 金属带将动力从主动带轮传递到从动带轮上．再由

从动带轮将动力经过减速机构传出：倒挡时倒挡离 合器合上前进离合器松开，经过双行星齿轮机构传 递到太阳轮上的力矩方向发生改变，从而使从变速 器输出转矩的方向与前进时的转矩方向相反．最终 实现倒挡〞。

当汽车开始起步时，主动轮的工作半径较小，从 动轮的工作半径较大因而能够获得较大的传动比． 从而保证起步时能够获得较大的扭矩输出较容易起 步。当汽车行驶速度逐渐增加时，主动轮的工作半径 逐渐增加同时从动轮的工作半径逐渐减小．CVT的 传动比下降汽车能够以较高的速度行驶。其中主、从 动轮的工作半径与锥盘的夹紧力大小的控制．离合 器的开、关控制等均可由电子一液压机构来实现自 动控制‘。

二、CVT在轿车中的应用

〔一〕、 目前的应用现状分析 word

7 / 12 据资料统计显示，1958年荷兰的DAF公司研制的双V型橡胶带式CVT并装备于其制造的Daffod订轿车上，并且其销量超过了100万辆-9]。随 着技术的不断开展以与新型材料的出现，于1997年 上半年，日本日产公司生产的轩逸轿车是全球首次 搭载无极变速器2．0 L的轿车．日产公司生产的公 爵是目前世界上匹配最大排量发动机的CVT轿车(3．5 L)。目前我国小排量汽车销量急剧上升从而带 动变速器市场的开展。日本是世界上自动变速器占有率最高的国家。之所以这样主要是由于日本对于驾驶舒适性的要求 和能源的节约重视。随着人们对驾驶便捷性的追求 日益增加。欧洲国家的手动变速器市场也正不断的 被自动变速器所占领。随着全球变速器市场格局的 不断变化．呈现出了自动变速器将逐渐掌握世界变 速器市场的开展动向。近几年在中国市场上出现的搭载无极变速器的轿车越来越多，同时与CVT变速器匹配的发动机排量 也在逐步地增大．从最开始的1．0

L排量到2．O L甚至 更大排量的轿车，由于CVT开展还处于初级阶段因而

轿车的价格与同等级别轿车相比价格较高。目前国内 市场上的CVT轿车拥有多种型号，例如：1．5排量的有 腾翼c30、v3菱悦；1．6排量的有力帆620、旗云07款；1．8排量的有帝豪EC7、比亚迪G3；轩逸、乐驰、雷克萨 斯、普锐斯，等等。表1给出了国内市场上CVT车型以 与一些主要的技术参数。

带式CVT是具有真正意义的无极变速器。它的各方面优点驱使了CVT在各种变速器中一直是人们长期以来所梦寐以求的变速器。世界上各大汽

车生产商正逐渐重视对CVT的研发并有着使其产量化决心。日本Jacto公司在华的建厂，博世中国的 逐渐壮大都能够很好地说明在中国市场上CVT将扮演着越来越重要的角色。word 8 / 12

图5给出了中国近几年CVT的年产量。从图中可以清晰地看出中国CVT市场正快速的开展，根据预测图可得在未来5年内中国的CVT产量将超过150万台。据调查显示2008年无级变速器汽车的销量为60 130辆，而到了2010年搭载无级变速器的轿车销量为79 519辆，三年间销量增幅就高达32．2％，而搭载自动变速器的汽车在2010年销量为1 810 959辆，CVT型自动变速型轿车在所有自动变速汽车中所占有的比例为4．39％。随着社会的不断进步，人们对汽车的追求在原有的根底上更加突出的要求是轿车的舒适性与节能环保性，因此为满足消费者的需求，相信不同的汽车生产商生产CVT车型与数量也将随之而提高，未来CVT将逐渐取代AT市场。据某某的HIS．GlobaInsight的分析师段成武分析：在未来的五年内中国市场word

9 / 12 上搭载CVT车型的汽车的市场占有率将提高到7％，由此可见搭载CVT的汽车渐被中国消费者所承受。

〔二〕、现有CVT优缺点分析

〔1)、CVT没有传统变速箱的传动齿轮．因而也就没有了传统变速箱的换挡级跳跃的过程．因此CVT轿车在换挡过程中的换挡顿挫感也就消失了[6]。CVT变速箱的动力输出的线性使驾驶者在实际驾驶CVT车时将会感觉到非常平顺的动力输出，这一点同样也能很好地满足现今消费者对汽车乘坐舒适性的要求。

〔2)、CVT在传动系统理论上的挡位可以无限多，挡位的设定也更为自由，具体可由主、从动带轮的大小而决定。汽车在行驶的过程中控制单元就能根据传感器对不同的路况的反应来调整变速器与时的做出适应路面的传动比，从而使轿车时刻处于最优动力输出最优耗油的状态。根据比照试验可知CVT轿车废气的排放量相比于搭载AT的轿车尾气排放量减少了大约10％，在节油方面CVT比AT节油大约为15％。

〔3)、CVT系统的结构较简单，CVT零部件数目(约200个)比AT(约500个)少了近300个，这就使CVT变速器的整体重量较小从而制造本钱也较小，当然轿车的整车重量也相应的减小，在整车重量下降时汽车的耗油将会降低，加速度将会更大。

〔4)、CVT使汽车具有较好的后备功率，汽车的后备功率往往决定着汽车的爬坡能力与汽车的加速能力．由于CVT的无极特性因而能够使汽车获得后备功率最大的传动比。根据试验可知CVT汽车的加速性能(0。100 km／h)比AT轿车的加速性能提高了7．5％。11．5％⋯。加速性能较好的汽车在行驶时想超车就能够快速地超过其它车辆，同时在市区交通拥堵的情况下能够更好的起步。

〔1)、CVT在传动扭矩时主要是由钢制皮带来传动的，对钢带的要求为韧性与刚性都要好，由于目前材料的限制因而钢带在满足一定韧性条件下word

10 / 12 所能承受的最大拉力与扭矩均有限。一般而言当轿车的排量超过2．8 L或扭矩达280 Nm以上时就难以搭载CVT。

〔2)、CVT要想获得最优的传动比就要求有准确的电子控制系统与液压控制系统。该系统对带轮工作半径变化的控制主要为液压对锥盘夹紧力的控制。

〔3)、虽然CVT的零部件较少、结构简单，但是当CVT出现故障时一般都不是小问题，在维修时就会使对变速器的维修费用较高。

三、 GVT的关键技术

要想使CVT轿车在市场上拥有更高的占有率就需要逐步克制以上的缺点。通过以下一些根本方法可解决上述问题。

〔一).对CVT传动的理论要牢牢掌握，对传动比的可靠性分析要透彻，尤其是对金属带夹紧力的控制研究，因为只有在最优的夹紧力情况下才能将发挥出CVT的最优传动效率，同时刚带的使用寿命与夹紧力的大小密切相关。

(二).CVT中金属带的研发与制造是关键技术，目前国内市场上销售的CVT钢带全部依靠进口，要想提升现有钢带结构与特点就需要投入更多的人力与物力去专门从事对材料与结构方面的研究，使研究出的新材料能满足一定的刚性的同时又能够拥有良好韧性，这样才能使所生产的CVT能够适应于大排量的汽车从而在市场上普与CVT轿车。

(三).要获得更准确的控制系统就要升级现有的ECU控制单元。突破已有的专利技术去研发更准确的控制方法。其中在控制系统中主要包括的学科为非线性动力学、粘性流体力学、计算机科学、摩擦学、控制工程等学科。国家应该鼓励更多的科研人员从事这方面的研究[引。

四、GVT的开展趋势

近几年来随着科技的不断进步、新材料的不断进步以与加工技术的不断提高，CVT正朝着以下几个方面开展。