金属带式汽车无级变速器传动机构设计

黑豹HB1027变速器设计论文摘要变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。

其设计任务是设计一台用于微型商用车上的手动变速器。

采用中间轴式变速器设计方案，其有两个突出优点：一是其直接挡传动效率高，磨损及噪声小；二是在齿轮中心距较小的情况下任然可以获得较大的一档传动比。

设计中根据汽车的外形、轮距、轴距、车辆重量、满载重量以及最高车速等参数结合该汽车的发动机型号可以得出发动机的最大功率、最大扭矩、排量等重要参数，再结合某些轿车的基本参数选择适当的主减速比。

根据上述参数，再结合汽车设计、汽车理论、机械设计等相关知识，计算出相关的变速器参数并论证设计的合理性。

设计中给出了机械式变速器设计方案，经过严谨设计过程完成了一款手动变速器设计，并经过校验和catia有限元优化，证明设计的变速器能够符合现实功用要求，设计方案具有比较强的可借鉴性。

关键词汽车工程；变速器；设计；手动；（版权所有，翻版不究）- I -AbstractGearbox is the one main component of the vehicle transmission.The duty of this design is to design a manual transmission used in the Tiny gears, it is the countershaft-type transmission gearbox.This transmission has two prominent merits: firstly, the transmission efficiency of the direct drives keep high ,the attrition and the noise are also slightest;Secondly ,it is allowed to obtain in the bigger gear ratio of the first gear when the center distance in smaller.According to the contour, track, wheel base, the vehicles weight, the all-up weight as well as the highest speed and so on, union the engine model we can obtain the important parameters of the max power, the max torque, the displacement and so on. According to the basic parameters of the certain saloon, choose the suitable final drive ratio. According to the above parameters, combining the knowledge of automobile design, automobile theory , machine design and so on, calculate the correlated parameters of the gearbox and proof the rationality of the design.The design gives a plan of the mechanical gearbox and achieves a kind of mechanical gearbox after rigorous design.The design has passed calibration and Finite element optimization.It has proved to be fit for function and use for reference perfectly.Key Words Automotive engineering,Transmission,Design,Manual- II -目录摘要 (I)Abstract.......................................................... I I 第1章绪论 . (1)1.1本课题研究的目的和意义 (1)1.2 本课题研究现状和发展 (1)第2章机械式变速器设计 (3)2.1 变速器设计基本方案 (3)2.1.1变速器传动机构布置方案 (3)2.1.2 变速器主要参数选择 (3)2.2齿轮设计计算 (7)2.2.1各挡齿轮齿数的分配 (7)2.2.2齿轮强度校核 (10)2.3 轴设计计算 (19)2.3.1轴的工艺要求 (19)2.3.2 轴的校核计算 (19)2.4 同步器及操纵机构设计 (29)2.4.1同步器的设计 (29)2.4.2变速器的操纵机构 (31)2.5 轴承及平键的校核 (32)2.5.1 轴承选择及校核 (32)2.5.2 平键选择及强度计算 (34)2.6 变速器箱体设计 (34)- III -2.6.1 箱体材料与毛坯种类 (34)2.6.2 箱体的主要结构尺寸的计算 (35)2.7 本章小结 (35)第3章有限元优化分析 (36)3.1 齿轮catia有限元分析 (36)3.1.1 倒档主动直齿轮catia有限元分析 (36)3.1.2 一档从动齿轮catia有限元分析 (37)3.2 变速器轴catia有限元分析 (37)3.2.1 中间轴catia有限元分析 (37)3.2.2 第二轴catia有限元分析 (38)3.3 本章小结 (38)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)- IV -哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）第1章绪论1.1本课题研究的目的和意义随着汽车工业的迅猛发展,车型的多样化、个性化已经成为汽车发展的趋势。

一、什么是CVT？CVT即无段变速传动，其英文全称Continuouslv VariableTransmission，简称CVT。

发明这种变速传动机构的是荷兰人，有其装置的变速器也称为无段变速箱或者无级变速器。

这种变速器和普通自动变速器的最大区别是它省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组带轮进行变速传动。

通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速，其设计构思十分巧妙。

由于CVT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，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以它是理想的汽车传动装置。

无段变速箱轿车一样有自己的档位，停车档P、倒车档R、空档N、前进档D等，只是汽车前进自动换档时十分平稳，没有突跳的感觉。

汽车行驶的速度是不断变化的，这就要求汽车的变速器的变速比要尽量多，这就是无级变速(Continuously Variable Transmission简称"CVT") 。

尽管传统的齿轮变速箱并不理想，但其以结构简单、效率高、功率大三大显着优点依然占领着汽车变速箱的主流地位。

在跨越了三个世纪的一百多年后的今天，汽车还没有使用上满意的无级变速箱。

这是汽车的无奈和缺憾。

但是,人们始终没有放弃寻找实现理想汽车变速器的努力,各大汽车厂商对无级变速器(CVT)表现了极大的热情，极度重视CVT在汽车领域的实用化进程。

这是世界范围尚未根本解决的难题，也是汽车变速器的研究的终极目标。

围绕汽车变速箱五个研究方向，各国汽车变速器专家展开了激烈的角逐。

1．摩擦传动CVT金属带式无级变速箱(VDT-CVT)的传动功率已能达到轿车实用的要求，装备金属带式无级变速箱的轿车已达100多万辆。

据报道：大排量6缸内燃机（2.8L）的奥迪A6轿车上装备的金属带式无级变速箱Multitronic CVT ，能传动142kw （193bhp）功率，280Nm扭矩。

邯郸学院本科短学期报告题目纽芬奇NuVinci无级变速星轮传动装置指导教师韩翔宇年级2013 级专业物流工程班级 2012班物流工程本科班成员20130408101035崔璐20130408101022赵磊20130408101041赵煦20130408101045王晨辉20130408101054梁海艳20130408101025姜振晨邯郸学院信息工程学院目录1.前言 (1)2.无极变速器的发展史 (1)3. 无极变速器的基本结构及工作原理 (3)3.1无极变速器的基本结构 (3)3.2 无极变速器的工作原理 (3)4.无级变速行星传动装置的特点 (6)4.1 NuVinci无级变速行星传动装置 (6)4.2利用滚珠轴承在一定范围内实现连续不间断的速度调整 (6)4.3纽芬奇NuVinci无级变速星轮传动装置(CVP)优点 (7)5.无极变速器的发展前景 (7)6.小结 (8)1.前言CVT即无段变速传动，其英文全称Continuouslv Variable Transmission，简称CVT。

发明这种变速传动机构的是荷兰人，有其装置的变速器也称为无段变速箱或者无级变速器。

这种变速器和普通自动变速器的最大区别是它省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组带轮进行变速传动。

通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速，其设计构思十分巧妙。

无段变速箱轿车一样有自己的档位，停车档P、倒车档R、空档N、前进档D等，只是汽车前进自动换档时十分平稳，没有突跳的感觉。

目前国内市场上采用了CVT技术的只有奥迪、飞度、派力奥(西耶那、周末风)、和旗云4款车型。

CVT 系统结构简单，零部件数目比AT(约500个)少(约300个)，一旦汽车制造商开始大规模生产，CVT 的成本将会比AT小。

由于采用该系统可以节约燃油，随着大规模生产以及系统、材料的革新，CVT 零部件(如传动带或传动链、主动轮、从动轮和液压泵) 的生产成本，将降低20%～30%。

汽车变速器基本知识一．汽车变速器的分类：1．手动变速器（Manual Transmission,简称MT），也叫手动档或机械式变速器，即必须用手拨动变速杆才能改变变速器的传动比，从而达到变速的目的。

在操纵时必须踩下离合，方可拨得动变速杆。

2．自动变速器：目前在世界上使用最多的汽车自动变速器主要有3种类型：1）液力自动变速器（Automatic Transmission,简称AT），利用行星齿轮进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动的进行变速。

虽说自动变速汽车没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。

2）电控机械式变速器(Automated Mechanical Transmission,简称AMT)，它是在传统的机械变速器和干式离合器的基础上，应用电子技术和自动变速理论，以电子控制单元（ECU）为核心，通过液压执行系统控制离合器的分离和接合，选档、换档操作以及发动机节气门的调节，来实现起步、换档的自动操纵。

齿轮传动固有的传动效率高，结构紧凑，工作可靠等优点被很好的继承下来，而且成本低易于制造。

3）金属带无级自动变速器（CVT），无级变速系统不像手动变速器式自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一条钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换档的突跳感觉，并且它能克服普通自动变速器油门反应慢，油耗高等缺点。

3．手动/自动变速器手动/自动变速器由德国保时捷厂在911车型上首先推出，称为Tiptronic,它可使高性能跑车不必受限于传统的自动档束缚，让驾驶者也能享受手动换档的乐趣。

二．机械式变速器1．设计要求：1）正确的选择变速器的档位数和传动比，并使之与发动机参数及主减速比作优化匹配，以保证汽车具有良好的动力性与燃油经济性。

2）设置空挡，以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时间分离；设置倒档，使汽车可以倒退行驶。

3）体积小、质量小、承载能力强，使用寿命长、工作可靠。

大众01M型自动变速器拆装台架的设计职业技术教育学院汽车维修工程教育沈维东（06520140）指导老师：董颖（副教授）摘要：变速器作为汽车动力传动系统的重要组成部分，对汽车的动力性、驾驶舒适性及油耗都具有重要的作用。

自动变速器运用计算机和电子控制技术实现汽车的自动变速，降低驾驶者的劳动强度，提高行车的安全性。

大众公司生产的01M型自动变速器采用计算机“模糊逻辑”控制技术，机械结构先进，采用横置安装，具有4个前进档，主要由液力元件、控制机构、变速机构、主传动机构、壳体及相关部件组成，性能优良，用于捷达都市先锋(5V机)和捷达海风之旅(2V机)，原装帕萨特轿车也装有01M型自动变速器。

关键词：大众01M自动变速器；结构组成；工作原理；拆装工艺；台架；设计Removable mass 01M AutomaticTransmission Design benchName：Weidong Shen Director：Ying Dong (Dept.of Science &Engineering，Zhejiang Normal University ，993 No.29) Abstract：Transmission as the automotive power train of an important part of the car's power, driving comfort and fuel economy have an important role. Automatic transmission use of computers and electronic control technology to achieve the car automatic transmission, decrease the driver's labor intensity and improve traffic safety.V olkswagen Automatic Transmission 01M produced by computer "fuzzy logic" control technology, advanced mechanical structure, using tap installation, with four forward gears, mainly by the hydraulic components, control mechanism, speed change mechanism, the main transmission mechanism, the shell and composition of associated components, excellent performance, for Jetta City Pioneer (5V machine) and Jie Dahai Wind Tour (2V machine), original Passat sedan equipped with 01M Automatic Transmission.Key Words：Mass 01M automatic transmission; structural composition; working principle; disassembly process; bench; design1 引言变速器做为传动系统的心脏，主要任务是传递动力，改变汽车的传动比，扩大驱动车轮转矩和转速的范围，使车辆适应各种变化的行驶工况，同时使发动机在理想的工况下工作；在发动机转矩方向不变的前提下，实现汽车的倒退行驶；实现空挡，中断发动机传递给车轮的动力，使发动机能够起动、怠速。

汽车无级变速器技术和应用的简要分析摘要：本文主要对汽车无级变速器的发展状况进行概述，以及研究概况。

此外，对金属带式无极变速器的基本结构进行介绍，将其与链条结构进行分析和比较。

笔者在对国内市场的主要无极变速器车型进行考察后，对汽车无级变速器技术和应用的进行简要的分析。

关键词：汽车无级变速器技术应用分析社会在不断的发展，但是一些问题也涌现了出来，比如：能源日益紧张，油价在不断的升高。

因此，对于汽车行业来说，要想获得长远的发展，就必须从节能减排上多下功夫。

传统的手动变速器也在面临着许多冲击，比如：各种各样的自动变速器出现，变速器行业的更新速度在不断的刷新。

CVT (continuously variable transmission)，可以让无级变速实现，因此汽车也就具有了理想的性能。

2004年，中国汽车工业协会和中国齿轮协会就国内自动变速箱进行了研讨，并达成了共识：对于电控机械式自动变速器要优先发展，双离合器自动变速器要适时发展。

可见，CVT在中国市场上发挥的作用会越来越大，扮演更加重要的角色。

笔者从CVT的历史发展脉络出发，对前人的研究成果进行总结的分析。

首先从技术角度出发，接着对带式CVT和链式CVT进行对比。

对控制技术的发展历程进行简要回顾，以及对CVT的优势进行阐释。

1 无级变速器概述1.1 无级变速器发展概述无级变速器原型图在15世纪就出现了，该图是由达芬奇绘制的。

到了19世纪70年代，机械式无级变速器出现。

但是，机械式无级变速器并没有得到长远的发展，这和材质以及工艺方面的限制有很大的关系。

到了上个世纪70年代后，机械式无级变速器的发展比较快，产品的类型也比较丰富，比如：链式、带式、摩擦式以及脉动式。

在新的世纪里，其发展速度更加快。

1.2 国内外研究现状有关的研究很多，笔者在对这些研究进行分析后得出以下几点：在不同类型的CVT中，开发最早的是带式CVT，此外其的应用也很广泛。

（2）CVT的控制系统主要包括了以下几个方面：夹紧力控制、速比控制以及离合器控制。

图解变速箱，一篇看懂全部结构汽车变速器，是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。

变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比。

手动变速器手动变速器就是必须用手拨动变速器杆，才能改变传动比的变速器。

手动变速器主要由壳体、传动组件（输入输出轴、齿轮、同步器等）、操纵组件（换挡拉杆、拨叉等）。

手动变速器构造变速器原理变速器为什么可以调整发动机输出的转矩和转速呢？其实这里蕴含了齿轮和杠杆的原理。

变速器内有多个不同的齿轮，通过不同大小的齿轮组合在一起，就能实现对发动机转矩和转速的调整。

用低转矩可以换来高转速，用低转速则可以换来高转矩。

变速器原理变速器的作用主要表现在三方面：第一，改变传动比，扩大驱动轮的转矩和转速的变化范围；第二，在发动机转向不变的情况下，实现汽车倒退行驶；第三，利用空挡，可以中断发动机动力传递，使得发动机可以启动、怠速。

手动变速器原理手动变速器的工作原理，就是通过拨动变速杆，切换中间轴上的主动齿轮，通过大小不同的齿轮组合与动力输出轴结合，从而改变驱动轮的转矩和转速。

发动机的动力输入轴是通过一根中间轴，间接与动力输出轴连接的。

中间轴的两个齿轮（红色）与动力输出轴上的两个齿轮（蓝色）是随着发动机输出一起转动的。

但是如果没有同步器（紫色）的接合，两个齿轮（蓝色）只能在动力输出轴上空转（即不会带动输出轴转动）。

图中同步器位于中间状态，相当于变速器挂了空挡。

简单变速器结构5挡手动变速器5挡手动变速器原理5挡手动变速器剖面图5挡手动变速器组成换挡机构不仅增强驾驶员换挡感觉，而且可以防止同时挂入两个挡位。

换挡机构同步器变速器在进行换挡操作时，尤其是从高挡向低挡的换挡很容易产生轮齿或花键齿间的冲击。

为了避免齿间冲击，在换挡装置中都设置同步器。

同步器有常压式和惯性式两种，目前大部分同步式变速器上采用的是惯性同步器，它主要由接合套、同步锁环等组成，主要是依靠摩擦作用实现同步。

机械分离锥轮无级变速器摘 要：机械分离锥式无极变速器是一种结构简单、装配方便等一系列优点的机械摩擦式无级变速 器。

此外，在工作过程钢环有自紧作用，无需加压装置。

本次设计主要要考虑到机械分离锥式无级变速器的实用行、经济性和小重量轻的要求，目前在 机械传动装置中，能减小装置的外廓尺寸和重量，达到体积小重量轻以及实现高的传动比所采用的 最主要的传动形式就是钢环传动。

并且在设计中要考虑到变速箱箱各个零部件的等强度等寿命的设 计原则，在保证强度和寿命的条件下要对传动齿轮箱进行传动比优化分配和参数优化设计。

通过查找变速器相关资料，了解其机械分离锥式无级变速器基本传动原理。

已知给定参数先求 出变速器主要零件钢环和主从锥轮的相关尺寸，再根据已算出的数据和配合关系选定其主要配合原 件轴承型号，然后确定锥轮各段长度和大小。

然后进行主、从动轴的设计和校核。

根据轴的大小和 轴与锥轮的配合关系确定键的相关尺寸，通过查阅手册确定各尺寸的配合公差。

根据调速范围设计 调速操作机构，然后由以上各零件的受力关系和装配要求设计箱体和轴承端盖的基本尺寸。

然后通 过强度校核以确定各零件是否满足强度要求。

根据设计各零件的尺寸用 AutoCAD 画出装配图，根据 装配图画出主要传动元件的零件图。

最后完成设计说明书。

关键词：无级变速器，齿轮箱，钢环，锥轮，调速，轴承Mechanical separating cone wheel variatorAbstract: Mechanical separation cone type non­polar transmission is a kind of simple structure, convenient wait for a series of advantages to assemble mechanical friction type variator.Inaddition, the working process of the steel ring in a self­tightening role, without pressure device.This design main should consider mechanical separating cone type variator practical line, economy and small light weight requirement, is currently in the mecha­nical transmission device, which can reduce device size and weight, the profile to small volume light weight and achieve high ratio using the main transmission form is steel ring transmission. And in the design considerations to the gearbox box of each parts such as the design principles of strength of life, while ensuring the strength and fatigue under the condition of transmission gearbox to optimal distribution and para­meters for transmission is optimized.Through the search transmission relevant data, understand its mechanical separating cone type variator basic transmission principle. First known parameter is given out the transmission main parts steel ring and master­slave cone rounds of relevant sizes, and then based on the data already calculate and coordinate relationship with selected its main original bearing type, then determine the length and size cone wheel paragraphs. Then the Lord and driven shafts design and check. According to the size and axes and shaft with relationship of cone round to determine the relative size, through the key of various sizes determined accessible handbook with tolerance. According to the speed range speed operators, and then design by the stress of the above all parts assembly design requirement for cabinet relationship and the basic sizes and bearing housing. Then through strength check to determine whether meet the required strength all parts. The size of each parts according to the design with AutoCAD draw pictures out, according to the assembly drawings main transmission component parts graph. Finally completed the design specification.Key words: CVT Contiuously V ariable Transmission，gear box，Steel Ring，conepulley， speedgoverning，Bearing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。