轎車用金屬帶式CVT傳動(dòng)效率的影響因素及機(jī)理研究.pdf

1、金屬帶式無級(jí)變速器(MetalBeltContinuouslyVariableTransmission)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，在轎車上應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的成就。本文通過研究各因素造成的能量損失來揭示金屬帶式CVT傳動(dòng)效率的影響規(guī)律。通過試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試確定某負(fù)載時(shí)的帶輪轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)比，以及帶輪軸向推力和傳動(dòng)比的關(guān)系。主要研究成果和工作如下。
　　(1)確定了金屬帶式CVT的基本尺寸、主要相關(guān)參數(shù)和傳動(dòng)比變化范圍等。對(duì)金屬帶CVT各部件間作用力關(guān)系

2、進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得出了帶輪軸向推力隨傳動(dòng)比的變化規(guī)律，以及傳動(dòng)比不同時(shí)金屬塊擠壓力和鋼帶環(huán)張緊力的解析解。通過試驗(yàn)得出傳動(dòng)比整個(gè)變速范圍內(nèi)主、從動(dòng)輪軸向推力與傳動(dòng)比的關(guān)系，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果和理論結(jié)果進(jìn)行比較，說明理論的可靠性。通過虛擬樣機(jī)得出金屬塊間擠壓力的仿真數(shù)據(jù)，仿真與計(jì)算結(jié)果的一致性說明所建的模型正確可靠。
　　(2)揭示了金屬帶式CVT在變速過程中金屬帶偏斜的基本原理。使用“幾何法”和“偏斜法”對(duì)金屬帶帶

3、長和偏斜量進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，對(duì)比確定了“偏斜法”較為實(shí)用。分析直母線帶輪情況下，軸向偏斜對(duì)變速器功率損失的影響;分析復(fù)合母線在消除金屬帶軸向偏斜方面的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，同時(shí)指出其存在的問題;應(yīng)用共軛曲線原理消除金屬帶軸向偏斜，以漸開線為例求解與之共軛的帶輪母線族:研究參數(shù)的變化對(duì)所得帶輪母線形狀的影響，以及母線形狀對(duì)系統(tǒng)的影響。
　　(3)建立了金屬帶式CVT鋼帶環(huán)伸長模型。在圓弧段上將鋼帶環(huán)組簡化為組合圓筒模型，在直線段上簡化為單向拉伸模

4、型。得出的鋼帶環(huán)組伸長模型計(jì)算結(jié)果包括:鋼帶環(huán)的應(yīng)力應(yīng)變、位移、伸長量、應(yīng)變能和由此造成的功率損失等，同時(shí)分析了帶輪軸向推力和工作半徑對(duì)其影響規(guī)律。
　　(4)分析了金屬帶式CVT工作過程中的摩擦功率損失情況。其中包括鋼帶環(huán)與金屬塊間的摩擦滑動(dòng)功率損失、帶輪與金屬塊間的變形磨損功率損失以及鋼帶環(huán)間的滑動(dòng)功率損失，同時(shí)確定了各項(xiàng)功率損失的數(shù)學(xué)模型，通過算例分析各項(xiàng)功率損失，明確了總的摩擦功率損失和效率隨傳動(dòng)比的變化規(guī)律。當(dāng)轉(zhuǎn)矩比小于

5、0.4時(shí)，由于輸入扭矩較小，金屬塊與帶輪為彈性流體動(dòng)壓潤滑狀態(tài)，以牛頓流體模型和Eyring模型來計(jì)算彈性流體動(dòng)壓潤滑時(shí)的摩擦力。當(dāng)轉(zhuǎn)矩比大于0.4時(shí)，計(jì)算摩擦系數(shù)μ=0.04和μ=0.10時(shí)的功率損失。
　　(5)采用解析解和數(shù)值解兩種方法對(duì)帶輪變形導(dǎo)致的功率損失進(jìn)行研究。將其簡化為厚壁圓筒模型，對(duì)其錐面上的應(yīng)力應(yīng)變和位移進(jìn)行了分析。采用規(guī)則六面體對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得出了當(dāng)作用力和模型約束不變時(shí)，網(wǎng)格細(xì)化對(duì)變形沒有影響的結(jié)論。