轎車用金屬帶式CVT傳動效率的影響因素及機理研究.pdf

1、金屬帶式無級變速器(MetalBeltContinuouslyVariableTransmission)具有諸多優(yōu)點，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傳動效率的影響規(guī)律。通過試驗臺測試確定某負載時的帶輪轉(zhuǎn)速和傳動比，以及帶輪軸向推力和傳動比的關(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)和傳動比變化范圍等。對金屬帶CVT各部件間作用力關(guān)系

2、進行分析，同時對關(guān)鍵部件進行數(shù)值計算，得出了帶輪軸向推力隨傳動比的變化規(guī)律，以及傳動比不同時金屬塊擠壓力和鋼帶環(huán)張緊力的解析解。通過試驗得出傳動比整個變速范圍內(nèi)主、從動輪軸向推力與傳動比的關(guān)系，并對試驗結(jié)果和理論結(jié)果進行比較，說明理論的可靠性。通過虛擬樣機得出金屬塊間擠壓力的仿真數(shù)據(jù)，仿真與計算結(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”對金屬帶帶

3、長和偏斜量進行數(shù)值計算，對比確定了“偏斜法”較為實用。分析直母線帶輪情況下，軸向偏斜對變速器功率損失的影響;分析復合母線在消除金屬帶軸向偏斜方面的優(yōu)點和缺點，同時指出其存在的問題;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)的變化對所得帶輪母線形狀的影響，以及母線形狀對系統(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，同時分析了帶輪軸向推力和工作半徑對其影響規(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)間的滑動功率損失，同時確定了各項功率損失的數(shù)學模型，通過算例分析各項功率損失，明確了總的摩擦功率損失和效率隨傳動比的變化規(guī)律。當轉(zhuǎn)矩比小于

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