金属带式无级变速传动的动力学分析

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金属带式无级变速传动的动力学分析金属带式无级变速传动的动力学分
秦大同 刘世明、 / 王红岩 杨亚联 杨 为 - 瓦 源 西自 家 重 点 实 验 室 重 庆 4 ∞ 4 )
摘要 通过分析金属带式 C V T装置传动过程中金属块、 金属环和带轮的工作原理和受力关系 ， 导出了求解金属块
挤推力、 金属环张力及带轮轴向力的数学式 给出了带轮最小轴向力的求解方法. 对不同工况下金属环张力、 金属
块挤推力和带轮轴向力的大续行了求解， 获得了相应的载荷分配及受力规律。为无级变速器的强度设计和液压
系统的控制奠定了理论基矗
叙词： 汽车 金属带 无级变速佳 矿 中围分类号： T H1 3 2 0
前言
力
金属带式无级变速传动 ( C o n t i n u o u s l y v a i l a b l e
a m s s l o n ， 简称 c v r ) 是汽车变速传动的-项重要
术。采用金属带的无级变速传动具有结构简单、
能优良、 操作简便、 造价低廉等优点。但这种无级
速传动的传动效率与现有有级机械变速传动相比
低， 效率的损失主要发生在液压系统。轴向力过
会导致液压系统额外的损失， 同时也增加了金属
的载荷， 降低了无级变速器的寿命。因此， 确定与
矩 、 速比相匹配的带轮轴向力， 并对其优化， 是提
金属带式无级变速传动效率的重要途径。本文通
金属带式 C V T装置工作机理的分析研究 ， 并参考
外学者的试验结果. 1 ， 得出了求解金属带式
V T装置金属块间挤推力、 金属环张力和带轮轴向
的解析公式， 为分析金属带式 C V T装置动力传递
程中金属块、 金属环的受载情况， 轴向力的计算及
小轴向力的确定。 提供了-种简单实用的方法。
金属带式 C V T装置的结构及工作
原理
金属带式 C V T装置的主要结构如图 l a 所示. 它
要包括主动带轮副、 从动带轮副和金属带。主动
轮副、 从动带轮副均分别由固定带轮和可轴向移
的带轮构成 ， 移动带轮侧连接有液压缸， 以推动带
沿轴向移动○属带由约 3 0 0 个金属块和两组钢
构成 ， 如图 I b 。每组钢环均为 6～1 2层的薄层结
， 这样的设计 ， 有效地减小了钢环的弯曲应力， 但
国家自j ! l 科学基金 ( ， 9 盼5 1 6 0 ) 和教育部资助项 目。1 9 9 9 0 7 1 2收
到初稿. 1 9 9 9 1 o ) 收到修改稿
If l 1 2 、 f 2
l 4 4 z f 同时也增加了制造的难度。
按-定 比例改变主动轴、 从动轴移动带轮侧液
压缸内的压力， 带轮将沿轴向移动， 使金属带在主、
从动端分别改变节圆半径， 从而实现无级调速○
属带式 C V T装置转矩的传递是金属块挤推力和金
属环张力共 同作用的结果。试验研究 3 j 表明， 在不
同的工况下， 金属块挤推力和金属环张力在传动过
程中所起的作用并不-样。当速比 <1 0时， 金属
环张力阻碍转矩传递， 其他情况下金属环张力总是
传递转矩的-部分 ； 当 1 0且传递的转矩较小
时 ， 金属块间不存在挤推力； 当 i >1 . 0且传递较小
转矩时， 金属块挤推力对转矩传递起阻碍作用， 其他
情况下的金属块挤推力对转矩传递总起积极作用。
图 1 金属带式 C V T装置主要零件
1 . 从动轴移动带轮 2 . 主动袖固定带轮 3 主动轴移动带轮
4从动轴固定带轮 5 金属带 6金属块 7 金属环
2 金属带式 C V T传动的动力学分析
2 . 1 基本假设
为了便于分析， 本研究作了如下假设 ：
( 1 ) 假设金属环为-个整体， 金属块也考虑为连
续体， 并且认为金属块挤推力沿带长是连续分布的。