金屬帶式無級變速器的傳動性能分析

（常熟安通林汽車飾件有限公司，江蘇 常熟 215500）

早期階段的汽車以汽油機(jī)帶動齒輪并借助鏈條將動力轉(zhuǎn)送至后軸，經(jīng)差速器控制車輛，隨著世界上動力系統(tǒng)的快速發(fā)展，逐步實現(xiàn)了以發(fā)動機(jī)為主的動力控制系統(tǒng)，其中核心是變速器，使得發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩顯著提高。金屬帶式無級變速器是現(xiàn)階段汽車領(lǐng)域常用的傳統(tǒng)方式，在汽車動力控制方面具有良好的應(yīng)用應(yīng)用效果[1]。

鑒于此，本文以金屬帶式無級變速器為研究對象，并對其傳動性能進(jìn)行了簡要的分析，為推動金屬帶式無級變速器的發(fā)展提供參考。

1 金屬帶式無級變速器的組成單元

該類變速器是現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是由主動帶輪、從動帶輪和金屬帶、調(diào)速裝置、加壓等部件組成，其中前兩者是金屬帶式無級變速器傳統(tǒng)系統(tǒng)的主要組成部分。金屬帶一般位于主動帶輪和從動帶輪之間的V型槽內(nèi)，二者以齒合的方式連接兩組帶輪。

眾所周知，主動帶輪與從動帶輪之間的中心距離是相對固定的，而活動錐輪的軸向移動是連續(xù)的，因此可以借助活動錐輪的調(diào)節(jié)實現(xiàn)速比的連續(xù)。金屬帶式無級變速器屬于機(jī)械摩擦式無級變速器，動力的傳輸集中于主動帶輪上，借助與位于V型槽內(nèi)的金屬帶之間的摩擦力推動金屬片向前運(yùn)動，進(jìn)而可以根據(jù)連續(xù)變化產(chǎn)生壓推力。隨著金屬帶逐漸減薄，金屬帶的重量也明顯降低，傳統(tǒng)系統(tǒng)的傳統(tǒng)性能也顯著提升，對外在的承載能力明顯升高。此外，隨著金屬帶減薄，重量減輕，傳統(tǒng)過程中的噪聲也顯著降低。金屬鋼環(huán)組的主要作用是引導(dǎo)V型金屬片運(yùn)動，對金屬帶提供附加張力。帶輪結(jié)構(gòu)是金屬帶無級變速器的關(guān)鍵部件，包含了主動帶輪和從動帶輪，為了避免金屬帶偏斜等問題的出現(xiàn)，可以借助曲母線帶輪錐面解決。

2 金屬帶式無級變速器傳動性能分析

2.1 傳統(tǒng)效率計算方式

優(yōu)化后的金屬帶式變速器中的主動帶輪的輸入軸距是固定的，標(biāo)記為R1，此時的轉(zhuǎn)角速度設(shè)定為μ1，而從動帶輪的輸入軸距標(biāo)記為R2，相對應(yīng)的轉(zhuǎn)角速度表示為μ2，二者之間具有R1·μ1·K·K1=R2·μ2的變化關(guān)系，若將從動帶輪的傳動速率標(biāo)記為V，將裝置中的損耗率極為T，則變速器的傳動效率可以表述為P=（R2·V2）/（R1·V1·T）[2]。因此，在下文的計算過程中以上述兩個計算方式為基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化后的金屬帶式無級變速器的傳動性能分析。

2.2 優(yōu)化實驗條件簡介

在進(jìn)行分析金屬帶式無級變速器傳動性能過程中要確保不同實驗條件下的輸入傳動速度和速度比例是一定的，即基礎(chǔ)條件必須保持一致，僅改變單一對比參數(shù)，如軸距等參數(shù)的改變，可以獲得不同條件下的實驗結(jié)果。如本次實驗過程中制定了3個實驗條件，實驗條件1和實驗條件2為一組對比組，實驗條件1和實驗條件3為另一對照組，前者保持傳動速比i為特定值，本文選用0.9，改變傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速，實驗條件1的傳動轉(zhuǎn)速為1100r·min-1，而實驗條件2的傳動轉(zhuǎn)速為1395r·min-1；后者保持傳動轉(zhuǎn)速為特定值，本文選用1100r·min-1，改變實驗條件3的速比i為0.7。

2.3 實驗所用帶式無級變速器的結(jié)構(gòu)組成

無級變速器沒有固定的檔位，他的傳送比是連續(xù)變化的，一般由符合型金屬材料制作而成，具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，導(dǎo)致所需要的傳動功能需求較大。金屬帶盡可能的減薄，可以有效的降低金屬帶的質(zhì)量，提高傳動效率，并且確保鋼帶輪具有更好的靈活性能[3]。在剛帶輪扎那尕設(shè)計輔助的支撐零部件可以有效的解決帶輪主向傳動力引起剛帶輪容易彎折等問題。

2.4 實驗結(jié)果及分析

本文以前文實驗條件為基礎(chǔ)進(jìn)行了傳動性能實驗分析，得出無級變速器的輸入轉(zhuǎn)矩為137.26N·m，輸入轉(zhuǎn)速為1200.56r·min-1，輸出轉(zhuǎn)矩為154.37r·min-1，輸入轉(zhuǎn)速為1045.35r·min-1，最終的傳動效率可達(dá)97%；機(jī)械變速器的輸入轉(zhuǎn)矩為114.98N·m，輸入轉(zhuǎn)速為1056.22r·min-1，輸出轉(zhuǎn)矩為141.89r·min-1，輸入轉(zhuǎn)速為958.98r·min-1，最終的傳動效率可達(dá)94%；自動變速器的輸入轉(zhuǎn)矩為139.76N·m，輸入轉(zhuǎn)速為1078.56r·min-1，輸出轉(zhuǎn)矩為137.75r·min-1，輸入轉(zhuǎn)速為1000.57r·min-1，最終的傳動效率可達(dá)83%。從實驗結(jié)果來看，優(yōu)化后的金屬帶式無級變速器的傳動性能遠(yuǎn)高于自動變速器，略高于機(jī)械變速器，而加速性能明顯升高。因此，金屬帶式無級變速器具有更高的傳動性能，具有更為廣闊的應(yīng)用前景。此外，使用優(yōu)化后的金屬帶式無級變速器，可以顯著的增強(qiáng)汽車的穩(wěn)定性和耐磨性，并有效的降低了汽車噪聲問題，加之該變速器的制作成本更低，因此具有更為廣闊的應(yīng)用前景[2]。將金屬帶式無級變速器應(yīng)用于汽車行業(yè)，顯著的提高了汽車的變化速度，使得汽車發(fā)動機(jī)在較低的轉(zhuǎn)動速度下獲得更高的傳動速度，有效的減少了廢氣中污染物質(zhì)的含量，有助于推動城市環(huán)保等。由此可知，金屬帶式無級變速器具有較高的傳動性能，顯著的降低了傳動噪音，且具有制作成本低等特點(diǎn)，因此，可以在汽車等領(lǐng)域大力推廣使用。

3 結(jié)語

綜上所述，金屬帶式無級變速器是現(xiàn)代汽車領(lǐng)域常用的變速器，因其具有較高的傳動性能、低的傳動噪音、制作成本低等特點(diǎn)而具有廣闊的應(yīng)用前景。此外，金屬帶式無級變速器的結(jié)構(gòu)簡單，與發(fā)動機(jī)的匹配性更高，沒有變化掛擋等沖擊性作用。

研究表明，優(yōu)化后的金屬帶式無級變速器的傳動性能遠(yuǎn)高于自動變速器，略高于機(jī)械變速器，而加速性能明顯升高，本文的研究成果對推動新型汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一定的幫助。