无级变速器及其应用前景分析
无级变速器及其应用前景分析[20200408212303]
摘要
无级变速器（简称CVT）是一种能够实现在一定范围内传动比连续改变的传动装置，传动效率高，性能优良。近年来，国内外汽车领域对无级变速器越来越重视，对无级变速器技术的研究力度日益加大，它被认为是目前最具有发展前景的自动变速器。
本文首先概述了无级变速器的发展历史和国内外研究现状。其次简单介绍了无级变速器的类型和组成，从专业技术角度详细分析了金属带式无级变速器的结构及其工作原理，并对金属带式无级变速器的核心部件无级变速机构和金属带进行了详细的介绍。然后通过对无级变速器的特性及关键技术的分析，从专业的角度阐述了目前无级变速器存在的优势与不足。最后预测了无级变速器技术在结构、性能和控制系统等方面的发展趋势，在与混合动力汽车的结合方面的应用前景。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:无级变速器金属带发展趋势应用前景
目录
1 无级变速器的概述 1
1.1发展历史概况 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1国外研究现状 2
1.2.2国内研究现状 4
2 无级变速器的结构及工作原理 6
2.1无级变速器的类型和组成 6
2.2金属带式无级变速器的结构 6
2.3金属带式无级变速器的工作原理 8
2.3.1机械部分工作原理 8
2.3.2控制系统工作原理 9
2.4金属带式无级变速器的核心部件 11
3 无级变速器特性及技术分析 15
3.1无级变速器特性分析 15
3.2无级变速器的关键技术 16
3.3无级变速器的优点与缺点 18
3.3.1优点 18
3.3.2缺点 19
4 无级变速器的发展趋势和应用前景 20
4.1发展趋势 20
4.1.1结构更加优化 20
4.1.2性能大幅改善 21
4.1.3控制系统更加精准 23
4.2应用前景 24
总结 26
参考文献 27
致谢 28
1 无级变速器的概述
1.1发展历史概况
无级变速器（Continuously Variable Transmission，简称CVT）是指在输入轴转速不变化的情况下，可以实现传动比的连续改变，而输出轴转速在一定范围内线性变化的变速器[1]。无级变速器的发展历史可以追溯到500多年前，列奥纳多·达芬奇就已经构思出了无级变速器的原型图。真正形成无级变速器技术后，它也已经发展了有100多年。1914年于德国Benz公司第一台无级变速器下线了，可只有少数在高端轿车上配置了，并不量产，也不是现在用电液控制的无级变速器，只是带传动的机械式无级变速器。
20世纪中期，荷兰的达夫公司研发出双V形胶带式无级变速器，并把它搭载在其公司生产的小轿车上。可是因为橡胶带式无级变速器转矩被限制在140N·m以下，传递功率过小，而且离合器工作状况也不稳定，传动带、液压泵和夹紧机构损失的能量较大等原因，没有被汽车制造业广泛采用。但是在无级变速器如何提高传递功率和传动带性能的难题上，科研人员在不断的进行研究，汽车技术的革新进步把原有的无级变速器技术缺陷给改进了，第二代性能优良的无级变速器出现在世人的面前。
20世纪末，在汽车研究开发领域，无级变速器技术的地位越来越重要，全球科学技术也在快速发展，因此无级变速器不断地使用新型的电子及自动控制技术，性能大幅提高。
1997年6月，日本Nissan公司研发出了能应用在2.0L排量轿车上的无级变速器。新研制的无级变速器利用了一种能增大发动机转矩的传动装置—液力变矩器，因此大幅改善了整车性能，取得了令人满意的驾驶体验。基于此，1998年Nissan公司为紧凑型轿车研制设计了一种无级变速器，它含有一个手动换档模式。为了实现全挡电子控制传动比的改变，Nissan公司还研发出一套无级变速器的电子控制技术。Nissan公司计划将无级变速器的使用范围从1.0L的汽车扩大到3.5L的汽车。
有十多年开发无级变速器经验的日本富士重工，对此也有很巨大的研究成果。1997年上半年，富士重工将本公司的全计算机控制式E-CVT搭载在微型车上，这种无级变速器含有6档手动换档模式，驾驶员无需操作离合器就能进行6档变速。
1999年7月，美国的Ford汽车公司和德国的采埃孚公司合作，为Ford汽车公司的乘用车和小型货运车生产无级变速器。采埃孚公司开发了一种变矩器式无级变速器，还为横向发动机前轮驱动汽车生产了特殊的钢带。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
德国是在汽车上使用无级变速器技术最早的国家，1999年德国奥迪公司联合舍弗勒公司和特米克公司，开发了Multitronic 无级变速器，如图1-1所示，它被顺利的搭载在输出转矩为310N·m，排量为2.8L的保时捷汽车上，之后还运用在奥迪A6、A4上。而在最近的5~10年里，奥迪公司仍然在不断地研究无级变速器技术，并不断改进Multitronic 无级变速器。2005年，奥迪公司研究出在变换器中使用双活塞原理，既能保证离合器调节平稳，还不会有拖延现象，有效防止了无级变速器的通病“橡胶效应”和“离合器打滑”现象的出现。在这种技术中，高压油路和冷却油路相互独立，因此液压系统中油泵设计的输油量就比常规设置的输油量要低得多。这改善了奥迪Multitronic无级变速器的传动效率，整车性能也因此得到提高。
图1-1 Multitronic无级变速器
目前奥迪研究成熟的无级变速器技术已被广泛用于每个级别的汽车，甚至3.0L A8轿车也使用无级变速器技术。其中A4L最受广大用户欢迎。细心体会过A4L的话，会感觉到A4L加速流畅很多，特别是在起步阶段。其实除了动力流畅外，奥迪的无级变速器也会更省油，因为奥迪无级变速器是采用了湿式多片离合器技术，这项技术通过电脑控制离合器的结合和分离，这是大众DSG技术里面的核心环节，也是近年来德国车研究的热门变速器技术。因为传递动力非常接近传统离合器的效果，所以运动性能会更好。一旦完全结合离合器，油门的响应效果会直接的多，加速感明显比一般的无级变速器车型强。由于奥迪采用的是多片离合器技术，就感觉不到奥迪无级变速器的打滑现象。这是结合了离合器比液力变矩器节油高效的特点，这个原理就像手动挡比自动挡节油是类似的。另一个奥迪研究的关键技术是在无级变速器上使用拉力钢链作为传动方式，这种钢链承受拉力，一般无级变速器采用“压力钢带”传动，钢带通过推力传动。这种拉力钢链使无级变速器的质量和体积都变小，因为它可变成较小的半径。奥迪汽车公司的无级变速器技术弥补其前驱车一些配重方面的先天不足。
在另一个汽车大国日本，日产公司是无级变速器技术方面的领军者，其所研究的无级变速器技术足以代表日本在近5~10年的成果。这里就不得不提XTRONIC智能无级变速器。如图1-2所示，XTRONIC 无级变速器采用了ASC智能逻辑控制系统，该控制系统是日产公司在2009年最新研究改进的控制系统，它不仅有2000种智能变速模式，还能完美应对1400种真实路况，给汽车带来驾驶平顺的舒适体验，并且拥有良好的燃油经济性。日产公司在多年前就把无级变速器搭载在3.5L的天籁公爵轿车上，但在2010年，通过不断地研究与创新，日产公司设计出全新的滑轮及钢带，使无级变速器的传动比范围扩大至6.5，这相当于8AT变速箱的传动比变化范围，能在瞬间完成变速过程，为用户提供零时差的真实加速反馈、零冲击的平顺加速体验、零滞后的快速起步和4000转的过弯快感。2008年，日产公司开始研究开发无级变速器机油暖温器，这是日产独有的技术，日产还研发出一种高液温智能保护装置，通过保护装置的作用，避免无级变速器在极限工作状态下发生损伤。这些技术可以有效地降低润滑油粘度，降低维护成本，提高驾驶者操控的平顺性。
图1-2 日产无级变速器
日本丰田公司则把研究重心放在把无级变速器技术与混合动力进行匹配上，2010年丰田研制出世界首辆混合动力无级变速器豪华轿车雷克萨斯LS600hL。丰田汽车公司的研发项目组从容的开发出与5.0L、520N·m的发动机匹配的无级变速器，520N·m的扭力能够使大多数双离合器变速箱立刻报废，也比无级变速器业界的400N·m扭力上限高得多。在技术上，同级别车的百公里综合油耗都在15L左右，而雷克萨斯LS600hL的百公里综合油耗仅9.6L。此项技术是未来无级变速器研究领域的一种趋势。
摘要
无级变速器（简称CVT）是一种能够实现在一定范围内传动比连续改变的传动装置，传动效率高，性能优良。近年来，国内外汽车领域对无级变速器越来越重视，对无级变速器技术的研究力度日益加大，它被认为是目前最具有发展前景的自动变速器。
本文首先概述了无级变速器的发展历史和国内外研究现状。其次简单介绍了无级变速器的类型和组成，从专业技术角度详细分析了金属带式无级变速器的结构及其工作原理，并对金属带式无级变速器的核心部件无级变速机构和金属带进行了详细的介绍。然后通过对无级变速器的特性及关键技术的分析，从专业的角度阐述了目前无级变速器存在的优势与不足。最后预测了无级变速器技术在结构、性能和控制系统等方面的发展趋势，在与混合动力汽车的结合方面的应用前景。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:无级变速器金属带发展趋势应用前景
目录
1 无级变速器的概述 1
1.1发展历史概况 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1国外研究现状 2
1.2.2国内研究现状 4
2 无级变速器的结构及工作原理 6
2.1无级变速器的类型和组成 6
2.2金属带式无级变速器的结构 6
2.3金属带式无级变速器的工作原理 8
2.3.1机械部分工作原理 8
2.3.2控制系统工作原理 9
2.4金属带式无级变速器的核心部件 11
3 无级变速器特性及技术分析 15
3.1无级变速器特性分析 15
3.2无级变速器的关键技术 16
3.3无级变速器的优点与缺点 18
3.3.1优点 18
3.3.2缺点 19
4 无级变速器的发展趋势和应用前景 20
4.1发展趋势 20
4.1.1结构更加优化 20
4.1.2性能大幅改善 21
4.1.3控制系统更加精准 23
4.2应用前景 24
总结 26
参考文献 27
致谢 28
1 无级变速器的概述
1.1发展历史概况
无级变速器（Continuously Variable Transmission，简称CVT）是指在输入轴转速不变化的情况下，可以实现传动比的连续改变，而输出轴转速在一定范围内线性变化的变速器[1]。无级变速器的发展历史可以追溯到500多年前，列奥纳多·达芬奇就已经构思出了无级变速器的原型图。真正形成无级变速器技术后，它也已经发展了有100多年。1914年于德国Benz公司第一台无级变速器下线了，可只有少数在高端轿车上配置了，并不量产，也不是现在用电液控制的无级变速器，只是带传动的机械式无级变速器。
20世纪中期，荷兰的达夫公司研发出双V形胶带式无级变速器，并把它搭载在其公司生产的小轿车上。可是因为橡胶带式无级变速器转矩被限制在140N·m以下，传递功率过小，而且离合器工作状况也不稳定，传动带、液压泵和夹紧机构损失的能量较大等原因，没有被汽车制造业广泛采用。但是在无级变速器如何提高传递功率和传动带性能的难题上，科研人员在不断的进行研究，汽车技术的革新进步把原有的无级变速器技术缺陷给改进了，第二代性能优良的无级变速器出现在世人的面前。
20世纪末，在汽车研究开发领域，无级变速器技术的地位越来越重要，全球科学技术也在快速发展，因此无级变速器不断地使用新型的电子及自动控制技术，性能大幅提高。
1997年6月，日本Nissan公司研发出了能应用在2.0L排量轿车上的无级变速器。新研制的无级变速器利用了一种能增大发动机转矩的传动装置—液力变矩器，因此大幅改善了整车性能，取得了令人满意的驾驶体验。基于此，1998年Nissan公司为紧凑型轿车研制设计了一种无级变速器，它含有一个手动换档模式。为了实现全挡电子控制传动比的改变，Nissan公司还研发出一套无级变速器的电子控制技术。Nissan公司计划将无级变速器的使用范围从1.0L的汽车扩大到3.5L的汽车。
有十多年开发无级变速器经验的日本富士重工，对此也有很巨大的研究成果。1997年上半年，富士重工将本公司的全计算机控制式E-CVT搭载在微型车上，这种无级变速器含有6档手动换档模式，驾驶员无需操作离合器就能进行6档变速。
1999年7月，美国的Ford汽车公司和德国的采埃孚公司合作，为Ford汽车公司的乘用车和小型货运车生产无级变速器。采埃孚公司开发了一种变矩器式无级变速器，还为横向发动机前轮驱动汽车生产了特殊的钢带。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
德国是在汽车上使用无级变速器技术最早的国家，1999年德国奥迪公司联合舍弗勒公司和特米克公司，开发了Multitronic 无级变速器，如图1-1所示，它被顺利的搭载在输出转矩为310N·m，排量为2.8L的保时捷汽车上，之后还运用在奥迪A6、A4上。而在最近的5~10年里，奥迪公司仍然在不断地研究无级变速器技术，并不断改进Multitronic 无级变速器。2005年，奥迪公司研究出在变换器中使用双活塞原理，既能保证离合器调节平稳，还不会有拖延现象，有效防止了无级变速器的通病“橡胶效应”和“离合器打滑”现象的出现。在这种技术中，高压油路和冷却油路相互独立，因此液压系统中油泵设计的输油量就比常规设置的输油量要低得多。这改善了奥迪Multitronic无级变速器的传动效率，整车性能也因此得到提高。
图1-1 Multitronic无级变速器
目前奥迪研究成熟的无级变速器技术已被广泛用于每个级别的汽车，甚至3.0L A8轿车也使用无级变速器技术。其中A4L最受广大用户欢迎。细心体会过A4L的话，会感觉到A4L加速流畅很多，特别是在起步阶段。其实除了动力流畅外，奥迪的无级变速器也会更省油，因为奥迪无级变速器是采用了湿式多片离合器技术，这项技术通过电脑控制离合器的结合和分离，这是大众DSG技术里面的核心环节，也是近年来德国车研究的热门变速器技术。因为传递动力非常接近传统离合器的效果，所以运动性能会更好。一旦完全结合离合器，油门的响应效果会直接的多，加速感明显比一般的无级变速器车型强。由于奥迪采用的是多片离合器技术，就感觉不到奥迪无级变速器的打滑现象。这是结合了离合器比液力变矩器节油高效的特点，这个原理就像手动挡比自动挡节油是类似的。另一个奥迪研究的关键技术是在无级变速器上使用拉力钢链作为传动方式，这种钢链承受拉力，一般无级变速器采用“压力钢带”传动，钢带通过推力传动。这种拉力钢链使无级变速器的质量和体积都变小，因为它可变成较小的半径。奥迪汽车公司的无级变速器技术弥补其前驱车一些配重方面的先天不足。
在另一个汽车大国日本，日产公司是无级变速器技术方面的领军者，其所研究的无级变速器技术足以代表日本在近5~10年的成果。这里就不得不提XTRONIC智能无级变速器。如图1-2所示，XTRONIC 无级变速器采用了ASC智能逻辑控制系统，该控制系统是日产公司在2009年最新研究改进的控制系统，它不仅有2000种智能变速模式，还能完美应对1400种真实路况，给汽车带来驾驶平顺的舒适体验，并且拥有良好的燃油经济性。日产公司在多年前就把无级变速器搭载在3.5L的天籁公爵轿车上，但在2010年，通过不断地研究与创新，日产公司设计出全新的滑轮及钢带，使无级变速器的传动比范围扩大至6.5，这相当于8AT变速箱的传动比变化范围，能在瞬间完成变速过程，为用户提供零时差的真实加速反馈、零冲击的平顺加速体验、零滞后的快速起步和4000转的过弯快感。2008年，日产公司开始研究开发无级变速器机油暖温器，这是日产独有的技术，日产还研发出一种高液温智能保护装置，通过保护装置的作用，避免无级变速器在极限工作状态下发生损伤。这些技术可以有效地降低润滑油粘度，降低维护成本，提高驾驶者操控的平顺性。
图1-2 日产无级变速器
日本丰田公司则把研究重心放在把无级变速器技术与混合动力进行匹配上，2010年丰田研制出世界首辆混合动力无级变速器豪华轿车雷克萨斯LS600hL。丰田汽车公司的研发项目组从容的开发出与5.0L、520N·m的发动机匹配的无级变速器，520N·m的扭力能够使大多数双离合器变速箱立刻报废，也比无级变速器业界的400N·m扭力上限高得多。在技术上，同级别车的百公里综合油耗都在15L左右，而雷克萨斯LS600hL的百公里综合油耗仅9.6L。此项技术是未来无级变速器研究领域的一种趋势。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/2006.html
