甘新尧 发表于 2008-8-19 09:40:12

CVT变速机构的问题所在(上)

  可以无级变速的汽车很诱人,但是无级变速机构的传动功率不高,部件又容易损坏。为什么会有这些缺点?能不能克服?下面我试图分析一下,看能不能令大家满意。
这类无级变速机构的关键部分是主、从轮组都有一对相对安置的带轮(又称锥盘、锥形轮),两对带轮共同夹着一条横截面为V形的传送带。汽车变速时通过改变每对带轮两轮间的相对位置(此大彼小),来改变传送带与每对带轮的啮合半径(此小彼大),从而改变其输出的变速比。
  本文要阐述的问题只和传送带与带轮的的啮合情形有关,据此,我画出了这类无级变速机构的示意图。为简单起见,我在阐述时只着眼于示意图的左边,反正右边的状况与左边的相对应,讲清了左边就等于讲清了右边。我们在传送带D上的左边选取两条传送周长,主动带轮A与之接触的两个圆周是A1、A2,从动带轮B与之接触的两个圆周是即B1、B2,从而推演相应的算式:

甘新尧 发表于 2008-8-19 09:42:18

CVT变速机构的问题所在(下)

  如该图所示,设主带轮A的转速为Na,其A1的长为La,A2的长为La-c(c为两处圆周长之差,下同);设从带轮B的转速为Nb,其B1的长为Lb=,B2的长为Lb-c。
为使汽车变化着不同的行驶速度,带轮A、B上与传送带D的接触位置是变化着的,因而A1、B1、A2和B2的长也是变化着的(当然A1与A2、B1与B2的圆周长之差是恒定的),带轮A、B的转速同样是变化着的。带轮A、B的转速与A1和A2或B1和B2的关系如以下公式:
Na/Nb=Lb/La      Na/Nb=(Lb-c)/(La-c)
  如果某一汽车速度使带轮A、B的转速相同,那么A1与B1、A2与B2的长也是相同的,即
Na=Nb       Lb=La       (Lb-c)=(La-c)
Lb/La=Na/Nb=1   (Lb-c)/(La-c)=Na/Nb=1
所以Lb/La =(Lb-c)/(La-c)就是正常不过的了。此时无级变速机构的传动功率不会不高,也不会损坏部件。但是这样的情况很少有,大多数情况是带轮A、B的转速并不相同,A1与B1、A2与B2的长也就不相同,即
Na≠Nb       Lb≠La
因而此时Lb/La与(Lb-c)/(La-c)不可能是同比关系。然而从公式Na/Nb=Lb/La和Na/Nb=(Lb-c)/(La-c)却推导出Lb/La =(Lb-c)/(La-c),这就很荒谬了。
  上面的阐述可能还有人没弄明白,我们还可以探讨从传送带与每对带轮接触之处线速度状况。同样是上面一幅示意图,同样在传送带D上的左边选取两条传送周长D1、D2,同样是主动带轮A与之接触的两个圆周为A1、A2,从动带轮B与之接触的两个圆周为B1、B2,设带轮A的转速为Na,其A1的长为La,A2的长为La-c;设带轮B的转速为Nb,其B1的长为Lb= Na/Nb•La,B2的长为Lb-c=Na/Nb(La-c)。我们看一看上列各处线速度及其传递情况(为便于理解,先假定传送带D与带轮A、B的接触在传递线速度时为静止磨擦):A1处线速度为Na•La,通过传送带D上的D1以同线速度传递至B1处,即B1处线速度为Nb•Lb =Na•La,在带轮B上以同转速传递至B2处,B2处线速度为Nb (Lb-c)=Nb (Na/Nb•La-c)= Na•La-Nb•c;A1处的线速度仍为Na•La,在带轮A上以同转速传递至A2处,A2处线速度为Na (La-c)= Na•La-Na•c,此线速度传递至传送带D上的D2处,即D2处线速度为Na•La-Na•c,而D2处又同时与带轮B上B2处接触,可B2处线速度却为Na•La-Nb•c,因为Na≠Nb,所以Na•La-Na•c≠Na•La-Nb•c,即接触着的D2与B2各以不同的线速度运动着,故处于滑动磨擦状态。当然,处于滑动磨擦状态的不可能只是D2与B2的接触处,大家可以举一反三。
  实际上,CVT变速机构的传送带上只有两条几何意义上的线与左右两边的主、从带轮真正啮合(姑且称为“有效传送线”,具体位置视传送带和主、从带轮的材质、工艺等情况不同而不同),其它与带轮接触的部分都呈打滑状态。这种打滑不仅不能有效传输动力,还有可能阻碍动力的传输,并且极易损坏传送带和带轮。与“有效传送线”距离越大,打滑程度越重。因此,传送带越宽,动力传输就越糟,损坏越重。
  也许我说的情况专业人员都知道,我孤陋寡闻了。
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