什么是真正的无级变速器

smmcppp · 发表于 2009-12-24 12:08:23

首先，在批判现有的杠杆原理形成的理论缺陷造成的坏影响之前，给各位出一个问题：
寻求一个怎样的支点，使得一根弯曲的杠杆围绕一根轴线旋转？旋转的弯曲杠杆状态与一根直线轴的旋转有何不同？
我们从哲学的角度入手，杠杆原理形成的传统的机械原理，各种传动件的传动功率为：P＝力F×半径r×角速度ω，从各种驱动臂到各种传动轮，直至机械原理传动的最高轮系差动轮系，都是通过改变各种传动件之间的半径r来实现功率传递；用我们中国的哲学讲此起彼伏，现在只有半径r的此起，力F被动彼伏，没有力F的此起半径r被动彼伏，同时带来不同的角速度，或者最佳方式力F与半径r相互阴阳平衡，力F与半径r两者的共同变化才是完美的。以上看来传统的机械原理存在的缺陷是只改变半径r，没有对改变力F的理论支持；
由于这种理论缺陷对现有各种传动装置造成了坏影响，就拿汽车变速器来讲，应该说真正的无级变速器是汽车变速器的最高目标，什么是真正的无级变速器？它与现有的各种变速器有何区别？
简单介绍一下现有汽车变速器的背景；100多年来作为汽车无级变速器，欧美等国在这方面投入上百亿美金无果而终（相对真正的无级变速器）；国内吉利汽车搞了一个摩擦无级变速投入了上百万无果而终；现在流行的各种AT DCT CVT汽车变速器，就像是人类文明发展的机器生物，一直是您们这些国之精英的心头之痛；放开现在流行的各种AT DCT CVT汽车变速器的其他特点不说，他们有一个共同的特点，都需要一个足够大的起始扭矩，才能驱动汽车行走，这一点说明我们不可能将半径r变得无穷小或者任意的增大半径r，由此造成了自从汽车诞生以来，马路上发动的汽车不时冒出的黑烟，公交车启动时乘客来回的前呼后拥；尤为重要的是电动汽车的发展，变速器的起始扭矩直接影响到动力源电池的设计。
什么是真正的无级变速器？来举一个例子，一个成年人能推动一辆小汽车，从开始推到汽车启动是一个动量冲量积累的过程，换言之，我们能够以一个很小的动力，比如说一马力就能够将汽车启动起来。也就是说真正的无级变速器不应该有起始挡，其对发动机或输入的功率可以降低到最小，比如说几个马力。
回到前面的问题，弯曲的杠杆围绕一根轴线X轴旋转其支点是一个虚拟的无支撑的点，这个虚拟的无支撑的点有一种结构能够做到，万向传动轴承座；旋转的弯曲杠杆状态与一根直线轴的旋转区别是：在弯曲杠杆上X轴和与X轴相互垂直的Y轴上存在两种扭矩，一种围绕X轴动力源扭矩，一种是动力源扭矩作用在弯曲杠杆不同点在y轴方向可以大小改变的内扭矩。
将这种弯曲的杠杆形成一种双矩作用装置，在理论上我们能够建立一个基础，内扭矩与动力源扭矩的关系是弯曲杠杆的杆比和半径比的乘积，这个乘积就是双矩作用装置的传动比；这两种扭矩是通过一种差动轮系来实现的，这种差动轮系是我们一个中国人发明的，它是一种被动无级变速，能够满足“发动机或输入的功率可以降低到最小”的条件，但其只能在恒功率的最高速度下作匀速运行，不能实现加速过程中要求的各级匀速运行。
双矩作用装置是一种能够放大或减小各种力F稳定在要求的水平，其与上述的差动无级变速器结合来获得输出轴的各级无脉动的匀速功率输出，使得汽车变速器突破了所谓8挡以上，能够趋于无穷大（理论上讲）实现了真正意义的无级变速器。以上的理论过程和具体结构在专利号2009100073285上能够检索到。
这种弯曲的杠杆形成的真正意义的无级变速器用于汽车的意义是：TTCVT（two torque continuously variable transmission,简称TTCVT）无级变速器是一种当量传动比大于8挡的无级变速器，其传动比分为两段：第一段是启动阶段，适于低功率（如电动汽车）能够在几个马力的功率下将汽车启动起来，这时变速器处于被动无级变速；第二阶段是运行阶段，变速器能够在足功率下控制各个阶段匀速运行，该无级变速器为纯机械齿轮轴承传动，更换传动比时，由一种双矩轴承传动来实现；能够实现大功率，高效传动。与传统理论不同，其传动比是通过一种杠杆弯轴（在一根轴上有两种扭矩的轴）的双矩传动装置的杆比与半径比的乘积来实现，是一种轴承传动结构，意味着汽车的变速器由轴承传动系统来取代，汽车差速器来实现双矩传动装置的双矩，同时实现汽车的差动；从根本上改变了法国人雷诺那种被动差速效果；以一种纯机械型差速器彻底改变了汽车的可通过性；例如，输入差速器的功率可自适应分配，就如一辆汽车两边的轮一边踏在冰地上；一边踏在橡胶地上，其可以将功率分配到摩擦力最大的那一个轮带动汽车前行，无需差速锁 .

fbi369 · 发表于 2009-12-25 14:45:35

好深奥啊
没看懂

honghuzhonggong · 发表于 2010-1-7 16:10:25

楼主真高人看了半天才看出一点点门道

左手边 · 发表于 2010-1-17 19:38:28

不错呀！！！

hljzqt · 发表于 2011-3-16 10:22:20

一、CVT的发展
　　无级变速其实是一个古老的概念,最早获得成功应用的是在1886年由德国Daimlar-Benz公司生产的汽油机汽车上，它是一种V型橡胶带式无级变速传动装置，但由于存在着传递转矩容量、可靠性和使用寿命的制约，应用有限。因此在汽车诞生的一百多年的时间里，最基本的传动形式一直是有级齿轮传动。
　　二十世纪七十年代中期，荷兰Van Doorne's Transmissie B.V公司（简称VDT公司）开发出一种金属带式无级自动变速器，称为VDT-CVT。这种无级自动变速器克服了以前其它传动形式的缺点，实现了真正意义上的无级变速传动。VDT-CVT自1987年商品化以来，到目前为止，世界上几乎所有的汽车生产厂家，都接受了这项技术，开发出自己的CVT。CVT的适用范围也从最初的0.6升，发展到目前的3.3升。

二、金属带式CVT的原理
　　CVT的主要结构和工作原理如图1所示，主要由主动轮组、从动轮组和金属带构成。金属带由两束金属环和几百个金属片构成。在主动轮组和从动轮组中，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。两个带轮的锥面相对构成V型槽，与金属片的侧面接触，在液压系统的作用下，实现动力传递和速比的变化。
　　在金属带式无级变速器的液压系统中，从动油缸的作用是控制金属带的张紧力，以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动，在主动轮组金属带沿V型槽移动，由于金属带的长度不变，在从动轮上金属带沿V型槽向相反的方向变化。金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化，实现速比的连续变化。
三、CVT的优点
　　无级变速传动具有常规变速传动无法比拟的优点。由于无级变速传动CVT与有级传动有着原则性的差别，由计算机控制速比连续的变化，不会出现MT的换档时速比的跳跃，因此乘客感到的只是汽车的平稳加速，而不会感到换档冲击。同时使汽车的操纵性大大简化，降低了驾驶员的劳动强度，非常适合非专业驾驶员。另外，由于传动机理不同，无级变速传动也表现出较高的传动效率和优良的使用特性。对于典型的5档AT，不同档位的传动效率有很大的差异，平均传动效率为6%。一般的MT的传动效率为97%。尽管金属带式无级变速器为摩擦传动，但它的传动效率，经试验测定达到90-97%之间，与MT的传动效率差不多。由于无级变速传动使发动机的工作点与车速无关，根据不同的需要可以控制发动机的工作点在最经济工作点或最佳动力工作点工作，因此无级变速传动比其它传动方式表现出更高的经济性和动力性。
金属带式无级变速器
　　

金属带式无级变速器主要是由起步离合器、行星齿轮机构、无级变速机构、控制系统和中间减速机构构成。
　　1) 起步离合器
　　2) 行星齿轮机构
　　无级变速器的行星齿轮机构采用双行星齿轮机构，行星架上固定有内、外行星齿轮和右支架，其中右支架是通过螺栓固定在行星架上，外行星齿轮和齿圈啮合，内行星齿轮和太阳轮啮合。它们可以实现前进和倒档。

实物照片
　　3) 无级变速机构
　　无级变速机构由金属传动带和主、被动工作轮组成。金属传动带由两百多个金属片和两组金属环组成，每个金属片的厚度为1.4mm，在两侧工作轮挤压力作用下传递动力。每组金属环由9或12片厚度为0.18mm的带环叠合而成，金属环的功用是提供预紧力，在动力传递过程中，支撑和引导金属片的运动，有时承担部分转矩的传递。主、被动工作轮由可动和不动锥盘两部分组成。
　　4) 控制系统
　　控制系统是用来实现无级变速器系统传动比无级自动变化的。在无级变速器系统中，采用机－液控制系统或电－液控制系统。它主要由油泵（齿轮泵和滚子叶片泵）、液压调节阀（速比和带与轮间压紧力的调节）、传感器（油门和发动机转速）和主、从工作轮的液压缸及管道组成，实现传动无级变速的调节。速比控制、夹紧力控制和起步离合器的控制是无级变速控制系统的关键。
　　5) 中间减速机构
　　由于无级变速机构可提供的速比变化范围为2.6～0.445左右，不能完全满足整车传动比变化范围的要求，故设有中间减速机构。
　　金属带式无级变速器的传动原理
　　无级变速器的变速原理很简单，但也很巧妙。传动器的主、被动工作轮的固定和可动两部分形成V形槽，与金属传送带啮合。当主、被动工作轮可动部分作轴向移动时，改变了传送带的回转半径，从而改变传动比。可动轮的轴向移动是根据汽车的使用要求，通过液压控制系统进行连续地调节，实现无级变速传动。
变速部分由主动带轮（初级轮）、V型金属带和被动带轮（次级轮）所组成。每个带轮都由带有斜面的半个带轮而组成一体，其中一个半轮是固定的，另一个半轮是可以通过液压伺服油缸来控制其移动。半轮间的轴向相对位移可以通过控制机构来改变；两个带轮轴间的距离是固定的，传动带的周长是固定不变的，所以形成传动比为当主动轮的半径r1处于较小半径时(半轮间的距离较宽)，被动轮的半径r2处于较大半径时(半轮间的距离较窄)，传动系的传动比较大，相当于汽车低档行使。反之，相当于高档行使。通过控制r1和r2的连续变化，实现了无级变速。即：通过控制主被动轮的可动部分的轴向移动，来改变传动带的回转半径，从而得到连续的传动比。

四、CVT研究现状
　　迄今为止，CVT变速器仅有不到十年的销售历史。目前，全世界年产CVT汽车一百多万辆，其中90%在日本生产，另外的10%在欧洲和美洲生产。中国的汽车业在自动变速器方面还是个空白领域，有关自动变速器的研究也开始不久。国内开始CVT的研究工作也不到十年的时间，吉林大学（原吉林工业大学）是国内最早从事CVT研究的单位之一，十年来共承担国家和企业研究课题十多个，多项研究成果通过了专家鉴定，研制成功CVT变速器两台，并且都进行了装车试验。以下是其中的部分课题：
●1996年承担了国家科技部九五攻关课题"金属带式无级自动变速器的研究与开发"。结合二汽的EQ6480轻客，成功研制了国内第一台CVT变速器，现已完成装车试验，并通过国家鉴定。
●1997年承担吉林省科委项目"轿车无级变速器最佳动态匹配与控制规研究"。
●1998年承担长春齿轮厂项目"红旗轿车装用CVT变速器前后经济性动力性分析"。
●2000年承担吉林省科委攻关项目“轿车无级自动变速器的开发”。该项目针对　　JETTA轿车开发第二代CVT变速器，其机械部分借用一台国外的CVT变速器，重新研制其液压阀块（图3）；同时，又研制了单片机集成控制器。本项目自行研制了CVT变速器除机械部分以外的全部系统，并且初步研究了样车、发动机和变速器的匹配关系；为此开发的控制软件可以很好地完成试验车的主要工作过程控制。本项目已经于2003年7月通过了专家鉴定（图4），我们研制的CVT变速器已经具有了产品化的雏形。

向左看齐 · 发表于 2011-3-16 14:05:16

开始看着好像是成立的。后来越看越觉得理论不成立。
如果真的像楼主说的那样简单易行，楼主做个样机装车出去跑两步给大家见识见识就好了。

wgq379571125 · 发表于 2011-3-23 15:44:36

还没研究过，了解一下吧

yangzhongyin220 · 发表于 2011-4-5 10:38:37

有看过，但还没研究过

wo_kino · 发表于 2011-4-5 16:38:09

直接是没看完。。。有待精英们进一步研究

wivh · 发表于 2011-4-7 11:02:18

看晕了^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

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