紐芬奇NuVinci無級變速星輪傳動裝置

邯鄲學(xué)院本科短學(xué)期報告題 目指導(dǎo)教師年 級專 業(yè)題 目指導(dǎo)教師年 級專 業(yè)班 級成 員韓翔宇2013級物流工程2012班物流工程本科班20130408101035崔璐20130408101022趙磊20130408101041趙煦20130408101045王晨輝20130408101054梁海艷20130408101025姜振晨邯鄲學(xué)院信息工程學(xué)院目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"前言 1.\o"CurrentDocument"無極變速器的發(fā)展史 1\o"CurrentDocument"無極變速器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 3\o"CurrentDocument"3.1無極變速器的基本結(jié)構(gòu) 33.2無極變速器的工作原理 3\o"CurrentDocument"無級變速行星傳動裝置的特點 6\o"CurrentDocument"4.1NuVinci無級變速行星傳動裝置 6\o"CurrentDocument"4.2利用滾珠軸承在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)連續(xù)不間斷的速度調(diào)整 6\o"CurrentDocument"4.3紐芬奇NuVinci無級變速星輪傳動裝置(CVP)優(yōu)點 7\o"CurrentDocument"無極變速器的發(fā)展前景 7\o"CurrentDocument"小結(jié) 81.前言CVT即無段變速傳動，其英文全稱ContinuouslyVariableTransmission,簡稱CVT。發(fā)明這種變速傳動機構(gòu)的是荷蘭人，有其裝置的變速器也稱為無段變速箱或者無級變速器。這種變速器和普通自動變速器的最大區(qū)別是它省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動，而只用了兩組帶輪進(jìn)行變速傳動。通過改變驅(qū)動輪與從動輪傳動帶的接觸半徑進(jìn)行變速，其設(shè)計構(gòu)思十分巧妙。無段變速箱轎車一樣有自己的檔位，停車檔P、倒車檔R、空檔N、前進(jìn)檔D等，只是汽車前進(jìn)自動換檔時十分平穩(wěn)，沒有突跳的感覺。目前國內(nèi)市場上采用了CVT技術(shù)的只有奧迪、飛度、派力奧（西耶那、周末風(fēng)）、和旗云4款車型。CVT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，零部件數(shù)目比AT（約500個）少（約300個），一旦汽車制造商開始大規(guī)模生產(chǎn)，CVT的成本將會比AT小。由于采用該系統(tǒng)可以節(jié)約燃油，隨著大規(guī)模生產(chǎn)以及系統(tǒng)、材料的革新，CVT零部件（如傳動帶或傳動鏈、主動輪、從動輪和液壓泵）的生產(chǎn)成本，將降低20%?30%。毋庸置疑，CVT變速器的技術(shù)含量和制造難度都要比MT變速器高，與AT變速器相仿，由于金屬帶式CVT的結(jié)構(gòu)簡單，所含的零件數(shù)量比AT變速器少40%左右，整車的質(zhì)量因而也有所減輕。2.無極變速器的發(fā)展史無級變速的發(fā)展已經(jīng)有很長的歷史，早在1886年，德國的DaimlarBenz公司就已經(jīng)將其應(yīng)用在汽車上了，只是它是摩擦式無級變速器，是靠皮革或纖維制的圓盤和金屬圓盤的摩擦力來工作的，因而磨損十分嚴(yán)重，壽命很低，但其原理為后來所采用，這就是帶傳動式（BeltDrive）或鏈傳動式（ChainDrive）CVT的前身。1935年，GMBuik發(fā)明了一種被稱為全圓（環(huán)型FullToroidal）CVT，人們稱這種變速器為牽引傳動式（TractionDrive）CV。當(dāng)可移動的圓環(huán)面沿軸向移動時，兩環(huán)面間的輥子沿曲面滑動，改變與傳動軸的夾角，實現(xiàn)速比的變化。由于在技術(shù)上要開發(fā)能夠承受這樣大滾壓力的軸承及能夠承受這樣大面壓的材料和特殊液體，包括通用在內(nèi)的許多公司最終放棄了這種CVT的開發(fā)。但在這同時，帶傳動式CVT也取得了很大的發(fā)展，包括金屬鏈?zhǔn)紺VT和金屬帶式CVT。CVT首次裝車并投放市場是1987年。當(dāng)時，日本富士重工公司從VDT公司購買了金屬帶，并得到了VDT公司的技術(shù)指導(dǎo)，生產(chǎn)了面向1.0L轎車的CVT（與P821相當(dāng)），并裝在SubaruJusty轎車上（排量1.0升，1984年上市）。該CVT的夾緊力和換擋控制仍然是采用VDT全液壓控制，不同之處是采用了電磁離合器作為起步裝置，從而起步離合器實現(xiàn)了電子控制，因而稱之為ECVT。日本本田汽車公司（Honda）也是世界上較早開發(fā)生產(chǎn)CVT的著名公司之一。1995年9月，Honda公司開發(fā)了新一代金屬帶式CVT即HondaMultiMatic，它實現(xiàn)了離合器、換擋和夾緊力的全電子控制。所不同的是將起步離合器裝在了從動軸上，這不僅能夠在急剎車時使金屬帶回到最低檔，而且還可最大地保護(hù)金屬帶，該變速器裝在了帶有1.6升發(fā)動機96款的HondaCivic系列轎車上，并取得了成功。與此同時，歐美的通用（GM）、福特（Ford）、菲亞特（Fiat）、大眾（VW）、奧迪及ZF等公司也在致力于CVT的開發(fā)。繼Subaru后，歐洲的Ford和Fiat也將VDT-CVT（P811型）裝備于排量1.1?1.6L轎車上，并投入市場。1999年德國奧迪公司聯(lián)合LUK公司和Temic公司，開發(fā)完成了FF縱置式CVT一Multitronic，成功地裝在輸出轉(zhuǎn)矩310Nm、排量2.8L的奧迪A6/A4和保時捷跑車上，并于20放到中國市場。該變速器以金屬鏈取代金屬帶，融合了當(dāng)今CVT的最新技術(shù)，與現(xiàn)有金屬帶式CVT相比，除結(jié)構(gòu)做了重大改進(jìn)外，電液控制系統(tǒng)和控制策略也有了很大改變。近年來，混和動力汽車在日本取得了很大的發(fā)展。而由于無級變速技術(shù)允許發(fā)動機處于某一恒定理想工作點，這樣在動力的轉(zhuǎn)換和儲備中可以最大限度地降低動力損耗、減少排放和提高效率。據(jù)有關(guān)試驗研究，采用CVT的混和動力汽車的燃油經(jīng)濟性可以提高30%，排放可以降低50%左右。中國擁有世界上發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮钠囀袌?，CVT技術(shù)在汽車發(fā)展史上具有變革意義，在我國生產(chǎn)這種變速器將是歷史發(fā)展的必然趨勢。金屬帶式無級變速器將是應(yīng)用非常廣泛的無級變速，所以攻克CVT的變速器傳動機理和控制等關(guān)鍵技術(shù)，對提高國產(chǎn)轎車的自主研發(fā)、縮短與發(fā)達(dá)國家的差距具有重要的現(xiàn)實意義。它將為我國汽車工業(yè)的繁榮發(fā)展以及促進(jìn)其他相關(guān)工業(yè)的發(fā)展起到重要的作用，并能帶來巨大的社會和經(jīng)濟效益。

目前，我過CVT已進(jìn)入使用階段，一汽大眾生產(chǎn)的奧迪A6轎車已選裝CVT自動變速器，其代號為01J，它采用帶/鏈傳動.是奧迪公司首家推出能夠應(yīng)用于功率和轉(zhuǎn)矩分別達(dá)到147KW和300N.m的A62.8L發(fā)動機系統(tǒng)的CVT變速器，并且正在制定一個在行駛性能、燃油經(jīng)濟性能和動力性及舒適性等方面的新標(biāo)準(zhǔn)。3.無極變速器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理3.1無極變速器的基本結(jié)構(gòu)無極變速是在一定傳動比范圍內(nèi)能線性的調(diào)節(jié)傳動比，理論上相當(dāng)于有無數(shù)個檔位。無級變速器主要由主動盤、從動盤、傳動鋼帶、液壓驅(qū)動機構(gòu)等部件組成的。條處條處圖3-1結(jié)構(gòu)原理圖主動盤和從動盤的結(jié)構(gòu)也很簡單，主要由兩個錐型盤組成。錐型盤就是把兩個圓錐型的盤片組合在一起形成一個帶V型槽的驅(qū)動盤。錐型盤可在液壓的推力作用下做軸向移動，擠壓鋼片鏈條以此來調(diào)節(jié)V型槽的寬度。當(dāng)錐型盤向內(nèi)側(cè)移動時，鋼片鏈條在錐盤的擠壓下向圓心以外的方向（離心方向）運動。這樣，鋼片鏈帶動的圓盤直徑增大，傳動比也就發(fā)生了變化高傳動比時，主動帶輪直徑增大，從動帶輪直徑減小，將使帶比增大；低傳動比時，主動帶輪直徑減小，從動帶輪直徑增大，將使帶輪傳動比減小。汽車用CVT的核心技術(shù)就在鋼片鏈條上，它不是普通的鏈條，它是由許多特殊形狀的小鋼片組合而成的傳動帶。3.2無極變速器的工作原理無極變速器主要由金屬帶由兩束金屬環(huán)和幾百個金屬片組成，主動輪組和從動輪組都由可動盤和固定盤組成，與油缸靠近的一側(cè)帶輪可以在軸上滑動，另一側(cè)則固定?？蓜颖P與固定盤都是錐面結(jié)構(gòu)，它們的錐面形成V型槽來與V型金屬傳動帶嚙合。發(fā)動機輸出軸輸出的動力首先傳遞到CVT的主動輪，然后通過V型傳動帶傳遞到從動輪，最后經(jīng)減速器、差速器傳遞給車輪來驅(qū)動汽車。工作時通過主動輪與從動輪的可動盤作軸向移動來改變主動輪、從動輪錐面與V型傳動帶嚙合的工作半徑，從而改變傳動比?？蓜颖P的軸向移動量是由駕駛者根據(jù)需要通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)主動輪、從動輪液壓泵油缸壓力來實現(xiàn)的。由于主動輪和從動輪的工作半徑可以實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)了無級變速。在金屬帶式無級變速器的液壓系統(tǒng)中，從動油缸的作用是控制金屬帶的張緊力，以保證來自發(fā)動機的動力高效、可靠的傳遞。主動油缸控制主動錐輪的位置沿軸向移動，在主動輪組金屬帶沿V型槽移動，由于金屬帶的長度不變，在從動輪組上金屬帶沿V型槽向相反的方向變化。金屬帶在主動輪組和從動輪組上的回轉(zhuǎn)半徑發(fā)生變化，實現(xiàn)速比的連續(xù)變化。汽車開始起步時，主動輪的工作半徑較小，變速器可以獲得較大的傳動比，從而保證驅(qū)動橋能夠有足夠的扭矩來保證汽車有較高的加速度。隨著車速的增加，主動輪的工作半徑逐漸減小，從動輪的工作半徑相應(yīng)增大，CVT的傳動比下降，使得汽車能夠以更高的速度行駛。無論是自行車還是其他有傳動的產(chǎn)品的變速多數(shù)采用齒輪式，這種固定比率的變速傳動有時不能滿足需求，同時還有帶來一些問題，比如急轉(zhuǎn)等，而無級變速則可以產(chǎn)生連續(xù)的速度比，帶來穩(wěn)定的速度變化。無級變速可以追溯到1490年達(dá)芬奇(LeonardodaVinci)畫的一幅手稿，用圓錐形來調(diào)節(jié)兩桿之間的可變速度傳動。紐芬奇無級變速星輪傳動裝置(CVP)采用了具有高度可調(diào)性和可升級性的新型無級變速器(CVT)，從而引發(fā)了一場動力傳動系統(tǒng)技術(shù)的變革。紐芬奇CVP中，采用小球替代了齒輪進(jìn)行機械力傳送。經(jīng)驗證,紐芬奇CVP被認(rèn)定為自行車變速器和內(nèi)變速輪軸的完美替代品，檔位握柄的旋轉(zhuǎn)的矩離有所降低，從而帶給使用者更直接的感覺。

圖3-2工作原理圖圖3-3工作原理圖NuVinci無級變速行星傳動裝置，是一個創(chuàng)新的無級變速裝置，如上圖，通過一組小球來傳遞驅(qū)動輪盤和被驅(qū)動輪盤之間的速度，而固定這組小球的架子中心可以左右移動，這樣就讓球的軸線形成一個角度，從而左右接觸點的小球就有不同大小的旋轉(zhuǎn)圓周，（球形的不同平面圓周長度不同就像地球赤道周長最長....一樣）從而形成了速度比，而這組小球的角度控制是無級別的，所以就帶來了整體的無級變速。圖3-4工作原理圖簡單的說就是后花鼓摒棄了將鏈條從一個齒輪撥到另一個齒輪的傳統(tǒng)變速方式，由兩個旋轉(zhuǎn)的圓盤和位于它們之間的一組滾珠來進(jìn)行變速。工作時，輸入盤從踏板獲得動力，輸出盤則驅(qū)動后輪推動自行車前進(jìn)。調(diào)整滾珠旋轉(zhuǎn)軸的角度，就能改變滾珠與輸入盤的接觸位置。當(dāng)遇到上坡需要用到低擋時，你可以轉(zhuǎn)動撥盤讓滾珠軸向輸入盤傾斜，輸入盤與滾珠接觸的圓周直徑變大（r0>ri）一就像傳統(tǒng)自行車變速器把鏈條撥到較大的后齒輪上。而這時在輸出軸一端，則會沿著較小的圓周ri轉(zhuǎn)動。極限情況下，我們可以實現(xiàn)2：1的最大變速比來攀登山丘。如圖所示在相反的情況下（ri>r0），變速比可以降低到0.57:1，這樣你就不用瘋狂地踩著腳踏下山了。4無級變速行星傳動裝置.的特點4.1NuVinci無級變速行星傳動裝置無級變速行星傳動裝置是一個創(chuàng)新的無級變速裝置，通過一組小球來傳遞驅(qū)動輪盤和被驅(qū)動輪盤之間的速度，而固定這組小球的架子中心可以左右移動，這樣就讓球的軸線形成一個角度，從而左右接觸點的小球就有不同大小的旋轉(zhuǎn)圓周，從而形成了速度比，而這組小球的角度控制是無級別的，所以就帶來了整體的無級變速。4.2利用滾珠軸承在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)連續(xù)不間斷的速度調(diào)整八車把上的調(diào)節(jié)器向前擰，即使你已經(jīng)完全停下，也能輕松地起步；把調(diào)節(jié)器向后擰，你就能獲得最平滑高效的加速。坐在車座上，你的雙腳可以輕易觸及地面，相對前移的腳蹬則讓你仍然能夠獲得最合適的騎行姿勢。這輛車獨特的類橢圓形車架也是為騎行者帶來舒適的騎行感受的原因之一。4.3紐芬奇NuVinci無級變速星輪傳動裝置（CVP）優(yōu)點（1） 設(shè)計先進(jìn),較上一代無級變速器，它的重量降低了30%以上,直徑減少了17%。（2） 作為當(dāng)今最簡單輕松的換擋裝置，它能保證在騎車過程中始終保持最佳傳動速比狀態(tài)，也不會出現(xiàn)換擋延遲或動力傳送中斷的情況。改進(jìn)的換擋裝置能保證輕松地進(jìn)行無極變速。握柄旋轉(zhuǎn)不足一圈，就可以實現(xiàn)從低到高的傳動速比。（3） 改進(jìn)后的NuVinci重量更輕，是不同類型自行車的理想變速裝置，包括舒適型/運動型自行車，通勤型自行車,腳電混合動力型自行車以及山地自行車。（4） 是安裝有底架或前輪軸電機的踏板輔助型自行車的完美搭檔，能消除電機速度突變以及動力傳動系統(tǒng)沖擊的問題。（5） 可靠性，耐用性和品質(zhì)均為世界一流。5.無極變速器的發(fā)展前景在汽車無級變速器（CVT）應(yīng)用方面，國內(nèi)與國外車型存在的差距也正在逐漸縮小。如本田開發(fā)的Multimatics裝備在飛度轎車上，其優(yōu)點表現(xiàn)在變速柔順、操縱穩(wěn)定性好及節(jié)約能耗方面。目前裝備汽車的CVT大多數(shù)采用摩擦傳動，其功率小、效率低，如V型橡膠帶式、V型金屬帶式、多盤式、滾輪轉(zhuǎn)盤式等，主要通過靜摩擦力實現(xiàn)動力傳遞。從V型橡膠帶無級變速器到現(xiàn)代的金屬帶式無級變速器在汽車上的實際應(yīng)用，期間經(jīng)歷了一個世紀(jì)（1886—1987）。如今，金屬帶式無級變速器已經(jīng)裝備在歐美日等國家地區(qū)生產(chǎn)的中小排量汽車上。這實際上代表現(xiàn)代無級變速器研發(fā)技術(shù)水平的最高成就。這種變速器變速機構(gòu)的核心部件是兩組帶輪，根據(jù)發(fā)動機工況變化通過控制系統(tǒng)，改變驅(qū)動輪和從動輪與金屬鏈（帶）的接觸工作半徑達(dá)到變速目的。變速范圍達(dá)5-6，傳動效率達(dá)95%（液力AT的傳動效率在87%左右）。目前無級變速器的傳動構(gòu)件由帶輪驅(qū)動，分為金屬帶V型輪和金屬鏈V型輪二種形式。金屬帶（鏈）壓緊在主動與從動V型帶輪上，通過改變帶輪槽寬度即可改變金屬帶（鏈）與V型帶輪的接觸半徑，并因此改變傳動比。不論金屬帶式或金屬鏈?zhǔn)綗o級變速器，都由電控裝置、液控裝置和機械變速裝置（包括：濕式多片離合器、液力變矩器或電磁偶合器等機構(gòu)）組成。變速器工作時，電控單元依據(jù)節(jié)氣門開度信號和變速器輸出軸的速度信