姜 勇

大連海洋大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116300

近年來，隨著人們對汽車舒適度和環(huán)保節(jié)能要求的提高。雖然無級變速器和自動變速器在操作模式上都可以叫做“自動檔”，自動變速器也已經(jīng)被廣泛使用，但是自動變速器的成本昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺陷，在許多場合已經(jīng)不能滿足人們的需求，能夠連續(xù)改變傳動比，進而改善汽車經(jīng)濟性、排放指標(biāo)和動力性的無級變速器成為汽車變速器的主要發(fā)展方向。無極變速器是由變速傳動機構(gòu)、調(diào)速機構(gòu)以及加壓裝置或輸出機構(gòu)三部分組成的一種傳動裝置，它可以顯著提高汽車的經(jīng)濟性，改善汽車的動力性，使汽車發(fā)動機始終運行在最佳目標(biāo)運行區(qū)，以滿足機器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中各種不同工況的要求，這樣就既可減少汽車的換擋沖擊，也可減輕駕駛員的勞動強度。目前汽車無級變速器是汽車最理想的傳動系統(tǒng)，具有很大發(fā)展空間，必將成為當(dāng)前的研究熱點[1]。

1 國內(nèi)外無級變速器的發(fā)展

CVT技術(shù)的發(fā)展，可以追溯到19世紀末，德國Daimle-Benz公司在1896年就將V型橡膠帶式無級變技術(shù)用于該公司生產(chǎn)的汽車上，但材料較差、傳遞力矩小，沒有什么實用價值。而后，荷蘭的一位博士發(fā)明了Variomatic雙V型橡膠帶式無級變速器，并將其應(yīng)用于389公司的小型轎車，后來他又發(fā)明了金屬帶式無級變速器[2]。1987年，日本的一家汽車廠首次將電子控制的金屬帶式無級變速器應(yīng)用于大規(guī)模的汽車生產(chǎn)中，發(fā)動機可以工作在傳動比有效范圍內(nèi)的任意工況下，使得無級變速器在經(jīng)濟性、尾氣排放和動力性等方面都不遜于普遍使用的手動變速器或自動變速器。但是金屬帶的價格比較高，加工工藝要求也很高，這就使得人們開始考慮使用金屬鏈條來代替金屬帶完成動力傳遞工作。目前汽車無級變速器的代表產(chǎn)品是使用德國大眾公司研發(fā)金屬鏈條的Multitronic，最大功率可達142kW，另外它在耗油、加速等動力性能方面都優(yōu)于手動和自動變速器。

我國在CVT方面的研究尚處于起步階段，到80年代中期以后，隨著工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化及自動流水線的迅速發(fā)展，對無級變速器的需求大幅度增加，為此我們引進了大量的國外先進設(shè)備對其研究，自“九·五”期間開始，轎車金屬帶式無級自動變速器的開發(fā)和研制已經(jīng)被列人國家的重大科技攻關(guān)計劃，取得了一些寶貴的實驗數(shù)據(jù)和開發(fā)經(jīng)驗。我們成功研制出了國內(nèi)的無極變速器，對其進行了臺架和道路試驗，并開始建立并進行規(guī)?；a(chǎn)。經(jīng)過十幾年發(fā)展，無極變速器已成為我國機械領(lǐng)域中一個新興行業(yè)，形成了從研制、生產(chǎn)、到情報信息各方面已組成一較完整的體系[3]。

2 無級變速器的基本原理

無級變速器是由變速傳動機構(gòu)、調(diào)速機構(gòu)以及加壓裝置或輸出機構(gòu)三部分組成的一種傳動裝置，也稱為非行星齒輪自動變速器。無級變速器并沒有使用液力變矩器，而是采用傳動帶和工作直徑可變的帶輪與普通齒輪式變速器配合傳遞動力。主動錐輪的活動錐輪和固定錐輪形成的V形槽與V形金屬帶嚙合，實現(xiàn)動力傳遞，下面簡單介紹幾種常見的無極變速器：

1）傳動帶式無級變速器

這種變速器的驅(qū)動輪與從動輪的活動部分位于相反的兩側(cè)，在高速時可以通過減小驅(qū)動滑輪的寬度，增大從動滑輪的寬度，從而改變兩個滑輪的工作半徑，減小傳動比。低速時，增大驅(qū)動輪的寬度[4]，減小從動輪的寬度，從而增大傳動比。

2）無限變速式機械無級變速器

它是通過改變動力轉(zhuǎn)子的傾斜角度，使其與動力轉(zhuǎn)子接觸的傳動盤的有效半徑發(fā)生變化，從而改變傳動比，實現(xiàn)變速。

3）圓盤式無級變速器

這種變速器是1905年首先由美國人提出的，是比較早期的一種無級變速傳動裝置，它通過兩個相互垂直放置的摩擦圓盤進行動力傳遞，主動盤的工作半徑的改變是通過從動盤沿主動盤的徑向移動實現(xiàn)，從而改變傳動比。

3 無極變速器的發(fā)展趨勢

隨著電子材料及加工技術(shù)的進步以及用戶對汽車操縱性能、舒適、安全等要求的不斷提高，現(xiàn)在汽車變速器向著自動變速器和無級變速器方向發(fā)展，考慮到無極變速器結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)油功能等優(yōu)勢，必將成為變速器發(fā)展路上的新寵兒，各大汽車公司也投入大量的物力、財力加大對無級變速器的研究，它未來的發(fā)展趨勢可能有以下幾個方面：

1）與發(fā)動機控制一起集成控制單元，使控制更優(yōu)越、反應(yīng)更快捷；

2）小型化，應(yīng)用新材料優(yōu)化設(shè)計各個部件，力爭結(jié)構(gòu)簡單緊湊，縮短動力傳遞路線，并提高電子化的精確控制；

3）實現(xiàn)大功率、恒功率或者高速，使之能夠成為混合動力汽車的傳動裝置；

4）電子控制無級變速器。由于微機控制技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，適當(dāng)變速器的自動換擋成了可能，因此各種電子傳感器也必將在變速器上得到應(yīng)用[5]。

4 結(jié)論

隨著世界汽車市場競爭的激烈化，汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代的周期也在加快。由于當(dāng)前普遍使用的汽車發(fā)動機存在著明顯的缺陷，汽車變速器的最理想形式只有能夠連續(xù)改變傳動比的無級變速器。無極變速器技術(shù)是轎車傳動系統(tǒng)的核心和重要技術(shù)，與傳動的變速器相比，無級變速器能夠通過連續(xù)調(diào)節(jié)傳動比，減少燃油消耗和尾氣排放，它必將在汽車上獲得越來越廣泛的應(yīng)用，成為國內(nèi)外汽車研究的熱點，同時也將成為汽車變速器新的發(fā)展方向。

[1]彭明濤.汽車帶式無級變速器的發(fā)展現(xiàn)狀[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報，2006(4).

[2]臧發(fā)業(yè)，吳芷紅.金屬帶式無級變速傳動鋼帶跑偏控制研究[J].機械設(shè)計與研究，2005(2)：63-97.

[3]Bin Yang.et Nonlinear dynamic modeling and control of low speed heavy-duty vehiele[J].Automatiea，2007，33(3)：265-272.

[4]守本佳郎.無段變速器CVT入門[M].日本Kufinbuli出版，2004.12：162-197.

[5]黃宏成，何維廉，郭毅超.金屬帶式CVT的鋼帶軸向偏移分析[J].傳動技術(shù)，2001(4)：1253-1254.