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無(wú)級(jí)變速器作為汽車(chē)?yán)硐氲膫鲃?dòng)系統(tǒng)，自汽車(chē)誕生以來(lái)一直是人們追求的目標(biāo)。它具有普通有級(jí)式變速器所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，能使車(chē)輛的動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性獲得最佳匹配，使汽車(chē)具有一個(gè)沒(méi)有“漏洞”的牽引性能。同時(shí)能減輕駕駛員的操作強(qiáng)度。金屬帶式CVT(Metal pushing belt type CVT)是一種新穎的機(jī)械摩擦式無(wú)級(jí)變速器，簡(jiǎn)稱(chēng)金屬帶式CVT。是由H.VanDoorne博士在1958年提出，后經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)，直到1987年才實(shí)現(xiàn)商品化。因其具有良好的性能而受到國(guó)外汽車(chē)廠(chǎng)商和專(zhuān)家學(xué)者的關(guān)注。在國(guó)內(nèi)，也有不少?gòu)S商和專(zhuān)家在研究，不過(guò)還只是處于起步階段。本研究主要探討金屬帶的結(jié)構(gòu)，建立有限元模型，進(jìn)行強(qiáng)度分析，提出一些在結(jié)構(gòu)上合理建議。
金屬帶式CVT的快速發(fā)展得益于金屬帶制造技術(shù)的成熟，在金屬帶式CVT中，金屬帶是其核心部分。金屬帶是一套非常精密的組件，金屬帶的發(fā)展也經(jīng)歷兩代的發(fā)展成現(xiàn)在的形式如圖所示，是由金屬環(huán)和金屬塊組成。兩束金屬鋼環(huán)組夾在金屬塊兩側(cè)的狹槽內(nèi)，金屬鋼環(huán)組的功能一是引導(dǎo)V型的金屬塊運(yùn)動(dòng)，二是承擔(dān)金屬帶中的全部預(yù)緊力。金屬鋼環(huán)組要承受一個(gè)幾乎不變的相當(dāng)高的張力，當(dāng)金屬帶工作在相對(duì)較小半徑時(shí)，將產(chǎn)生較大彎曲應(yīng)力，這會(huì)極大的降低金屬帶的壽命，因此通常采用多層薄鋼環(huán)組成以降低彎曲應(yīng)力的影響。金屬環(huán)的最小厚度還受到加工條件的限制。金屬環(huán)要有較高的韌性，須能抗1-1.5億次彎曲循環(huán)次數(shù)，此外金屬鋼環(huán)組中的各層金屬環(huán)還必須均載，否則金屬帶極易損壞，嚴(yán)重影響CVT的壽命。
金屬環(huán)的材料采用的是高強(qiáng)度合金，抗沖擊，冷車(chē)[收縮量等符合要求的馬氏體時(shí)效鋼圈，屬很純的低碳鋼，約含18%的Ni及Co、Mo等，厚度是0.4mm，經(jīng)退火后被冷軋到0.18mm。金屬環(huán)的層數(shù)和尺寸對(duì)V型金屬帶的韌性和傳遞轉(zhuǎn)矩起著重要作用，特別是單層金屬環(huán)的厚度，所示為金屬塊的幾何尺寸圖，V型金屬塊的主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩，還必須保持在金屬環(huán)張力引起的預(yù)緊力下工作。V型金屬塊之間的接觸面是曲面，金屬塊側(cè)面槽里的支撐面是雙曲面。基于彈性特性、強(qiáng)度及低噪音的要求，金屬塊的厚度一般在2.0-2.2mm。凸凹和孔結(jié)構(gòu)能防止金屬塊的偏移，在傳動(dòng)帶直線(xiàn)部分的凸凹可以防止金屬塊之間相互錯(cuò)位，當(dāng)傳動(dòng)帶回轉(zhuǎn)在曲線(xiàn)部分(帶輪之間)，上述的錯(cuò)位也因此不會(huì)產(chǎn)生，因?yàn)榻饘賶K間相互自由位移，金屬塊采用的材料是滾動(dòng)軸承鋼。
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