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無級變速器作為汽車理想的傳動系統(tǒng)，自汽車誕生以來一直是人們追求的目標。它具有普通有級式變速器所無法比擬的優(yōu)點，能使車輛的動力性與燃油經(jīng)濟性獲得最佳匹配，使汽車具有一個沒有“漏洞”的牽引性能。同時能減輕駕駛員的操作強度。金屬帶式CVT(Metal pushing belt type CVT)是一種新穎的機械摩擦式無級變速器，簡稱金屬帶式CVT。是由H.VanDoorne博士在1958年提出，后經(jīng)過多次改進，直到1987年才實現(xiàn)商品化。因其具有良好的性能而受到國外汽車廠商和專家學者的關注。在國內(nèi)，也有不少廠商和專家在研究，不過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，進行強度分析，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V型的金屬塊運動，二是承擔金屬帶中的全部預緊力。金屬鋼環(huán)組要承受一個幾乎不變的相當高的張力，當金屬帶工作在相對較小半徑時，將產(chǎn)生較大彎曲應力，這會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，嚴重影響CVT的壽命。
金屬環(huán)的材料采用的是高強度合金，抗沖擊，冷車[收縮量等符合要求的馬氏體時效鋼圈，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，在傳動帶直線部分的凸凹可以防止金屬塊之間相互錯位，當傳動帶回轉(zhuǎn)在曲線部分(帶輪之間)，上述的錯位也因此不會產(chǎn)生，因為金屬塊間相互自由位移，金屬塊采用的材料是滾動軸承鋼。
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