留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

金属带式无级变速器带轮变形摩擦损失分析

戴兴梦 胡玉梅 余媛媛 何造 李孟飞

戴兴梦, 胡玉梅, 余媛媛, 何造, 李孟飞. 金属带式无级变速器带轮变形摩擦损失分析[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(6): 846-852. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200130
引用本文: 戴兴梦, 胡玉梅, 余媛媛, 何造, 李孟飞. 金属带式无级变速器带轮变形摩擦损失分析[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(6): 846-852. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200130
DAI Xingmeng, HU Yumei, YU Yuanyuan, HE Zao, LI Mengfei. Analysis of Friction Loss Induced by Pulley Deformation of Metal Belt CVT[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(6): 846-852. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200130
Citation: DAI Xingmeng, HU Yumei, YU Yuanyuan, HE Zao, LI Mengfei. Analysis of Friction Loss Induced by Pulley Deformation of Metal Belt CVT[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(6): 846-852. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200130

金属带式无级变速器带轮变形摩擦损失分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200130
详细信息
    作者简介:

    戴兴梦(1995-), 硕士研究生, 研究方向为车辆结构分析与计算机辅助设计, xddxwm@126.com

    通讯作者:

    胡玉梅, 教授, 博士生导师, cdrhym@163.com

  • 中图分类号: TG156

Analysis of Friction Loss Induced by Pulley Deformation of Metal Belt CVT

  • 摘要: 金属带式无级变速器(CVT)的带轮变形会导致金属带沿着带轮锥面发生径向偏移, 从而使得系统产生摩擦损失, 严重影响变速机构的传动效率。以某国产CVT为研究对象, 建立了带轮变形摩擦损失模型并利用ANSYS软件对金属带式无级变速器传动部分进行有限元仿真分析。分析结果表明: 速比是影响带轮变形的主要因素, 带轮锥面最大变形量随着工作半径减小而逐渐减小。同时, 从摩擦损失模型可以看出发生在带轮工作半径上的最大变形量是影响摩擦损失的主要因素, 带轮摩擦损失在传动比较大或较小时达到最大值, 并且随着输入转矩的增加摩擦损失也随之而增加。
  • 图  1  CVT结构示意图

    图  2  金属环微元受力分析

    图  3  金属块微元受力分析

    图  4  从动带轮轴向夹紧力

    图  5  主动带轮轴向夹紧力

    图  6  带轮变形模型

    图  7  金属带运行轨迹示意图

    图  8  金属带有限元模型

    图  9  CVT传动部分有限元模型

    图  10  带与带轮上关键节点的相对距离

    图  11  速比不同时主动带轮可动半轮变形云图

    图  12  主动带轮上金属带工作半径处的轴向变形曲线

    图  13  主动带轮工作半径处最大变形量与传动比、转矩关系

    图  14  从动带轮工作半径处最大变形量与传动比、转矩关系

    图  15  金属带摩擦损失与传动比关系

    图  16  金属带变形损失与转矩关系

    表  1  金属带式CVT结构参数

    参数名称及单位 数值
    金属带类型 28/10/1.8/229.4
    最大输入扭矩/(N·m) 350
    装配中心距/mm 173
    带轮轴半径/mm 20
    周长/mm 714.4
    重量/g 1560
    金属片数量 397
    金属片厚度/mm 1.5
    每侧钢环数量 10
    锥面距离/mm 38±0.05
    带轮锲角/(°) 11
    带轮材料 20CrMoH
    带与带轮间摩擦因数 0.09
    下载: 导出CSV
  • [1] 雷雨龙, 扈建龙, 付尧, 等. 基于动力需求的CVT目标速比决策与控制[J]. 华南理工大学学报, 2019, 47(9): 74-82 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HNLG201909012.htm

    LEI Y L, HU J L, FU Y, et al. Target ratio decision and control of CVT based on power demand[J]. Journal of South China University of Technology, 2019, 47(9): 74-82 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HNLG201909012.htm
    [2] 袁雨辰. 金属带式无级变速器的传动性能分析[J]. 世界有色金属, 2018(24): 141-142 doi: 10.3969/j.issn.1002-5065.2018.24.083

    YUAN Y C. Analysis of transmission performance of metal belt CVT[J]. World Nonferrous Metals, 2018(24): 141-142 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1002-5065.2018.24.083
    [3] SEETHARAMAN R, LAVANYA B, NIHARIKA N, et al. Development and performance validation of engine oil pump for passenger cars using magnesium alloy[J]. Materials Today: Proceedings, 2017, 4(6): 6743-6749 doi: 10.1016/j.matpr.2017.06.450
    [4] 傅兵, 蔡源春, 周云山, 等. 金属带式无级变速器带轮变形分析[J]. 汽车工程, 2011, 33(12): 1051-1056 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QCGC201112011.htm

    FU B, CAI Y C, ZHOU Y S, et al. An analysis on the pulley deformation of metal belt CVT[J]. Automotive Engineering, 2011, 33(12): 1051-1056 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QCGC201112011.htm
    [5] 廖建, 孙冬野, 秦大同. 金属带式无级变速器传动效率的理论分析[J]. 重庆大学学报, 2003, 26(3): 12-15 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FIVE200303003.htm

    LIAO J, SUN D Y, QIN D T. Efficiency analysis of steel pushing V-belt continuously variable transmission in theory[J]. Journal of Chongqing University, 2003, 26(3): 12-15 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FIVE200303003.htm
    [6] AKEHURST S, VAUGHAN N D, PARKER D A, et al. Modelling of loss mechanisms in a pushing metal V-belt continuously variable transmission: Part 2: pulley deflection losses and total torque loss validation[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 2004, 218(11): 1283-1293 doi: 10.1243/0954407042580101
    [7] AKEHURST S, VAUGHAN N D, PARKER D A, et al. Modelling of loss mechanisms in a pushing metal V-belt continuously variable transmission. Part 1: torque losses due to band friction[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 2004, 218(11): 1269-1281 doi: 10.1243/0954407042580020
    [8] SATTLER H. Efficiency of metal chain and V-belt CVT[C]// Continuously Variable Power Tansmission. Eindhoven, The Netherlands: Eindhoven University of Technology, 1999: 99-104
    [9] GERBERT B G. Skew V-belt pulleys[C]// Proceeding of International Conference on Continuously Variable Transmissions. Yokohama, 1996: 11212
    [10] 刘温, 程乃士, 宋宁. 金属带式无级变速器钢环组应力分布规律[J]. 东北大学学报, 2000, 21(5): 509-511 doi: 10.3321/j.issn:1005-3026.2000.05.013

    LIU W, CHENG N S, SONG N. The law of stress distribution of steel ring group of metal V-belt CVT[J]. Journal of Northeastern University, 2000, 21(5): 509-511 (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1005-3026.2000.05.013
    [11] 傅兵, 周云山, 高帅, 等. 金属带式无级变速器带轮变形损失研究[J]. 中国机械工程, 2017, 28(12): 1420-1426 doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2017.12.006

    FU B, ZHOU Y S, GAO S, et al. Research on pulley deflection losses of metal belt CVT[J]. China Mechanical Engineering, 2017, 28(12): 1420-1426 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2017.12.006
    [12] 张武, 刘凯, 周春国, 等. 金属带式无级变速器摩擦功率损失研究[J]. 中国机械工程, 2010, 21(11): 1293-1297 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGJX201011009.htm

    ZHANG W, LIU K, ZHOU C G, et al. Research on friction power loss of metal belt continuously variable transmission[J]. China Mechanical Engineering, 2010, 21(11): 1293-1297 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGJX201011009.htm
    [13] 张晓冰, 张友坤, 李幼德, 等. 无级变速器锥轮刚度与楔入损失分析[J]. 吉林大学学报, 2010, 40(3): 614-618 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JLGY201003005.htm

    ZHANG X B, ZHANG Y K, LI Y D, et al. Analysis of stiffness and energy losses of push V-belt CVT[J]. Journal of Jilin University, 2010, 40(3): 614-618 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JLGY201003005.htm
    [14] 孙冬野, 刘俊龙, 叶明, 等. 机电控制CVT电控电动执行机构参数设计方法[J]. 中国公路学报, 2019, 32(1): 182-190 doi: 10.3969/j.issn.1001-7372.2019.01.020

    SUN D Y, LIU J L, YE M, et al. Electric actuator parameter design for electro-mechanical continuously variable transmission[J]. China Journal of Highway and Transport, 2019, 32(1): 182-190 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-7372.2019.01.020
    [15] 张飞铁, 周云山, 薛殿伦, 等. 无级变速器金属带滑移特性试验研究[J]. 机械工程学报, 2015, 51(2): 90-95 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXXB201502015.htm

    ZHANG F T, ZHOU Y S, XUE D L, et al. Experiment research on slip characters of metal V-belt of continuous variable transmission[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(2): 90-95 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXXB201502015.htm
    [16] 傅兵, 周云山, 胡哓岚, 等. 金属带式无级变速器钢环摩擦损失[J]. 机械工程学报, 2018, 54(14): 169-178 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXXB201814020.htm

    FU B, ZHOU Y S, HU X L, et al. Friction loss of steel rings in metal V-belt CVT[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54(14): 169-178 (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXXB201814020.htm
    [17] FUJII T, KUROKAWA T, KANEHARA S. A study of a metal pushing V-belt type CVT-part 1: relation between Transmitted torque and pulley thrust[R]. United States: SAE International, 1993
  • 加载中
图(16) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  188
  • HTML全文浏览量:  31
  • PDF下载量:  20
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-28
  • 刊出日期:  2021-06-01

目录

    /

    返回文章
    返回