CVT變速箱的設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝研究

葉健

摘要： 汽車工業(yè)是一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，它對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)起著越來越大的作用。變速器的種類繁多，其中包括有齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿運(yùn)動(dòng)，還有直接離合器。本文主要研究了CVT變速箱的設(shè)計(jì)與制造，并結(jié)合參考資料，對(duì)各種不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，最終選擇出最優(yōu)的方案。

Abstract： The automobile industry is an important foundation for a country's economic development， and it plays an increasingly important role in the growth of the national economy. There are many types of transmissions， including gear drives， worm gears， and direct clutches. This article mainly studies the design and manufacture of CVT gearboxes， and compares various design schemes with reference materials， and finally selects the best scheme.

關(guān)鍵詞： CVT變速箱;設(shè)計(jì);生產(chǎn)工藝

Key words： CVT gearbox;design;production process

中圖分類號(hào)：U466? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）23-0028-02

0? 引言

變速箱作為汽車的核心傳動(dòng)部件，它是由齒輪、軸和輸出軸組成的一個(gè)整體，主要用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使其在不同的工作狀況下以較高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，并保證有良好的舒適性。因此對(duì)它的生產(chǎn)研究是一種動(dòng)態(tài)的調(diào)整，需要結(jié)合多種工藝共同探究。

1? CVT變速箱的生產(chǎn)工藝?yán)碚撗芯?/p>

在汽車的研發(fā)和制造過程中，變速器的設(shè)計(jì)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)的生產(chǎn)成本有著很大的影響作用，所以需要對(duì)其進(jìn)行理論上的分析研究。在這一方面，國(guó)外研究的比較早，國(guó)內(nèi)起步的時(shí)間相對(duì)來說比較長(zhǎng)，但是發(fā)展的速度很快，目前已經(jīng)取得了一定的成果并且具有了一些成熟的技術(shù)方案。

目前，變速箱分為兩種，一種是手動(dòng)變速箱，操作比較復(fù)雜，但是機(jī)械效率較高，另一種是自動(dòng)變速箱在駕駛上比較舒適，安全性好，但是經(jīng)濟(jì)性較差，CVT指的是Continuously Variable Trans-mission，直接翻譯就是連續(xù)可變傳動(dòng)，顧名思義就是沒有明確具體的檔位，類似自動(dòng)變速箱，但是卻不完全等同，因?yàn)镃VT速比的變化是連續(xù)的，因此動(dòng)力傳輸持續(xù)而順暢，無級(jí)調(diào)速范圍廣，可以滿足不同車型的需要。在機(jī)械變速箱中，變速箱主要由傳動(dòng)軸、輸出軸以及中間聯(lián)軸器三部分組成，其中又可以分成直接檔和斜齒輪檔。直齒圓柱行星排的直齒錐側(cè)嚙合套與斜齒錐齒輪嚙合，通過斜齒輪的嚙合傳遞動(dòng)力。因?yàn)橹饼X錐齒輪的工作環(huán)境較好，容易獲得良好的使用性能，因此得到廣泛的應(yīng)用;而對(duì)于不經(jīng)常發(fā)生換擋的低轉(zhuǎn)速的貨車或者發(fā)動(dòng)機(jī)，為了避免換擋時(shí)造成的沖擊導(dǎo)致的噪聲增大，通常采用的方法為加裝倒車橋來解決。

2? CVT變速箱的生產(chǎn)工藝問題

2.1 前軸的考慮等級(jí)優(yōu)先

在汽車起步的初期階段，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率較低，所以需要采用變速器來改變油門的傳動(dòng)比，但是隨著車速的提高和行駛條件的改善，以及燃油的減少等因素，使變速箱的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，體積也隨之增大，因此在最初的設(shè)計(jì)時(shí)，為了降低成本，增加檔位的選擇上，一般都會(huì)優(yōu)先考慮前軸。

2.2 高級(jí)車與變速箱尺寸不符

因?yàn)楹筝S的轉(zhuǎn)速變化比前軸的低一檔，而變速箱的檔位又是根據(jù)后輪的速度決定的;而且，當(dāng)后輪的轉(zhuǎn)矩減小到一定程度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致變速箱的尺寸變大，這對(duì)高檔車的使用帶來了不利的影響;同時(shí)，也使油門的散熱能力下降，從而使油耗增多。

2.3 主減速比分配不勻

在車輛的整個(gè)運(yùn)行過程中，除了要保證每個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，還必須要確保其可靠的傳遞方向，即通過控制不同的主減速比，來實(shí)現(xiàn)對(duì)其的合理分配，但與此同時(shí)，也應(yīng)該注意主減速器的質(zhì)量問題。

3? CVT變速箱的設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝研究

3.1 CVT變速箱設(shè)計(jì)要求

由于汽車在行駛的時(shí)候，會(huì)遇到各種復(fù)雜路況，比如彎道、離合器、變速箱等，所以對(duì)變速箱的設(shè)計(jì)有以下幾點(diǎn)要求：

①盡量滿足車輛的使用性能。在實(shí)際操作中，如果不需要改變齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，只需更改傳動(dòng)比就能實(shí)現(xiàn)，那么就必須要對(duì)變速器的總成進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)。②盡可能的減少磨損。因?yàn)樵谙嗤那闆r下，變速箱對(duì)于不同的車型來說，所承受的功率也是不一樣的;但是當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，變速箱不僅要消耗較大的轉(zhuǎn)矩，而且還容易損壞，為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生和降低其產(chǎn)生的熱量損失，應(yīng)該采用多檔位的方式來提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。③保證駕駛者的安全與平穩(wěn)。駕駛員操縱的好壞直接影響到了檔位的選擇以及車速的控制精度。

3.2 CVT變速箱的模具改進(jìn)

針對(duì)前面提到的變速箱裝配工藝中出現(xiàn)的問題，以及在今后的研究中，需要對(duì)CVT變速箱行改進(jìn)。在壓鑄模中，分型面的選擇一般需要保證開模后鑄件留在動(dòng)模側(cè)方便頂出，所以，在模具設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，需要借助滑塊來進(jìn)行壓鑄件的成型，這樣才能夠在產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)脫出過程當(dāng)中形成一定的脫模斜度，最終保證冷卻系統(tǒng)的設(shè)置，可以幫助模具的整體溫度得到更好的控制室的內(nèi)部的熱量，達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)。

在模具制作過程當(dāng)中，要以壓鑄工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作為基礎(chǔ)的理論，才能夠選擇壓鑄工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究其最佳模具的預(yù)熱溫度，澆注溫度和沖頭速度，在進(jìn)行設(shè)置過程當(dāng)中，可以從低到高，從140，160，180逐漸上升到220攝氏度，因?yàn)槟＞叩念A(yù)熱溫度對(duì)于產(chǎn)品的品質(zhì)有著直接的影響，如果模件品質(zhì)較好，而模具設(shè)置溫度過低，鑄件就會(huì)由于收縮應(yīng)力大，產(chǎn)生裂紋;而溫度過高，就會(huì)造成生產(chǎn)節(jié)拍拖沓，降低生產(chǎn)效率。因此，在模具改進(jìn)過程當(dāng)中，要匹配不同的車型進(jìn)行溫度的設(shè)定，選擇不同尺寸的模具進(jìn)行壓膜工，在合適的澆注溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3.3 設(shè)計(jì)CVT變速箱的經(jīng)濟(jì)考量

作為變速箱的重要零件，在變速箱中的主要作用是保證汽車在行駛過程中的動(dòng)力傳遞的可靠性和穩(wěn)定性，以及提高變速器的效率和使用壽命。由于目前市場(chǎng)上的車型較多，而且有的產(chǎn)品質(zhì)量要求高，因此必須對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，以滿足不同的車況需求。出于這兩點(diǎn)原因，最終CVT的變速箱圍繞油耗，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，因?yàn)槿藗儗?duì)于駕駛舒適度的追求越來越高，而燃油消耗也是造成油耗的一個(gè)很關(guān)鍵的原因，尤其是在高速的車身上，需要更多的節(jié)能環(huán)保的潤(rùn)滑劑，因而要采用更加合理的齒輪結(jié)構(gòu)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率達(dá)到最大化，減少油的損耗來減小變速箱的尺寸等。改善換檔效果。為了使換擋的有效性得到很大的提升，并且能夠?qū)崿F(xiàn)良好的操作環(huán)境，就要加強(qiáng)換檔的力度與精度，同時(shí)還要考慮到經(jīng)濟(jì)性。

3.4 工藝參數(shù)的確定

CVT變速箱在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，主要原因是由于它的傳動(dòng)比的變化是隨著車速的提高而不斷的增大或者減小，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩都有所增加。工藝參數(shù)的確定主要包括以下幾點(diǎn)：

①生產(chǎn)綱領(lǐng)：生產(chǎn)的車型必須要考慮到不同的工況，而且還要保證其在整個(gè)的操作過程中都有一個(gè)合理的數(shù)值范圍。②工件的尺寸和形狀：因?yàn)槠囆旭偹俣鹊奶岣咭约拜喬鈮旱淖兓?，?huì)使其質(zhì)量也發(fā)生相應(yīng)的改變;同時(shí)由于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率也會(huì)隨之而變大，所以需要根據(jù)實(shí)際的情況來對(duì)氣缸的大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整;還有就是在對(duì)變速器的傳動(dòng)比的選擇上，要盡可能的減小阻力，這樣可以減少噪音的產(chǎn)生;最后，還應(yīng)該注意的是，還應(yīng)盡量避免尖利的現(xiàn)象，或者是尖角的問題，從而造成損壞。③動(dòng)力性：對(duì)于變速箱的設(shè)計(jì)來說，最重要的一點(diǎn)便是要確保它的工作性能良好，并且它的使用壽命長(zhǎng)，能夠滿足駕駛員的要求并能正常的操縱等。

3.5 生產(chǎn)線注意事項(xiàng)

由于CVT變速箱在汽車行業(yè)中的發(fā)展時(shí)間并不長(zhǎng)，但是卻有很多的優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處，比如在換擋過程中可以自動(dòng)的進(jìn)行調(diào)整換擋效率高，使用壽命較長(zhǎng)，成本低等。所以現(xiàn)在的主流車型都選擇了CVT變速箱，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，容易保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中，需要注意：

①在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)中，為了提高生產(chǎn)率，需要對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，由于各種原因，可能會(huì)出現(xiàn)一些不理想的情況發(fā)生，比如說，生產(chǎn)線不能滿足工藝需求，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低，成本增加，質(zhì)量無法保證等。②生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)和制造要與公司的整體發(fā)展戰(zhàn)略相一致，要有長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光來看待，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)方案、工藝流程等方面出發(fā)制定出符合當(dāng)前市場(chǎng)的最佳組合。③在對(duì)零部件的加工和裝配時(shí)，要考慮到零件的耐磨性，減少磨損，防止損壞。如果是長(zhǎng)壽命的材料可以使用，但也得避免因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的摩擦造成的影響;對(duì)于長(zhǎng)壽命的零件最好選擇專用件，這樣不僅能節(jié)約時(shí)間，還能達(dá)到很高的效果;同時(shí)，還應(yīng)該注意潤(rùn)滑油的清潔度，以確保油溫正常，使駕駛員有充足的動(dòng)力去適應(yīng)這種變化，從而更好地工作。

3.6 一體化鑄造車身應(yīng)用

特斯拉的新專利提出一體化鑄造技術(shù)，這種技術(shù)主要指的是通過多項(xiàng)壓鑄機(jī)，從而建設(shè)出一個(gè)具有車輛覆蓋件的模具，這種模具能夠大幅度提高生產(chǎn)是原本的配件重組，變成零部件的集約化設(shè)計(jì)和鑄造，因此，一體化鑄造車身能夠在生產(chǎn)率方面，降低零件的生產(chǎn)配送和組裝任務(wù)。

目前，特斯拉在mode y車型的一體鑄造技術(shù)過程當(dāng)中，已經(jīng)進(jìn)行了生產(chǎn)內(nèi)容的重大改善，但是仍然存在一定的不足，而我國(guó)要想發(fā)展一體鑄造技術(shù)結(jié)合CVT變速箱進(jìn)行升級(jí)，就需要擺脫傳統(tǒng)車企的內(nèi)容。傳統(tǒng)車企的車架是由幾十個(gè)小的鈑金沖壓件組成，但這種沖壓件在模具中進(jìn)行切割，然后再進(jìn)行焊接，使得連接處難以承擔(dān)高壓，而且在簡(jiǎn)單焊接過程當(dāng)中，車輛的剛性會(huì)有所損失，所以，一體化鑄造技術(shù)要想兩個(gè)方向進(jìn)行發(fā)展，首先是需要進(jìn)行高溫注壓，在高溫壓模過程當(dāng)中，針對(duì)復(fù)雜的形狀和型腔零件等進(jìn)行不同溫度的補(bǔ)助，這樣才能夠用全新的鑄造單體來進(jìn)行插銷部件和車身。其次是要充分利用現(xiàn)有的工藝，針對(duì)CVT變速箱等為代表車輛重要組成件進(jìn)行配置處理，讓一體化車身的粗加工和精細(xì)加工區(qū)分開來，從而能夠在工序上做到同步完成。

4? 結(jié)論

本論文主要是對(duì)CVT變速箱的關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)以及其工藝分析，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高CVT變速箱的性能和經(jīng)濟(jì)性。在這里以汽車的總成的出發(fā)點(diǎn)，對(duì)CVT變速箱的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展前景做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹;通過了解它的工作原理，然后根據(jù)實(shí)際的情況選擇合適的方法來確定所需要的零部件材料，并提出一些建議。

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