對現(xiàn)有變速器結(jié)構(gòu)原理的批判---討論

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現(xiàn)有的各種變速器從理論上存在缺陷,，大家都知道功率P＝力F×半徑r×角速度ω,，現(xiàn)有的各種變速器都是只改變傳動輪的半徑r，用我們中國的哲學講此起彼伏，現(xiàn)在只有半徑r的此起，力F被動彼伏，沒有力F的此起半徑r被動彼伏,，或者最佳方式力F與半徑r相互陰陽平衡，力F與半徑r兩者的共同變化才是完美的,。就如同沙漠中的植物,，為了最高效率的保持水分，它總是有成對基因在相互之間平衡制約,。同樣,，既然改變半徑r能做到大功率，那么改變力F也能做到大功率,，如果能做到恒功率下改變力F與半徑r兩者的共同變化（采用機械方式,，非液壓等），將來的CVT技術(shù) 既可大功率輸出,，又可做到高效率輸出,。
現(xiàn)在好像只有輕型車的CVT技術(shù)，作為重型汽車CVT技術(shù),，制約因素是比較大的傳動比和比較大的扭矩,，如果該項技術(shù)國外目前都沒在搞，為什么我們不試探著走出這一步,。

心結(jié)

嗯,？TRIZ理論的應(yīng)用么？對矛盾的概括,？

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在討論對CVT技術(shù)的結(jié)構(gòu)與原理的批判時,，先要搞清楚什么是CVT：
首先轉(zhuǎn)載一篇相關(guān)資料：
錐盤的藝術(shù)——CVT技術(shù)  

( M9 [4 `+ V* f; p4 J/ ~　　CVT： Continuously Variable Transmission無級變速技術(shù)，采用傳動帶和工作直徑可變的主,、從動輪相配合傳遞動力,，可以實現(xiàn)傳動比的連續(xù)改變，從而得到傳動系與發(fā)動機工況的最佳匹配,，提高整車的燃油經(jīng)濟性和動力性,，改善駕駛員的操縱方便性和乘員的乘坐舒適性，所以它是目前最理想的汽車傳動裝置,。
- T2 F  Q# J7 l7 M6 O; ^$ f( b　　21世紀,，什么技術(shù)最流行,？CVT,！為什么？因為現(xiàn)在的汽車都用它,�,？v觀車市，飛度,、軒逸,，甚至大排量的天籟和奧迪都在使用CVT技術(shù)。雖然目前在汽車上仍廣泛使用的自動變速技術(shù)是將液力變矩器和行星齒輪系組合的自動變速器技術(shù),，但是這種組合有著結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、笨重、傳動比固定的缺點,，而CVT變速器和普通自動變速器的最大區(qū)別是它省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動,，只用兩組帶輪進行變速傳動，通過改變驅(qū)動輪與從動輪傳動帶的接觸半徑進行變速的,，設(shè)計構(gòu)思十分巧妙,。
4 [  U+ T4 x  R, j& x　　CVT的歷史
! v! l+ o1 D3 y3 }  o　　CVT技術(shù)實際出現(xiàn)于一百多年前。德國奔馳公司可算得上在汽車上采用CVT技術(shù)的鼻祖,。早在1886年它就將V型橡膠帶式CVT安裝在該公司生產(chǎn)的汽油車上,。但是由于橡膠帶式CVT存在一系列的缺陷：扭距輸出有限(轉(zhuǎn)矩局限于135N·m以下)，離合器工作不穩(wěn)定,，液壓泵,、傳動帶和夾緊機構(gòu)的能量損失較大，因而沒有被汽車行業(yè)普遍接受,。1979年荷蘭DAF的工程師改用金屬帶,，完善并開發(fā)出實用型的CVT系統(tǒng)。它具有零件少,，體積小,，重量輕,，與普通自動變速器比較具有較高的傳動效率，油耗較低的優(yōu)點,。但缺點也是明顯的,，就是傳動帶很容易損壞，不能承受較大的載荷,，但在小功率汽車上很有市場,。
　　進入20世紀90年代，汽車界對CVT技術(shù)的研究開發(fā)日益重視,，特別是在微型車中,，CVT被認為是關(guān)鍵技術(shù)。全球科技的迅猛發(fā)展,，使得新的電子技術(shù)與自動控制技術(shù)不斷被采用到CVT中,。日產(chǎn)公司首先在CVT的承載能力上有所突破，他們于1997年上半年開發(fā)了使用在2.0L汽車上的CVT,。此后日產(chǎn)公司計劃將它的CVT的應(yīng)用范圍從1.0 L擴大到3.0L的轎車,。
　　CVT結(jié)構(gòu)
　　CVT的主要結(jié)構(gòu)和工作原理如上圖所示，該系統(tǒng)主要包括主動輪組,、從動輪組,、金屬帶和液壓泵等基本部件。金屬帶由兩束金屬環(huán)和幾百個金屬片構(gòu)成,。主動輪組和從動輪組都由可動盤和固定盤組成,，與油缸靠近的一側(cè)帶輪可以在軸上滑動，另一側(cè)則固定,�,？蓜颖P與固定盤都是錐面結(jié)構(gòu)，它們的錐面形成V型槽來與V型金屬傳動帶嚙合,。發(fā)動機輸出軸輸出的動力首先傳遞到CVT的主動輪,，然后通過V型傳動帶傳遞到從動輪，最后經(jīng)減速器,、差速器傳遞給車輪來驅(qū)動汽車,。工作時通過主動輪與從動輪的可動盤作軸向移動來改變主動輪、從動輪錐面與V型傳動帶嚙合的工作半徑,，從而改變傳動比,。可動盤的軸向移動量是由駕駛者根據(jù)需要通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)主動輪,、從動輪液壓泵油缸壓力來實現(xiàn)的,。由于主動輪和從動輪的工作半徑可以實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)了無級變速,。
　　在金屬帶式無級變速器的液壓系統(tǒng)中,，從動油缸的作用是控制金屬帶的張緊力,，以保證來自發(fā)動機的動力高效、可靠的傳遞,。主動油缸控制主動錐輪的位置沿軸向移動,，在主動輪組金屬帶沿V型槽移動，由于金屬帶的長度不變,，在從動輪組上金屬帶沿V型槽向相反的方向變化,。金屬帶在主動輪組和從動輪組上的回轉(zhuǎn)半徑發(fā)生變化，實現(xiàn)速比的連續(xù)變化,。
4 x( Q/ N) r; }  w3 t　　這樣,，當汽車慢速行駛時，可以令主動帶輪的凹槽寬度大于被動帶輪凹槽,，主動帶輪的鋼帶園周半徑小于被動帶輪的鋼帶圓周半徑,，即小圓帶大圓，因此能傳遞較大的扭矩,。當汽車逐漸轉(zhuǎn)為高速時,，主動帶輪的一邊輪壁向內(nèi)靠攏,，凹槽寬度變小迫使鋼帶升起,，直至最高頂端，而被動帶輪的一邊輪壁剛好相反,，向外移動拉大凹槽寬度迫使鋼帶降下,，即主動帶輪鋼帶的圓周半徑大于被動帶輪鋼帶的圓周半徑，變成大圓帶小圓,，因此能保證汽車高速度時的速度要求,。
4 R3 ~' X" i- X- Z: X　　CVT變速箱轎車一樣有自己的檔位，停車檔P,、倒車檔R,、空檔N、前進檔D等,，只是汽車前進自動換檔時沒有突跳的感覺,，十分平穩(wěn)，乘坐舒適性絕佳,。
4 F6 c- M3 D. z' ^　　CVT的技術(shù)特征
' I8 G6 o+ |2 W. `' D　　1. 經(jīng)濟性
　　CVT可以在相當寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速,，從而獲得傳動系與發(fā)動機工況的最佳匹配，提高整車的燃油經(jīng)濟性,。德國的大眾公司在自己的Golf VR6轎車上分別安裝了4-AT和CVT進行ECE市區(qū)循環(huán)和ECE郊區(qū)循環(huán)測試,，證明CVT能夠有效節(jié)約燃油
　　2. 動力性
　　汽車的后備功率決定了汽車的爬坡能力和加速能力。汽車的后備功率愈大,，汽車的動力性愈好,。由于CVT的無級變速特性,，能夠獲得后備功率最大的傳動比，所以CVT的動力性能明顯優(yōu)于機械變速器(MT)和自動變速器(AT),。
　　3. 排放
) e! \, k4 w7 w" N7 R; Y　　CVT的速比工作范圍寬,，能夠使發(fā)動機以最佳工況工作，從而改善了燃燒過程,，降低了廢氣的排放量,。日產(chǎn)公司將自已生產(chǎn)的CVT裝車進行測試，其廢氣排放量比安裝4-AT的汽車減少了大約10%,。
: n9 Z3 b9 {9 S/ H( R% _　　4.成本
　　CVT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,，零部件數(shù)目比AT(約500個)少(約300個)，一旦汽車制造商開始大規(guī)模生產(chǎn),，CVT的成本將會比AT小,。由于采用該系統(tǒng)可以節(jié)約燃油，隨著大規(guī)模生產(chǎn)以及系統(tǒng),、材料的革新,，CVT零部件(如傳動帶或傳動鏈、主動輪,、從動輪和液壓泵)的生產(chǎn)成本,，將降低20%～30%。
　　CVT的技術(shù)發(fā)展
　　CVT技術(shù)未來的發(fā)展可以從以下四個方面進行分析,。
6 s2 J" c& r7 C　　1. CVT部件
4 j6 B( A; F2 _　　推式傳動帶和傳動鏈將在轉(zhuǎn)矩傳遞容量和專用性上進一步加強,。由于產(chǎn)品數(shù)量的迅速增加，批量生產(chǎn),，新技術(shù)的應(yīng)用,，成本會大幅降低。不同部件,、微處理器和測試設(shè)備的電子控制差異,，導致非常高的研究和制造成本，這將通過電液控制模塊化設(shè)計和大規(guī)模生產(chǎn)而減小,，從而將柔性的功能和低廉的成本有機組合,。CVT專用的液壓泵將被推廣，用于自動跳合和緊急制動的小型電子驅(qū)動泵,，和用于正常工況的發(fā)動機驅(qū)動泵協(xié)同工作,，將進一步改善整個變速器的效率。
6 h' h7 b  j5 T1 ?1 R　　滑輪優(yōu)化設(shè)計將不僅減小系統(tǒng)的質(zhì)量和降低成本,，而且保證在主,、從動輪和傳動帶之間傳遞最大的扭矩。
　　因為越來越多的CVT進入市場，制造商已經(jīng)開始研究開發(fā)CVT專用變速器工作液,，這將進一步優(yōu)化CVT工作特性,。
5 c0 \" r* C  _! F( A2 ?6 _( D0 F/ L- o　　2.CVT變速器
　　對CVT變速器的電子化將的更快的、更精確地對傳動比,、速度,、壓力和扭矩控制，保證發(fā)動機和變速器更好的調(diào)節(jié),，提供了不同的行駛模式,，例如運動型、舒適型和巡航控制,，從而使用戶獲得全方位的“行駛樂趣”,。
　　3.發(fā)動機與CVT集成控制
　　更精確、更快的CVT控制,，將與發(fā)動機控制一起集成到整個傳動系管理系統(tǒng)中,，使得油耗和排放的進一步降低。帶有集成發(fā)動機管理單元的第一個CVT傳動系原型已經(jīng)進行了行駛循環(huán)測試,。
　　4.混合動力CVT傳動系
- V6 Q; v9 Z, b( E+ ]　　CVT將承擔帶有飛輪儲能裝置的混合動力傳動系設(shè)計中的重要角色,。采用CVT傳動系的混合動力汽車的油耗有可能減少30%，排放有可能降低50%,。
　　CVT的應(yīng)用
　　1987年,，日本Subaru把裝備CVT變速器的汽車投放市場，獲得成功,。隨著技術(shù)的發(fā)展,，能源危機引發(fā)全球性的節(jié)約能源和環(huán)境保護意識的提高，在總結(jié)第一代的CVT的經(jīng)驗基礎(chǔ)上,，開發(fā)出了性能更佳，扭矩容量更大的CVT,。當前,，全世界各大汽車廠商為了提高產(chǎn)品的競爭力，都大力進行CVT的研發(fā)工作�,，F(xiàn)在Nissan,、TOYOTA、Ford,、GM,、AUDI等著名汽車品牌中，都有配備CVT變速器的轎車銷售,，全世界CVT轎車的年產(chǎn)量已達到近50萬輛,。有一點值得注意的是，裝備有CVT的汽車市場，由最初的日本,，歐洲,，已經(jīng)滲透到北美市場，因此無級變速汽車是當今汽車發(fā)展的主要趨勢,。
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從CVT變速器的原理與應(yīng)用實踐來看,，應(yīng)該說都沒有什么大問題，要解決的問題是：第一解決大扭矩問題,。第二是解決鏈金屬帶的高速抖動問題,。第三是解決耐用性與傳動效率的問題。
% |  m+ m( D- d0 N/ L# l        而從樓主的論點“既然改變半徑r能做到大功率,，那么改變力F也能做到大功率,，如果能做到恒功率下改變力F與半徑r兩者的共同變化（采用機械方式，非液壓等）,，將來的CVT技術(shù) 既可大功率輸出,，又可做到高效率輸出�,！眮砜�,，對公式的概念存在理解上的問題：功率的計算公式?jīng)]有問題，他只是說明改變F,、r,、ω會改變功率P,由此引申出的“既然改變半徑r能做到大功率，那么改變力F也能做到大功率”我認為是理解錯了,。加大r與F是需要大的功率,，而不是由此產(chǎn)生了功率。另外,，效率與這個公式無關(guān),。

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現(xiàn)在用DCT 了

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首先感謝二位對F與r的關(guān)系存在達成的共識。
7 w# k" w5 `# B6 W. _/ @& v5 D! d有關(guān)TRIZ理論或矛盾,，回答是,，不是先有TRIZ理論和哲學才有的減速器。
, E# n0 V4 ?7 m/ G) E* Y7 V4 j7 Q有關(guān)所謂的CVT技術(shù),，好像把英國人的IVT技術(shù)漏掉了,，雖然IVT技術(shù)也是CVT技術(shù)的一種，但它是用潤滑油來傳遞扭矩,，與現(xiàn)有的CVT技術(shù),，靠摩擦傳遞扭矩有很大的不同，應(yīng)該介紹一下,。另外,，CVT的本質(zhì)是什么，沒說清。
CVT的本質(zhì)是什么,？從理論上講有兩種：
4 ^1 C4 F+ I+ H6 z( b4 { 一種是現(xiàn)有的CVT理論,，CVT的本質(zhì)是，恒功率下,，恒動力源角速度ω下（注意,，是兩個參數(shù)不變），通過改變r 來獲得不同的推力F（注意,，是一個r 變）,，也獲得不同的速度。
( T' r1 j4 C# A( E/ L( w 第二種是有關(guān)批判中力F與半徑r兩者的共同變化理論,，CVT的本質(zhì)是,，恒功率下，恒動力源角速度ω下,，通過改變r 和F來獲得不同的速度（注意,，是r 和F兩個參數(shù)變）。
有關(guān)“加大r與F是需要大的功率,，而不是由此產(chǎn)生了功率”是能量守恒的問題,，這里不談。
7 w9 I2 ~5 y9 x: M8 j由第二種F與r兩者共同變化理論,，這里引申出一個問題,，就是我們沿用已久的〈機械原理〉理論，翻開各種版本的〈機械原理〉理論,，到目前為止,，各種輪系都是r“單性繁殖”的產(chǎn)物，既然F與r的關(guān)系存在,，為什么就不存在F與r兩者共同變化的輪系,，實際上現(xiàn)實中有這種例子，如,，汽車差動輪系,，當有大的阻力時，差動輪系仍然保持輸入的速度不變,，大的阻力是外界的變化，但它已經(jīng)加入到輪系當中,，只要找出對應(yīng)的F,，就可建立F與r兩者共同變化的輪系，以彌補非顯而易見的〈機械原理〉理論缺失,。
實際上,，我們已走到了問題的邊緣，〈機械原理〉理論缺失的彌補將會給齒輪這種機械基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)帶來深遠的影響，如,，本論壇正在討論的“無齒輪減速器”,，相信，高效（改變r有嚙合損耗,，改變F沒有）重型CVT技術(shù)也會不遠了,。

貌似忠良

相生相克
# ]3 H. Y$ t5 s7 g. x# |相對的，一個變化,，另一個肯定要與之應(yīng)變化,，才能導致結(jié)果的穩(wěn)定

yifande

幾位搞汽車變速器嗎？大家看看是不是只有日本鬼子在猛勁搞CVT,？
) D" j! i1 q/ H9 W) s單靠摩擦要傳遞2000Nm以上的扭矩不是哲學可以解決的,！

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討論該主題的目的，就是從〈機械原理〉理論上建立一種輪系,，用一種純機械的方法,，解決大扭矩的傳遞和高效率的無級變速；也希望大家深入地考慮該問題解決的途徑有幾條,。

smmcppp

對有關(guān)“批判”的討論在這里感謝本論壇版主,，以及關(guān)心該話題的同行們，有關(guān)無級變速和無齒輪減速器發(fā)兩個帖子：
   1,，變速器驅(qū)動橋合成一體實現(xiàn)無級變速CVT （原理圖）
! ?& q9 B! g$ x; a3 }- F      2,，非齒輪減速機---齒輪減速器的綠色革命
) H# F; Y- N5 e: k' w8 z  `  p  有所保留，請諒解,，希望與感興趣的朋友深入交流合作,。