一种新型类球面无级变速器的接触传动分析及结构优化设计

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1、硕士学位论文一种新型类球面无级变速器的接触传动分析及结构优化设计作者姓名潘鑫学科专业力学指导教师曾庆敦所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年6月AnalysisofcontacttransmissionandoptimumstructuraldesignforanewballtypeCVT(BVT)A Dissertation Submitted for the Degree of MasterCandidate：PanXinSupervisor：Prof.ZengQingdunSouth China University of Technology Guangzhou, China分

2、类号：学校代号：10561学号：2013020105257华南理工大学硕士学位论文一种新型类球面无级变速器的接触传动分析及结构优化设计作者姓名：潘鑫指导教师姓名、职称：曾庆敦教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：力学研究方向：航空航天与动力学论文提交日期：2015年06月09日轮文答辩日期：2015年06月06日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：刘济科委员：汤立群刘逸平蒋震宇王炯华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或

3、撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：处辽年V月《日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外)；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：密，在____年解密后适用本授权书。4保密，

4、同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以方框内打“V”）作者签名：k八曰期：沐指导教师签名：日期：作者联系电话：摘要近年来，随着地球环境问题日益恶化，能源储备日渐消耗，“低碳、环保”，“可持续发展”逐渐成为了当代世界发展的两大主旋律。为缓解汽车尾气排放对环境的压力，响应全球对节能减排的号召，发展高燃油效率、低排放的汽车无级变速传动系统已成为当今汽车行业的重点研究内容之一。本课题组在以前的学者研究内容的基础上，提出一种新型牵引式类球面无级变

5、速器（Ball type traction continuously-variable-transmission，简称BVT）。本文主要对BVT工作原理进行分析，重点研究其传动接触运动，并提出几种适用于后期BVT研发设计的计算方法，本文的研究内容可作为该变速器后续研发的理论基础。本文完成的主要研究工作如下：（1）阐述了当前国内外关于牵引式无级变速器的研究现状及发展趋势。（2）详细介绍了BVT的变速机构、自动加压机构、调速机构等主要部件及其工作原理，给出了名义传动比的定义，并确定了BVT调速扭矩的计算方法。（3）推导了自动加压机构所产生的接触压力的计算方法，定义了BVT的传动系数，指出BVT具

6、有稳定传动的优势。根据赫兹理论推导出接触点的应力分布无量纲计算公式，并运用MATLAB设计了一种求解BVT接触应力分布的数值解法，利用该数值计算方法结合有限元数值模拟讨论了部分结构参数对BVT接触应力的影响。（4）本文运用传统摩擦理论对BVT的相对滑动、接触点自旋运动等进行了研究，推导出负载情况下BVT接触点的自旋角速度、滑动率、功率损失及摩擦效率等体现变速器传动性能物理量的数学表达式。以海马M3 CVT车型路测数据为基础，建立了BVT整车模拟工况的模型，并以此为基础讨论了部分参数对滑动率及摩擦效率的影响。结果表明：BVT具有低滑动率，高传动效率的特点。（5）根据本文部分参数对滑动率及接触应

7、力影响的讨论结果，以接触应力及滑动率为优化目标对变速器的主动轮球面半径及过渡轮圆弧半径进行优化。对比分析三种不同的轴承安装方案，确定最终仅在主被动轮端面安装轴承的方案，并针对该方案优化了输入轴尺寸。关键词：无级变速器；摩擦传动；滑动率；接触应力；结构优化设计IAbstractIn recent years，withthe environment getting worseand the resources r