CVT变速箱的设计生产工艺研究

叶健

摘要： 汽车工业是一个国家的经济发展的重要基础，它对国民经济的增长起着越来越大的作用。变速器的种类繁多，其中包括有齿轮传动、蜗轮蜗杆运动，还有直接离合器。本文主要研究了CVT变速箱的设计与制造，并结合参考资料，对各种不同的设计方案进行比较，最终选择出最优的方案。

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.

关键词： CVT变速箱;设计;生产工艺

Key words： CVT gearbox;design;production process

中图分类号：U466                                      文獻标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）23-0028-02

0  引言

变速箱作为汽车的核心传动部件，它是由齿轮、轴和输出轴组成的一个整体，主要用来改变发动机的转矩和转速，使其在不同的工作状况下以较高的速度运转，并保证有良好的舒适性。因此对它的生产研究是一种动态的调整，需要结合多种工艺共同探究。

1  CVT变速箱的生产工艺理论研究

在汽车的研发和制造过程中，变速器的设计是非常重要的一个环节，对整个的生产成本有着很大的影响作用，所以需要对其进行理论上的分析研究。在这一方面，国外研究的比较早，国内起步的时间相对来说比较长，但是发展的速度很快，目前已经取得了一定的成果并且具有了一些成熟的技术方案。

目前，变速箱分为两种，一种是手动变速箱，操作比较复杂，但是机械效率较高，另一种是自动变速箱在驾驶上比较舒适，安全性好，但是经济性较差，CVT指的是Continuously Variable Trans-mission，直接翻译就是连续可变传动，顾名思义就是没有明确具体的档位，类似自动变速箱，但是却不完全等同，因为CVT速比的变化是连续的，因此动力传输持续而顺畅，无级调速范围广，可以满足不同车型的需要。在机械变速箱中，变速箱主要由传动轴、输出轴以及中间联轴器三部分组成，其中又可以分成直接档和斜齿轮档。直齿圆柱行星排的直齿锥侧啮合套与斜齿锥齿轮啮合，通过斜齿轮的啮合传递动力。因为直齿锥齿轮的工作环境较好，容易获得良好的使用性能，因此得到广泛的应用;而对于不经常发生换挡的低转速的货车或者发动机，为了避免换挡时造成的冲击导致的噪声增大，通常采用的方法为加装倒车桥来解决。

2  CVT变速箱的生产工艺问题

2.1 前轴的考虑等级优先

在汽车起步的初期阶段，由于发动机的输出功率较低，所以需要采用变速器来改变油门的传动比，但是随着车速的提高和行驶条件的改善，以及燃油的减少等因素，使变速箱的结构变得复杂，体积也随之增大，因此在最初的设计时，为了降低成本，增加档位的选择上，一般都会优先考虑前轴。

2.2 高级车与变速箱尺寸不符

因为后轴的转速变化比前轴的低一档，而变速箱的档位又是根据后轮的速度决定的;而且，当后轮的转矩减小到一定程度时，就会导致变速箱的尺寸变大，这对高档车的使用带来了不利的影响;同时，也使油门的散热能力下降，从而使油耗增多。

2.3 主减速比分配不匀

在车辆的整个运行过程中，除了要保证每个驱动桥的动力性和经济性，还必须要确保其可靠的传递方向，即通过控制不同的主减速比，来实现对其的合理分配，但与此同时，也应该注意主减速器的质量问题。

3  CVT变速箱的设计生产工艺研究

3.1 CVT变速箱设计要求

由于汽车在行驶的时候，会遇到各种复杂路况，比如弯道、离合器、变速箱等，所以对变速箱的设计有以下几点要求：

①尽量满足车辆的使用性能。在实际操作中，如果不需要改变齿轮的结构参数，只需更改传动比就能实现，那么就必须要对变速器的总成进行相应的调整和改进。②尽可能的减少磨损。因为在相同的情况下，变速箱对于不同的车型来说，所承受的功率也是不一样的;但是当转速较高时，变速箱不仅要消耗较大的转矩，而且还容易损坏，为了避免这种现象的发生和降低其产生的热量损失，应该采用多档位的方式来提高发动机的输出转矩。③保证驾驶者的安全与平稳。驾驶员操纵的好坏直接影响到了档位的选择以及车速的控制精度。

3.2 CVT变速箱的模具改进

针对前面提到的变速箱装配工艺中出现的问题，以及在今后的研究中，需要对CVT变速箱行改进。在压铸模中，分型面的选择一般需要保证开模后铸件留在动模侧方便顶出，所以，在模具设计的过程当中，需要借助滑块来进行压铸件的成型，这样才能够在产品的内部结构脱出过程当中形成一定的脱模斜度，最终保证冷却系统的设置，可以帮助模具的整体温度得到更好的控制室的内部的热量，达到一个动态平衡的状态。

在模具制作过程当中，要以压铸工艺设计基础作为基础的理论，才能够选择压铸工艺参数进行实验，探究其最佳模具的预热温度，浇注温度和冲头速度，在进行设置过程当中，可以从低到高，从140，160，180逐渐上升到220摄氏度，因为模具的预热温度对于产品的品质有着直接的影响，如果模件品质较好，而模具设置温度过低，铸件就会由于收缩应力大，产生裂纹;而温度过高，就会造成生产节拍拖沓，降低生产效率。因此，在模具改进过程当中，要匹配不同的车型进行温度的设定，选择不同尺寸的模具进行压膜工，在合适的浇注温度下进行实验。

3.3 设计CVT变速箱的经济考量

作为变速箱的重要零件，在变速箱中的主要作用是保证汽车在行驶过程中的动力传递的可靠性和稳定性，以及提高变速器的效率和使用寿命。由于目前市场上的车型较多，而且有的产品质量要求高，因此必须对其进行改进，以满足不同的车况需求。出于这两点原因，最终CVT的变速箱围绕油耗，进行节能设计，因为人们对于驾驶舒适度的追求越来越高，而燃油消耗也是造成油耗的一个很关键的原因，尤其是在高速的车身上，需要更多的节能环保的润滑剂，因而要采用更加合理的齿轮结构，使发动机的功率达到最大化，减少油的损耗来减小变速箱的尺寸等。改善换档效果。为了使换挡的有效性得到很大的提升，并且能够实现良好的操作环境，就要加强换档的力度与精度，同时还要考虑到经济性。

3.4 工艺参数的确定

CVT变速箱在汽车行业得到了广泛的应用，主要原因是由于它的传动比的变化是随着车速的提高而不断的增大或者减小，从而使发动机的功率和扭矩都有所增加。工艺参数的确定主要包括以下几点：

①生产纲领：生产的车型必须要考虑到不同的工况，而且还要保证其在整个的操作过程中都有一个合理的数值范围。②工件的尺寸和形状：因为汽车行驶速度的提高以及轮胎气压的变化，会使其质量也发生相应的改变;同时由于发动机的功率也会随之而变大，所以需要根据实际的情况来对气缸的大小进行适当的调整;还有就是在对变速器的传动比的选择上，要尽可能的减小阻力，这样可以减少噪音的产生;最后，还应该注意的是，还应尽量避免尖利的现象，或者是尖角的问题，从而造成损坏。③动力性：对于变速箱的设计来说，最重要的一点便是要确保它的工作性能良好，并且它的使用寿命长，能够满足驾驶员的要求并能正常的操纵等。

3.5 生产线注意事项

由于CVT变速箱在汽车行业中的发展时间并不长，但是却有很多的优点和长处，比如在换挡过程中可以自动的进行调整换挡效率高，使用寿命较长，成本低等。所以现在的主流车型都选择了CVT变速箱，它具有结构简单，操作方便，容易保养等优点。在设计过程中，需要注意：

①在汽车发动机生产企业中，为了提高生产率，需要对生产线进行优化。在实际的生产过程中，由于各种原因，可能会出现一些不理想的情况发生，比如说，生产线不能满足工艺需求，导致生产效率降低，成本增加，质量无法保证等。②生产线的设计和制造要与公司的整体发展战略相一致，要有长远的眼光来看待，从产品结构、技术方案、工艺流程等方面出发制定出符合当前市场的最佳组合。③在对零部件的加工和装配时，要考虑到零件的耐磨性，减少磨损，防止损坏。如果是长寿命的材料可以使用，但也得避免因为长时间的摩擦造成的影响;对于长寿命的零件最好选择专用件，这样不仅能节约时间，还能达到很高的效果;同时，还应该注意润滑油的清洁度，以确保油温正常，使驾驶员有充足的动力去适应这种变化，从而更好地工作。

3.6 一体化铸造车身应用

特斯拉的新专利提出一体化铸造技术，这种技术主要指的是通过多项压铸机，从而建设出一个具有车辆覆盖件的模具，這种模具能够大幅度提高生产是原本的配件重组，变成零部件的集约化设计和铸造，因此，一体化铸造车身能够在生产率方面，降低零件的生产配送和组装任务。

目前，特斯拉在mode y车型的一体铸造技术过程当中，已经进行了生产内容的重大改善，但是仍然存在一定的不足，而我国要想发展一体铸造技术结合CVT变速箱进行升级，就需要摆脱传统车企的内容。传统车企的车架是由几十个小的钣金冲压件组成，但这种冲压件在模具中进行切割，然后再进行焊接，使得连接处难以承担高压，而且在简单焊接过程当中，车辆的刚性会有所损失，所以，一体化铸造技术要想两个方向进行发展，首先是需要进行高温注压，在高温压模过程当中，针对复杂的形状和型腔零件等进行不同温度的补助，这样才能够用全新的铸造单体来进行插销部件和车身。其次是要充分利用现有的工艺，针对CVT变速箱等为代表车辆重要组成件进行配置处理，让一体化车身的粗加工和精细加工区分开来，从而能够在工序上做到同步完成。

4  结论

本论文主要是对CVT变速箱的关键零件的设计以及其工艺分析，对其进行优化设计，从而提高CVT变速箱的性能和经济性。在这里以汽车的总成的出发点，对CVT变速箱的技术现状和发展前景做一个简单的介绍;通过了解它的工作原理，然后根据实际的情况选择合适的方法来确定所需要的零部件材料，并提出一些建议。

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