高转速条件下镁合金金属带力学特性及摩擦磨损性能分析
发布时间：2021-07-09 01:09
为了响应时代号召,解决因燃油汽车带来的环境污染、全球变暖以及能源短缺等问题,我国大力推进电动汽车的研发与发展。金属带式无级变速器（CVT）具有良好的经济性、动力性及舒适性等优点,非常符合电动汽车节能环保的要求。高转速条件下,CVT金属带的离心力增大,会影响其传动效率。针对此问题,本文提出用镁合金材料替代CVT金属片的方法,对高转速条件下CVT镁合金金属带力学特性、磨损寿命等进行了相关研究。主要完成了以下工作内容:1、论述了CVT的传动机理与核心零部件,并推导出了金属带的传动几何关系。分析了高转速对金属带离心力的影响,在考虑离心力的基础上,对CVT金属带进行受力分析,建立了力学分析模型。通过计算,得出了不同速比、转速对推挤力、张力以及轴向力的影响。2、利用Solidworks软件建立了CVT三维模型,并利用ANSYS仿真软件对其进行仿真分析。通过仿真得到了不同转速、速比及转矩对镁合金金属片应力分布、应变分布及侧面接触应力分布的影响,结合磨损与应力之间的关系,得出不同转速、速比以及扭矩对镁合金金属片磨损程度的影响。3、对AZ91D镁合金试样做了磨损实验,用实验验证了镁合金材料耐磨性较差的特...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CVT结构图
湘潭大学硕士学位论文8金属带是一个组合件，位于固定锥轮和移动锥轮之间，主要由若干金属片和两组钢带环组构成，如图2.2所示。图2.2金属带组件钢带环有两个主要作用：一是引领金属片运动，二是承当带环张力[50]。带环是由9~12层厚约0.18mm的单层带环叠加而成的，这是由于CVT金属带在传动过程中会产生较大的弯曲应力，严重影响了金属带的使用寿命，若将多层带环叠合起来视为一体，可以减小金属带的弯曲应力，从而延长了其使用寿命。采用内外嵌入式的方法将相邻两层带环套合在一起，且两层之间形成过盈配合，即下层的带环的外径要略大于上层的带环的内径。这样既能减小每层带环间打滑的概率，减小各层带环间相互摩擦而生成的损失，也可以让所有带环受力一致，从而使得CVT的牢固性、强度等性能得到改善。带环对材料要求非常高，需要具备非常高的韧性，能承受得起1~1.5亿次循环弯曲，所以厂商在选择带环材料时，要求十分严格。而且，需确保两层带环的应力差不超过30~60MPa，否则，CVT在工作时，其金属带很容易被破坏，从而影响到CVT的使用寿命。(2)金属片金属片是金属带的核心零部件，整条金属带大概有280片金属片，金属片鞍面与带环组内侧相切，均匀的排列在带环内侧表面。金属片上部凸起处为导向器，与之对应的则是后面的凹槽，当相邻两个金属片紧密排列时，导向器与凹槽正好匹配，从而防止金属片在传动时发生径向移动。由于CVT主要依赖推挤力来传递动力，所以，金属片的厚度与CVT的传动效率成正比，金属片越薄，CVT传动效率就越高。同时，为了使CVT金属带在传动时更加平稳、顺畅，一般情况下，金属片的厚度为2mm。金属片的刻痕是起到破坏油膜的作用，增大金属片侧面与锥轮工作面之间的摩擦系数，提高其摩擦力。一些相关文献表明，对金属
湘潭大学硕士学位论文9图2.3金属带结构(c)带轮带轮作为CVT的另一主要零部件，主要由固定锥轮和移动锥轮两部分构成，见图2.4。一般情况下，两带轮的一侧连接液压缸，另外一侧连接变速箱体。其中，将两带轮的固定锥轮与带轮轴固定为一体，移动锥轮与固定锥轮同轴，在力的作用下，移动锥轮与轴做同步旋转运动，并且沿轴向移动。视两带轮的中心距为常数，恒定不变，视金属带长度为刚体，通过控制移动锥轮沿轴向移动来连续地改变两带轮的工作半径，控制传动比，从而实现无级变速。图2.4带轮结构图2.2金属带式CVT运动学分析2.2.1金属带式CVT的基本几何关系CVT在传动时，两带轮之间的中心距是固定的，且在工作环境下，金属带的伸长可忽略不计，通过控制移动锥轮沿轴向运动，从而改变带轮工作半径的大小，使得CVT的速比发生变化。当CVT的速比发生改变时，工作半径、包角会随着速比改变而变化。因此，工作半径、包角以及速比之间的数学关系为金属带受力分析提供了理论基矗由于CVT金属带的结构特别，金属带式CVT所具有的几何关系，见图2.5。根据图2.5所示的几何关系，金属带被划分为下面四个区间，即包角段ab、直线段bc、包角段cd以及直线段da[51]。
本文编号：3272701
【文章来源】：湘潭大学湖南省
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CVT结构图
湘潭大学硕士学位论文8金属带是一个组合件，位于固定锥轮和移动锥轮之间，主要由若干金属片和两组钢带环组构成，如图2.2所示。图2.2金属带组件钢带环有两个主要作用：一是引领金属片运动，二是承当带环张力[50]。带环是由9~12层厚约0.18mm的单层带环叠加而成的，这是由于CVT金属带在传动过程中会产生较大的弯曲应力，严重影响了金属带的使用寿命，若将多层带环叠合起来视为一体，可以减小金属带的弯曲应力，从而延长了其使用寿命。采用内外嵌入式的方法将相邻两层带环套合在一起，且两层之间形成过盈配合，即下层的带环的外径要略大于上层的带环的内径。这样既能减小每层带环间打滑的概率，减小各层带环间相互摩擦而生成的损失，也可以让所有带环受力一致，从而使得CVT的牢固性、强度等性能得到改善。带环对材料要求非常高，需要具备非常高的韧性，能承受得起1~1.5亿次循环弯曲，所以厂商在选择带环材料时，要求十分严格。而且，需确保两层带环的应力差不超过30~60MPa，否则，CVT在工作时，其金属带很容易被破坏，从而影响到CVT的使用寿命。(2)金属片金属片是金属带的核心零部件，整条金属带大概有280片金属片，金属片鞍面与带环组内侧相切，均匀的排列在带环内侧表面。金属片上部凸起处为导向器，与之对应的则是后面的凹槽，当相邻两个金属片紧密排列时，导向器与凹槽正好匹配，从而防止金属片在传动时发生径向移动。由于CVT主要依赖推挤力来传递动力，所以，金属片的厚度与CVT的传动效率成正比，金属片越薄，CVT传动效率就越高。同时，为了使CVT金属带在传动时更加平稳、顺畅，一般情况下，金属片的厚度为2mm。金属片的刻痕是起到破坏油膜的作用，增大金属片侧面与锥轮工作面之间的摩擦系数，提高其摩擦力。一些相关文献表明，对金属
湘潭大学硕士学位论文9图2.3金属带结构(c)带轮带轮作为CVT的另一主要零部件，主要由固定锥轮和移动锥轮两部分构成，见图2.4。一般情况下，两带轮的一侧连接液压缸，另外一侧连接变速箱体。其中，将两带轮的固定锥轮与带轮轴固定为一体，移动锥轮与固定锥轮同轴，在力的作用下，移动锥轮与轴做同步旋转运动，并且沿轴向移动。视两带轮的中心距为常数，恒定不变，视金属带长度为刚体，通过控制移动锥轮沿轴向移动来连续地改变两带轮的工作半径，控制传动比，从而实现无级变速。图2.4带轮结构图2.2金属带式CVT运动学分析2.2.1金属带式CVT的基本几何关系CVT在传动时，两带轮之间的中心距是固定的，且在工作环境下，金属带的伸长可忽略不计，通过控制移动锥轮沿轴向运动，从而改变带轮工作半径的大小，使得CVT的速比发生变化。当CVT的速比发生改变时，工作半径、包角会随着速比改变而变化。因此，工作半径、包角以及速比之间的数学关系为金属带受力分析提供了理论基矗由于CVT金属带的结构特别，金属带式CVT所具有的几何关系，见图2.5。根据图2.5所示的几何关系，金属带被划分为下面四个区间，即包角段ab、直线段bc、包角段cd以及直线段da[51]。
本文编号：3272701
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