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CVT国产金属带传动性能及失效机理的研究

李磊  
【摘要】: 金属带是金属带式无级变速器的主要部件,金属带的性能和寿命直接影响到无级变速器的动力性和可靠性等性能,对金属带的研究至关重要。本课题来源于重庆市科委攻关项目——“金属带无级变速传动关键技术研究”(项目编号:CSTC.2005AB6019),本课题的主要研究内容是:对由我校研制的金属带的传动性能研究和对失效件失效机理的研究。研究取得了一定的进展。 首先改进了原CVT试验箱的结构,并安装调试了CVT试验箱。参考国内外高校和企业研究变速器时采用的实验设备的组成和结构,完成了实验台的搭建。经过运转测试表明实验台具备完成试验的能力。 为了确定传递最大转矩工况所需合适的夹紧力,本文对金属带的传动效率展开了试验研究。设计了效率试验方案,通过试验得到了滑动率与传动效率的关系。与国外研究对比表明:效率试验方案具有可行性。试验得到了本实验台夹紧力的极限范围,研究了当量摩擦系数与转矩比的关系,分析了当量摩擦系数不能直接应用的原因。进而研究了极限传动比下的效率与转矩比的关系,得到了在本实验台试验条件下,工况为极限传动比,夹紧力为2.1Mpa时,金属带可传递的最大转矩值。并确定了本实验台传递最大扭矩128N?m,最合理的夹紧力为2.2Mpa。 采用光学显微镜、扫描电镜,对试验中出现的失效件进行了失效分析。通过宏观断口分析判断一级断裂模式为脆性断裂,而且发现了摩擦片断裂源位置和裂纹扩展途径。通过微观断口分析,确定断口为沿晶分离断口。对事故工况进行了受力分析,通过计算得出了摩擦片在最危险处的应力值。采用Abaqus对有限元模型进行强度分析,得到了摩擦片的结构应力在该工况下的分布规律。印证了断口分析的结论。推断出此次失效是由于夹紧力不足导致的打滑引起的。总结得出了金属带失效形式有摩擦片断裂、钢环断裂,钢环变形,带轮划伤、带轮与摩擦片胶合。 关于金属带寿命的研究是国产金属带使用推广前急需开展的基础性工作。通过检验钢环疲劳试验数据,确认了钢环寿命符合对数正态分布;估计得到了分布函数参数,以及钢环的可靠寿命表达式。并以此为依据,制定了金属带寿命试验方案,为后续研究奠定了一定的基础。


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