CVT變速機(jī)構(gòu)的問題所在（上）

甘新堯

　　可以無級(jí)變速的汽車很誘人，但是無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)功率不高，部件又容易損壞。為什么會(huì)有這些缺點(diǎn)？能不能克服？下面我試圖分析一下，看能不能令大家滿意。
這類無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部分是主、從輪組都有一對(duì)相對(duì)安置的帶輪（又稱錐盤、錐形輪），兩對(duì)帶輪共同夾著一條橫截面為V形的傳送帶。汽車變速時(shí)通過改變每對(duì)帶輪兩輪間的相對(duì)位置（此大彼�。�，來改變傳送帶與每對(duì)帶輪的嚙合半徑（此小彼大），從而改變其輸出的變速比。
% V& G0 ~* W1 B: _6 I　　本文要闡述的問題只和傳送帶與帶輪的的嚙合情形有關(guān)，據(jù)此，我畫出了這類無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的示意圖。為簡(jiǎn)單起見，我在闡述時(shí)只著眼于示意圖的左邊，反正右邊的狀況與左邊的相對(duì)應(yīng)，講清了左邊就等于講清了右邊。我們?cè)趥魉蛶?/font>D上的左邊選取兩條傳送周長(zhǎng)，主動(dòng)帶輪A與之接觸的兩個(gè)圓周是A1、A2，從動(dòng)帶輪B與之接觸的兩個(gè)圓周是即B1、B2，從而推演相應(yīng)的算式：

甘新堯

　　如該圖所示，設(shè)主帶輪A的轉(zhuǎn)速為Na，其A1的長(zhǎng)為L(zhǎng)a，A2的長(zhǎng)為L(zhǎng)a-c（c為兩處圓周長(zhǎng)之差，下同）；設(shè)從帶輪B的轉(zhuǎn)速為Nb，其B1的長(zhǎng)為L(zhǎng)b=，B2的長(zhǎng)為L(zhǎng)b-c。
為使汽車變化著不同的行駛速度，帶輪A、B上與傳送帶D的接觸位置是變化著的，因而A1、B1、A2和B2的長(zhǎng)也是變化著的（當(dāng)然A1與A2、B1與B2的圓周長(zhǎng)之差是恒定的），帶輪A、B的轉(zhuǎn)速同樣是變化著的。帶輪A、B的轉(zhuǎn)速與A1和A2或B1和B2的關(guān)系如以下公式：
4 t$ t( \; T9 e0 U3 ~* ~1 i& ANa/Nb=Lb/La      Na/Nb=(Lb-c)/(La-c)
* }- E% R( W- g& y. ]5 @3 }+ u* v% j　　如果某一汽車速度使帶輪A、B的轉(zhuǎn)速相同，那么A1與B1、A2與B2的長(zhǎng)也是相同的，即
Na=Nb       Lb=La       (Lb-c)=(La-c)
" A& R6 }9 ]! J& y3 j; V& sLb/La=Na/Nb=1     (Lb-c)/(La-c)=Na/Nb=1
# E7 e( T# m/ t2 E+ Q9 e所以Lb/La =(Lb-c)/(La-c)就是正常不過的了。此時(shí)無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)功率不會(huì)不高，也不會(huì)損壞部件。但是這樣的情況很少有，大多數(shù)情況是帶輪A、B的轉(zhuǎn)速并不相同，A1與B1、A2與B2的長(zhǎng)也就不相同，即
" e$ {% o1 M# P, [6 Z/ GNa≠Nb       Lb≠La
+ @7 f) @% R9 [: w因而此時(shí)Lb/La與(Lb-c)/(La-c)不可能是同比關(guān)系。然而從公式Na/Nb=Lb/La和Na/Nb=(Lb-c)/(La-c)卻推導(dǎo)出Lb/La =(Lb-c)/(La-c)，這就很荒謬了。
　　上面的闡述可能還有人沒弄明白，我們還可以探討從傳送帶與每對(duì)帶輪接觸之處線速度狀況。同樣是上面一幅示意圖，同樣在傳送帶D上的左邊選取兩條傳送周長(zhǎng)D1、D2，同樣是主動(dòng)帶輪A與之接觸的兩個(gè)圓周為A1、A2，從動(dòng)帶輪B與之接觸的兩個(gè)圓周為B1、B2，設(shè)帶輪A的轉(zhuǎn)速為Na，其A1的長(zhǎng)為L(zhǎng)a，A2的長(zhǎng)為L(zhǎng)a-c；設(shè)帶輪B的轉(zhuǎn)速為Nb，其B1的長(zhǎng)為L(zhǎng)b= Na/Nb•La，B2的長(zhǎng)為L(zhǎng)b-c=Na/Nb（La-c）。我們看一看上列各處線速度及其傳遞情況（為便于理解，先假定傳送帶D與帶輪A、B的接觸在傳遞線速度時(shí)為靜止磨擦）：A1處線速度為Na•La，通過傳送帶D上的D1以同線速度傳遞至B1處，即B1處線速度為Nb•Lb =Na•La，在帶輪B上以同轉(zhuǎn)速傳遞至B2處，B2處線速度為Nb (Lb-c)=Nb (Na/Nb•La-c)= Na•La-Nb•c；A1處的線速度仍為Na•La，在帶輪A上以同轉(zhuǎn)速傳遞至A2處，A2處線速度為Na (La-c)= Na•La-Na•c，此線速度傳遞至傳送帶D上的D2處，即D2處線速度為Na•La-Na•c，而D2處又同時(shí)與帶輪B上B2處接觸，可B2處線速度卻為Na•La-Nb•c，因?yàn)镹a≠Nb，所以Na•La-Na•c≠Na•La-Nb•c，即接觸著的D2與B2各以不同的線速度運(yùn)動(dòng)著，故處于滑動(dòng)磨擦狀態(tài)。當(dāng)然，處于滑動(dòng)磨擦狀態(tài)的不可能只是D2與B2的接觸處，大家可以舉一反三。
1 o/ N" [3 d. w# S& E# h4 q9 n　　實(shí)際上，CVT變速機(jī)構(gòu)的傳送帶上只有兩條幾何意義上的線與左右兩邊的主、從帶輪真正嚙合（姑且稱為“有效傳送線”，具體位置視傳送帶和主、從帶輪的材質(zhì)、工藝等情況不同而不同），其它與帶輪接觸的部分都呈打滑狀態(tài)。這種打滑不僅不能有效傳輸動(dòng)力，還有可能阻礙動(dòng)力的傳輸，并且極易損壞傳送帶和帶輪。與“有效傳送線”距離越大，打滑程度越重。因此，傳送帶越寬，動(dòng)力傳輸就越糟，損壞越重。
2 F& K% n8 Y& \2 T& @- K9 C3 j　　也許我說的情況專業(yè)人員都知道，我孤陋寡聞了。