本站原创【摘 要】本文给出了一种新型无级变速器.变速器是汽车传动系中最主要的部件之一,是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置,用于发挥发动机的最佳性能.变速器可以在汽车行驶过程中,在发动机和车轮之间产生不同的变速比,通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下.变速器的发展趋势是越来越复杂,自动化程度也越来越高,自动变速器技术改革将是未来汽车发展的主流.
【关 键 词】汽车变速器；阿基米德螺线
目前车用变速器：1）MT（手动变速器）2）AT（自动变速器）3）AMT（手自一体变速器）4）CVT（无级变速器）5）DCT（双离合器变速器）最为普及的AT和AMT的问题在于：第一,对速度变化反应较慢；第二,油耗高,传动效率低而且变矩范围有限；第三,机构复杂,修理困难；第四,制造成本高,昂贵；第五,如果汽车因蓄电池缺电不能启动,不能用推车或拖车的方法启动.
MT是一种最原始的变速器,变速范围有限.
一、风力发电机变速器
迄今为止,人类利用风能进行发电的唯一有效地方法是把风能变成机械的转动动能,由机械转动的动能驱动发电机进行发电.之所以说这是人类进行发电的唯一有效的方法,是因为现有的发电机都是旋转式的.因此,把风能转变成机械的转动,是风力发电之首先的、唯一的、重要的一步.而这又恰恰是我们人类最没有解决好的一步,因为风力不是恒定的,是每时每刻都在变化着的,而发电机要发出参数稳定的电力的首要条件就是转子转速的基本稳定,如何把变化的风力转换成比较稳定的、可驱动发电机转子稳定旋转的机械转动,几十年来这个问题几乎没有得到实质性的解决,已经成为制约风力发电行业发展的瓶颈问题.
增速器是风力发电机组的重要组成部分,它承担了调速、改变运动形式、动力和运动的传递和分配等功能.目前所采用的有级变速器,不能完全有效地承担这些功能,需要用其它设备进行补充,比如“变浆距调节技术”、“频率调整技术”、“滤波技术”和“发电机的变速恒频发电技术”等等.由此,造成了风机结构的复杂化和成本的上升.尽管风机的结构越来越复杂,但是对提高风机的能量转换效率所起的作用却极其有限.
能够在较大风速范围内,以稳定速度输出动力的无级变速器,将是有效地解决风机目前所面临问题的最佳选择.
现有带式CVT的优劣：
原理：通过液压泵和加紧机构,来改变金属带和带轮之间的传动比.
优点：技术先进、性能优良、成本降低（比AT成本低20%左右）、节约能源、减少污染、驾乘安全性高、环保（排放降低10%以上）、节能（节约燃油15-20%）.这些优点已经被FZ等专业变速器公司的试验所验证.
缺点：第一,内部消耗功率太大（原因一,液压泵和夹紧机构的能量损失,原因二,金属带与带轮之间的摩擦）；第二,传递的功率有限,不适用于传递大功率的场合（如风力发电机、载重汽车）,严重限制了其应用范围.
二、R-CVT新型无级变速器
1.R-CVT发展历程
1989-2006R-CVT理论设计与验证政协副主席、科技部长万刚教授亲自过问,日本留学回国的变速器专家、同济大学汽车工程学院博士生导师陈辛波教授审阅了我们的设计以后评价说：“传动原理是对的,也很有创意.从机构原理上说,也是对传统摩擦传动式无级变速的一种挑战.”
2006-2008新一代R-CVT整个构筑完成设计团队由来自烟台大学和海军航空工程学院的教授和几位博士构成,在发明人石玉山的带领下,针对陈教授提出的一些问题对R-CVT机构进行了修改和优化,研发出了新一代R-CVT,解决了一些可能影响使用效果的问题,效率大幅提高.
2009R-CVT申报国家发明专利R-CVT的核心部分已通过专业机械设计软件PROE进行计算机仿真,仿真模拟实验的结果与理论设计的结果完全一致,十分理想.
2010验证机图纸完成实用验证机的CAD图纸（机械部分）已经全部完成,只等资金到位,可以随时进行试验.
2011R-CVT获得国家发明专利
2、基本原理：突破了传统的“有齿结构不能进行无级变速”的定律,用非闭合有齿结构的当量结构进行动力传递,使有齿结构进行无级变速第一次成为可能.
3、技术方案：该无级变速器的核心技术是在阿基米德螺线共生线的基础上,发明出了一种具有全新的运动规律、可以连续地实现非闭合、等边长、同心内接多边形的机构,这是一种前所未有的全新的机构,给出了阿基米德螺线在机械领域的又一种应用,当用于传输速度和动力的机械传动时,可以作为分度圆直径连续可变的、等周节、等模数不完全齿轮和节圆直径连续可变的、等齿距不完全销轮来实际应用.由齿轮轮齿的计算公式Z等于D/M（Z―齿数,D―分度圆直径,M―齿轮模数）可知：在模数不变的条件下,当分度圆直径D连续可变时,齿轮的齿数也连续可变.
4.模拟验证机
5.计算机模拟输出图
6.R-CVT主要优点
1）可以传递大功率且内耗少,在适当的传动比下,机械效率高可高达99%；2）连续变速,速比范围大,可达1-500之间；3）当用于风力发电机时,只要在风机的启动扭矩以上,无论风速多大,始终保持稳定的输出转速；4）造价低（结构简单制造容易）.适用于轿车的R-CVT的生产成本一般在3000-5000元（人民币）左右,基本接近目前轿车上使用的MT,但远远低于当前轿车上使用的AT的成本；5）应用范围广,特别适合于现有无级变速器无法应用的一些领域（如：重型载重汽车、船舶、内燃机车、矿山和石油机械等,尤其是对于风力发电机,配套R-CVT会使其性能和使用范围带来革命性的突破.）.
三、R-CVT的市场前景
生产成本车用R-CVT一般在3000-5000（人民币）元之间,基本接近目前轿车上使用的手动排挡无级变速器,但远远低于当前轿车上使用的自动变速器AT和摩擦式无级变速器CVT（一般成本在10000--30000（人民币）元以上）.
风机用R-CVT目前尚无确切的数据,但是,因为R-CVT可以使风机的整体结构大大简化,省去一些诸如滤波器、变桨距等装置,必将使风机的整体制造成本大幅度下降.
定位因R-CVT变速器的性能较大地优于目前的汽车变速器,根据其配套的轿车的档次的不同,其市场定位在10000至30000（人民币）元之间是可以被接受的.更重要的是：目前,全球只有这一种R-CVT无级变速器,我们具有自主知识产权和对该产品的定价权.据中汽协会统计,2011年全国汽车产量1826万辆,若以该产品投产三年内占据国内汽车变速器市场的10%计,每年的产量为180万台左右,按前面的估计,每台R-CVT无级变速器的毛利润在5000至25000（人民币）元之间,按平均1.5万元计算,每年可产生270亿元（人民币）的利润,其经济效益是比较可观的.而以上估算仅仅是以供应轿车变速器市场的10%计,随着此类变速器市场占有的扩大以及其它领域产品市场的开拓,相信该产品的经济效益会更为可观.
总之,在汽车领域,鉴于目前整个国家对于CVT的态度,可以先在大车（尤其是大客车、载重汽车）上发展R-CVT,实行“以大车包围小车”的策略,即以先大车后小车的战略来发展R-CVT,甚至还可以先跳出汽车领域,先在风力发电等领域推广R-CVT,反过来去影响汽车工业.R-CVT技术一定会迅速引起整个机械工业界特别是汽车和风机领域更多的关注,可以肯定：今后,在无级变速器领域,得R-CVT者得天下.