踏板车变速器原理（踏板车皮带传动与无级变速分析）

踏板车皮带传动与无级变速分析

机械传动的形式很多，皮带传动是应用较广泛的一种。皮带传动可用于两轴中间距较大的传动，还具有缓和冲击、吸收震动、噪音小、成本低、保养维修较方便等优点。因其易打滑，传动比不准确，故只用于对传动比有严格要求的机构中。同时它还有抗热性差，抗过载能力差，易衰老等缺点，故不多用于需要传递大功率的机构中。

皮带传动一般有平皮带传动、三角皮带传动与同步齿形皮带传动三种。在摩托车中常用的是齿形三角皮带传动，虽然它的内侧胶体也有齿形，但多是为了便于弯曲并非作同步传动用。近几年来齿形三角皮带传动在踏板车上应用较多，为得是利用它方便实现无级变速，为发动机与车轮做出不同的传动比，使用户驾驶摩托车比操纵换档车更为简单方便。

一、有关轻摩皮带传动的常识：

1.皮带传动的优点与缺点：

皮带传动可用于两轴中间距较大的传动，所以在多数摩车的设计中，多用于连接发动机到后轮齿轮箱的传动。因皮带传动具有缓和冲击、吸收震动、噪音少、成本低、保养维修较方便等优点，所以将它应用于摩托车传动是件有益的事。

因三角皮带可利用斜边改变传动直径，故作减速传动的同时，还能变化传动比。自动理合器与自动无级变速系统的使用，使得控制摩托车速度的操纵省去人工换挡的烦琐。驾车简化到象用“傻瓜相机”一样，因此皮带无级变速传动在近几年的城市款摩车中特别流行，已由原先简便的轻摩发展到中排量的踏板车上。

皮带传动易打滑，传动比不准确的缺点在摩托车的行车传动中不算大问题，故皮带传动能在方便操纵的民用车中得到广泛应用。

皮带有抗热性差，抗过载能力差，易衰老等缺点，这只能靠提高皮带的质量来解决，因此不多用于需要传递大功率的车辆中。

对轻摩车来讲，皮带传动最大的缺点就是传动阻尼大，特别是在冷车时。因皮带在传导功率时消耗了一部分的能量，所以同排量的皮带车在动力性能就比不上链轮车。其具体表现在滑行与车速上，皮带车推行时费劲，滑行时象是带了点刹车，最高车速也大打折扣，定速巡航的耗油量往往比同级链轮车要多30--50%，作节油试验也比较困难。

皮带传动的另一缺点就是使轴承侧向受力过大，而且在摩托车的设计上多数是与作功受力同一方向的，这使得轴承用在皮带车上比用在链轮车上要吃力的多，较容易损坏。

2.两皮带轮的中心距与皮带的长度：

两皮带轮的中心距就是指前后两个皮带盘轴心的间距，虽说皮带有可用于两轴中间距较大的传动这一优点，但也不能太大；中间距过大时皮带过长易晃动，除了皮带敲打皮带罩壳相互磨损外，还会给前后两轴带来很大的侧向力，易损坏机件与皮带自身。

皮带的圆周长度=中心距 x 2 1/2前皮带直径周长 1/2后皮带直径周长。在摩托车的设计中，小轮车的传动皮带多是不长的，摩车用皮带最长的大约是老式嘉陵50车的b型皮带，约=1014mm。

3.皮带轮的直径与皮带的线速度：

车用皮带轮的直径不能太小，因受三角皮带本身厚度的影响，皮带不会过分弯曲到很小的直径，还有就是皮带在最小直径传动时与皮带盘接触的面积较小，皮带容易打滑发热至烧毁。皮带盘的直径大些，皮带与它接触的面积多些，传动效率就高些，侧向拉紧力也可以小些。

皮带的传动速度很易计算；取皮带在皮带盘中的传动直径 x 圆周率 x 皮带盘转速/每秒 = 皮带的线速度/秒。轻摩车用皮带的线速度一般不大于25米/秒，过大耗能过多皮带过热，过小皮带传送功率有限。

4.皮带传动的传动比：

在皮带传动中，主动轮直径与被动轮直径之比叫“传动比”。主动轮与被动轮的转速与两轮的直径成反比。其公式为：传动比=主动轮转速/被动轮转速=被动轮直径/主动轮直径。多数摩托车皮带盘的静态传动比是减速状态，在1.5--2.5之间。 在轻摩车中，最低车速的传动比可以用静态测量的办法：不用启动车辆，只用手扳动前皮带盘，看看要转多少圈才能使后皮带盘转动一圈。要想测量动态的转动比，对业余爱好者来说是件不方便的事，因为动态行车时皮带有受热变形、拉长、滑动、等变化，靠目睹皮带在皮带盘上直径的变化来估算已不是太灵，多数是靠发动机转速表与车速的变化来估算。

例如cj50车：前后皮带盘的静态传动比可以测量出在1.5/1----2/1左右；动态的传动比如靠发动机转速表与车速的显示来估计，约在1/1----1.5/1。由此可以看出，原车的皮带盘传动比变化不是很大，皮带盘使车速的变化最多是增加50%左右。

二、有关轻摩车用皮带的常识：

1.三角皮带的种类与规格：

一般三角皮带有a.b.c.d.e.等五个等级类型，目前轻摩车上用的多是b型。以cj50车用的公牛牌皮带为例；它的周长是1014mm，外边宽度是15mm，内侧宽度是11mm，厚度是10mm，重量约75g。其它摩托车用的皮带截面与它差不多，只是长度各有不同。有时需要应急时，找一b型类别的皮带，只要长度差不多也临时可代用。

2.皮带的质量与价格：

不同品牌的皮带质量与价格相差很大，笔者试用过一些a型与b型的工业三角皮带和某些牌子的b型三角皮带，都作过详细的记录。在此写出试用它们的情况，仅供好钻研摩车技术的发烧友参考。

a型工业三角皮带：3元一条，好处是轻松易弯传动阻尼小，上皮带方便，行车轻快，24cc的轻型助力车采用它是最佳选择。用在50cc的轻摩车上要小心使用，a型皮带细巧不堪重载，要是高速行车几公里就可玩完。偶曾放一条在车内作备用带，市内可行。

b型工业三角皮带：4--5元一条，没有a型工业三角皮带的优点，粗壮而不易弯曲，上皮带有点紧。因阻尼大而行车沉稳，皮带用热后也可有高速，负载与耐热比a型皮带要强的多。但因皮带太厚不耐弯曲，也用不到一百公里。

某种标称西南嘉陵公司牌子的b型摩车三角皮带：底价约七元一条，外观尚可，手感偏硬，行车感觉一般，在市内的摩配店多有销售。最明显的特点是皮带外面夹层的耐力拉线是桔色粗硬的尼龙线，用到二百公里后就开始疵出，如不及时剪去，将越疵越长很快撕坏。用了好几根，都坏在行车330km的数值上下，后来偶也不再试了。

公牛牌的b型摩车三角皮带：黄色商标十五元一条，外观不错，手感尚可，行车感觉一般，在光华门外的摩配城a区29#的“飞马摩配”有销售。试用第一条跑了近五千公里，要不是俺爬山胡闹，应该还可多用些时间。后来买的白色商标十元一条，没有第一条那么耐用。该带最明显的特点是皮带外面夹层的耐力拉线是淡绿色多股尼龙线，但尼龙线外包了一层黑色的细棉线，我的感觉是夹层的耐力拉线最好全是柔软细线组成，这样不会有硬线头疵出的损坏苗头出现。

3.皮带损耗的“临界点”与使用寿命：

用了一打有多的皮带后，对各种皮带的使用寿命始终没有个准确的测定结果，最后发现皮带的磨损一般有三种情况；表面磨损，弯曲折伤，高温烧毁。其中表面磨损与弯曲折伤都有个大概的使用寿命，只有高温烧毁是不可预料的。试过在郊区狂飙，一刻钟就可烧毁一条皮带；而慢慢行车，一条旧损皮带也能拖上一百多公里回家。

皮带车在高速行驶时，皮带与皮带盘磨擦产生大量的热量，其磨擦产生的热量，是一桩很难准确计算出的麻烦事物。轻摩车在中速行车时，皮带传动约有20%的能量损耗。这些内耗的能量如果都集中在皮带上，大约可以使皮带每秒钟升温一度，要是没有散热的出路，皮带很快就会过热烧毁。

内耗热量的散发主要是靠掠过金属皮带盘周边的旋转气流。大摩黄牌车的皮带盘上多有风叶打风散热，而轻摩中某些皮带盘就没有风叶。因为与空气温差越大越容易散热，所以皮带盘的磨擦产热虽然随着车速增高而增加，但其积热温差与车速不会成正比，热到一定的程度就为止了。

车用皮带视其品牌质量的不同，都有一个忍耐高温工作的“临界点”，好的皮带自然“临界点”就高些。这样一来就出现了这样的局面，慢慢行车皮带的寿命就很长，没有“高温烧毁”直到出现“表面磨损”或是“弯曲折伤”为止。若高速行车就会使皮带盘积温迅速上升，一但超出皮带忍耐高温工作的“临界点”，皮带很快就烧毁玩完。

在一般业余玩车人的手里，没有能测量旋转中皮带盘温度的仪器，只有牢记一点：**品牌的皮带在这车上，长途可以骑到**km/h的车速，或是短期内可以骑出**车速。

早年骑皮带车有一经验：每当行车轻松最爽的时候，就是皮带已热得发软，接近“临界点”，皮带传动阻尼最小的时候。初时不知，玩坏了不少皮带作学费，以后才有数点。最好的办法就是在皮带盘上加个自制的风扇，给皮带盘与皮带进行强制风冷，蛮有效果的。

4.皮带传动摩车的特点：

与链轮车相比较，最明显的特点就是阻尼大，那怕是自动离合器已是分离状态时，推行依然吃力，因为皮带盘与皮带即使空转，也是有很大阻尼的。这样的车滑行不轻松，油门一关马上就减速了，对市内交通与山地下坡的行车控制有方便的地方；但对于长途高速行车与节油就很不利，而且对发动机的磨损也大，高速或上坡时发动机更吃力容易过热。

实现皮带传动的无级变速后，无需人工换档，驾车操作简单了，有利于在复杂的闹市环境中机动穿行。皮带变速车比无档链轮车起步力矩大，爬坡能力强，车速变化范围大，有利于在山地艰险地面越野强行。皮带车使用可靠，结构简单，配件便宜，保养维修也简单的多，是用户在业余条件下自行保养维修摩车的有利方面。

五、轻摩车用无级变速的后皮带盘：（以cj50为例.）

1.以自身弹簧压力调节皮带松紧与工作直径的后皮带盘： 在皮带传动无级变速的轻摩车上，后皮带盘算是个比较简单的东西。它平时以自身弹簧压力把活动的一面盘面压向固定的另一面盘面，梯形皮带被挤出在盘面的外圆，让皮带在后皮带盘上随时自动保持最大的工作直径。

这样的结构使得皮带车在每次起步时，皮带传动的变速比都处在小前盘/大后盘的最大减速比状态，使车手起步的操作很方便。而且在发动转速降低到变盘值以下时，前盘工作直径变小，后盘随时能自动恢复最大的工作直径。

当发动机转速提高到变盘值以上时，前变速皮带盘的两面盘面合拢，皮带被挤出成较大的工作直径。这时的后皮带盘就被皮带拉得勒进较小的工作直径，活动的那面盘面就被皮带勒得与固定盘面分开。这样就是较小的减速传动状态。

一般的后皮带盘结构较简单，近年来出现有自行靠力矩来控制后盘变盘效果的活动盘滑槽。将离合器装在后皮带盘上一体化的趋势也很普及，其总体结构稍微复杂一点，但基本原理相同。好处是改善了摩托车爬坡性能与滑行效果，值得提倡。

2.后皮带盘的实用直径的与使用：（以cj50为例.）

后皮带盘的最大直径是104mm，最小的直径是52mm，但这都不是皮带在后盘上的最大最小的工作直径。10mm厚度的梯形皮带在后盘上的最大工作直径最好不要超出92mm，也就是说皮带的外边最好不大于后盘的最大直径，否则高速时皮带容易脱落。

梯形皮带在后盘上的最小工作直径最小也不会低于62mm，因为这是后盘最小直径 皮带厚度的限制。这样一来就可以在理论上计算出：cj50的皮带传动变速系统最大的减速比是1/2.3。（前盘最小的工作直径40mm/后盘最大工作直径92mm）。

cj50车后皮带盘的质量与使用寿命是很无常的，偶两多年来用了八九个后盘，最快损坏的只用了一个星期还不到上千公里。因为其原始设计缺陷的原因，偶除了给滑槽部位勤加粘稠的润滑油和加强散热外，一时还拿不出啥好办法来。

比较简单的做法是：改小前盘的变盘值。在发动机65%标准转速前，前盘就得开始变盘改变减速传动比。（发动机在每分钟四千转时，整车进入高档位行车状态。）这样对平地行车的节油很有效果，发动机的振动也减少了，但对于起步加速与高速爬坡要受影响。

3.cj50后皮带盘的缺点及其改善的方法：

cj50后皮带盘的缺陷有三点，其中两点是个人难以改变的：其一是给活动盘导向的滑槽圆筒部分尺寸太短，导致后盘在最大的工作直径时，导向筒的滑动面压强很大，加上导向筒的材料钢火太差，再勤加润滑油也难免很快磨损。

活动盘面的导向筒磨损后，活动盘面工作时不能与固定盘面保持平行，会产生一种特别的夹带现象。这种特别的夹带现象表现在行车时发动机较吃力耗油，行车难快还皮带过热；而换了新的后盘后顿时整车焕然一新跑得快快。

缺陷之二是后盘在皮带进入最小工作直径时，固定盘面的最小盘面不是标准的斜面，这对皮带有很大的夹带伤害作用，新式皮带车就不是这样的。为此偶在调节皮带的工作直径范围时，还得小心避开这段区域，用不到最小的工作直径。

缺陷之三是后盘在皮带工作时会有过热现象，皮带传动阻尼大磨擦大自然会产热多多，但皮带的耐热是有限的，有时高速行车十分钟就会烧毁一条皮带。这个问题还算是好解决，自己用薄铁皮剪个散热风扇，夹在压簧与活动盘面之间就ok了。

4.延长摩车皮带传动系统使用寿命的措施：

对于cj50车的皮带传动还有一点要知道的是：当急刹车减速时，后皮带盘因前盘的随动性不够，对皮带有一种反向拉扯的力量。搞得多了对皮带也是一种损伤的因素，但要靠个人在皮带盘上做个自行车那样的“单飞”似乎麻烦了些。

上述的这些缺陷只在cj50车上有，新款式的皮带车多采用后置离合器式的皮带盘，自然就不再有这些老旧麻烦啦，所以这里的内容仅供参考。一般个人能作到的就是：时常给皮带盘的活动导向部位加注最粘稠的那类润滑油，以保持滑动筒面润滑减少磨损。

六、轻摩车用皮带无级变速的调节与使用效果：

1.前后皮带盘的变速比与行车的效果：

偶曾经在前后皮带盘的变速比上作过许多试验，最大减速比曾试过2.5/1，50车爬20%的坡地简直不成问题。后来发现这类老款式车的皮带变速比是受前后皮带盘原始尺寸限制的，为了后盘与皮带的使用寿命，还不能贪得太多。

以偶的jh50车为例，现在最佳的减速比是在1.8/1--2.2/1之间，在2/1减速比时相当于链轮车的低挡位25km/h，这样的低速力矩刚好能爬上20%的坡地。在变盘后的减速比约是1/1--1.2/1，最大车速是50ma，最高有过60ma。

皮带的减速比范围除了改变前盘的最小工作直径外，主要就是调节后盘在悬臂上的前后位置。可为皮带的新旧状态调整传动轴距，这点jh50比新款的皮带车要好。冷车调节皮带在后盘上的最大工作直径，就是通过调节后盘在悬臂上的前后位置而达到的。

一般地说，皮带车的性能要好，皮带无级变速的变速比是越大越好，既是最大减速比/最小减速比的数值，前几年海外有过号称到3.8的，那变速的性能几乎相当链轮车的四挡，而原始的jh50新车才1.4左右，如此的差距实在太大。

对于皮带车的变速比有一点要注意的是：如果皮带盘的结构不佳，变速比就不能太大。一是皮带在前盘最小工作直径时接触面较小，容易磨损烧毁。二是皮带传动的阻尼较大，在最小减速比时克服本身阻力要耗去不少的功率，作有用功的总效率较低。 鉴于皮带传动的阻尼较大，耗油率的偏高，总传动效率偏低，磨损比链条严重，工况变化不如链条稳定，变速比有一定的限制----等等缺点，皮带车的应用也就是图个“方便”平民，典型的只需拧油门踩刹车的“傻瓜机”。

如用户无特别的要求，好的50皮带车对城市交通比较适用。除操作特简单适于女性外，一般的30ma巡航可达70ma/l的耗油率，市内实用耗油率约50km/l，最大车速可达60ma。特别是在菜市小巷或是丘陵越野的难行地段，的确是非它莫属。

2.发动机的“变盘”转速与行车的效果：

发动机的“变盘”转速值与行车耗油、起步加速的效果有很大的关系。因为一般的皮带自动变速的选择不是看驾车人，而是看发动机的转速。在操纵车辆上用它是省事了，但它在长途巡航中难以作到最佳的传动比搭配，因此多耗些燃油是难免的。

一般的车辆设计会把前变速盘的变盘值设定在发动机标准转速的80%左右，这一段转速通常是发动机输出最大力矩的区域，发动机在这一段转速变盘（换档）力量较大，变盘时对发动机的负荷影响较小，车速也比较平稳些。但自己改过的车就不一样。

简单扼要地说，前变速盘“变盘”值小了，发动机在低转速就有高车速，相当是在发动机低转速就换档，那当然是节油，发动机振动也小，皮带也耐用些。但失去了发动机高转速为摩托车加速的条件，整车起步就会慢些，上坡就更会慢些。

对某些定点在高转速点火角的发动机来讲，低转速时力矩偏低，造成加速无力或是上坡困难。另外，对于没有低转速点火角的 发动机来讲，在低转速时滥用大油门，燃油与机件的损耗要大些。鉴于上述原因，车友们在改车前要三思而行。

如果反过来前变速盘“变盘”值大了，发动机在高转速时才能有高车速，相当于在发动机高转速时才换档。平时的中等车速也要用发动机的较大油门高转速，那当然是很费油划不来的。前变速盘的甩块在用旧磨损后多出现这种情况。

通常这时整车起步会快些，上坡更会快些。但发动机多在高转速运行，磨损与耗油是难免的。发动机的振动大些，缸体与皮带都会过热，皮带要小心使用防止烧毁。有的车友会误认为是车辆“磨合”好了，在此奉上皮带车的特征经验之一：车辆表现最爽时就是快要坏了。

3.冷车与热车的行车效果：

冷车与热车的行车效果通常是指发动机温度对化油器效果的影响，在这里是指皮带无级变速系统的反应。一般有两种情况：一是后齿轮减速箱内的润滑油太粘，等到开车走过一段路后，润滑油被搅动发热变稀，这时行车会轻松些，熄火滑行的距离也会长些。

最主要的是皮带运行后会发热变软，传动的阻尼会变小许多，有时相差近一倍。行车的外在表现是车辆越跑越轻松，发动机声音小不吃力，能跑出较高的车速和较低的油耗来。但要是没有得力的散热措施，这样的车况其实就快到皮带被烧毁的“临界点”啦。

4.减少皮带传动阻尼与打滑的措施：

皮带车的主要缺点是传动阻尼与打滑，而且是无法根除的缺点，但把它们减少些还是有办法的。其措施有：a.对正前后皮带盘的传动轴线，让皮带减少侧面的侧滑磨擦。b.经常检查皮带盘的导向滑动部分有没有磨损，就是扳试活动盘面有没有过大的松动间隙。

c.选择好适当的传动减速比与传动变速比，还有尽量偏低的变盘值。d.检查后齿轮箱里的润滑油是不是太粘稠，可根据季节来调整。e.视车况适当地给皮带上点皮带蜡，有时上的不好也是会坏事的。f.散热风扇是必不可少的，没有就自制加一个。

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