金屬帶式無級(jí)變速傳動(dòng)匹配特性的研究.pdf

1、汽車是人類文明發(fā)展的標(biāo)志之一，它的發(fā)展必須符合人類社會(huì)的發(fā)展要求。節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境已經(jīng)成為人類發(fā)展的主題，全球數(shù)以千萬計(jì)的汽車已經(jīng)成為能源消耗和環(huán)境污染的一個(gè)主要的因素。因此采取措施，應(yīng)用新技術(shù)，降低汽車能源消耗和減少?gòu)U氣排放已成為汽車的發(fā)展方向之一。其中最行之有效、最有潛力方法是采用無級(jí)變速。
　　金屬帶式無級(jí)變速傳動(dòng)(CVT)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、操縱方便、傳動(dòng)效率高、成本低、節(jié)能和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。它作為轎車發(fā)展的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)適合我

2、國(guó)轎車變速器發(fā)展的要求，越來越受到普遍關(guān)注。金屬帶式無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)理是該傳動(dòng)及其控制的理論基礎(chǔ)，而控制是開發(fā)該傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。本文圍繞金屬帶式無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)理、及其控制等方面進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　文中首先簡(jiǎn)要介紹了CVT的發(fā)展過程并對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分類，分析了金屬帶式無級(jí)變速傳動(dòng)技術(shù)的功能特點(diǎn)。通過與其它傳動(dòng)裝置的比較，說明在機(jī)械式無級(jí)變速傳動(dòng)中，金屬帶式無級(jí)變速傳動(dòng)無論是在轉(zhuǎn)矩傳遞能力還是在傳遞效率方

3、面均優(yōu)于其它類型的機(jī)械式無級(jí)變速傳動(dòng)，是較理想的傳動(dòng)裝置，適應(yīng)當(dāng)前對(duì)汽車環(huán)保、節(jié)能、舒適等方面的要求，具有廣闊的發(fā)展前景。由此闡述了本文選題的學(xué)術(shù)和實(shí)際應(yīng)用背景以及必要性。
　　V型金屬帶具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征，因此金屬帶的傳動(dòng)機(jī)理與普通的V型橡膠帶的傳動(dòng)機(jī)理不同，金屬帶式無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)理是其傳動(dòng)與控制的理論基礎(chǔ)，因此為建立可以用于實(shí)時(shí)控制的V型金屬帶傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型，即建立轉(zhuǎn)矩、速比、轉(zhuǎn)速以及運(yùn)行工況與帶輪軸向夾緊力的關(guān)系，本文從金

4、屬帶式無級(jí)變速傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系入手，在一定條件下，詳細(xì)分析了金屬片推力與金屬環(huán)的張力在金屬帶傳動(dòng)過程中的分布與變化規(guī)律，以及如何采取措施進(jìn)一步提高金屬帶傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。
　　夾緊力控制與速比控制是CVT控制問題中最為重要的兩個(gè)方面。但由于金屬帶特殊的結(jié)構(gòu)，使實(shí)現(xiàn)速比和夾緊力的精確控制變得十分復(fù)雜。本文通過滑轉(zhuǎn)率研究說明了理想夾緊力概念，在金屬帶受力分析的基礎(chǔ)上，確定了在穩(wěn)定狀念下金屬帶的夾緊力比、轉(zhuǎn)矩比和速比之間的關(guān)系，提出確定目

5、標(biāo)夾緊力的方法。并通過對(duì)會(huì)屬帶瞬念運(yùn)動(dòng)學(xué)和受力分析，建立了速比變化率與夾緊力變化之間的關(guān)系，分析了速比變化率的影響因素，從而給出可以用于實(shí)時(shí)控制的金屬帶傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)CVT控制建立了理論基礎(chǔ)。
　　裝有無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的汽車具有面工況，對(duì)應(yīng)汽車一定的行駛條件，當(dāng)汽車速度和負(fù)荷一定時(shí)，通過速比的連續(xù)變化，可以使汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳的工作狀態(tài)。文中首次建立了包括CVT液壓控制系統(tǒng)的裝有CVT的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型，說明裝有

6、CVT的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是復(fù)雜的多輸入、非線性系統(tǒng)。文中以燃油經(jīng)濟(jì)性為例，研究了無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配及其綜合控制策略。分析了綜合控制策略的制約因素，設(shè)計(jì)了以實(shí)現(xiàn)汽車瞬態(tài)過程的動(dòng)力性和穩(wěn)態(tài)過程的經(jīng)濟(jì)性為依據(jù)的綜合控制策略，應(yīng)用所建立的CVT動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制數(shù)學(xué)模型，在一些典型工況下（加速和循環(huán)工況）進(jìn)行了仿真分析。仿真分析結(jié)果表明:無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到了較好的匹配，所設(shè)計(jì)的綜合控制系統(tǒng)及其控制策略具有良好的控制效果;提