滑移控制模式下金属带式无级变速器传动特性及效率分析

发布时间：2017-08-27 04:25

  本文关键词：滑移控制模式下金属带式无级变速器传动特性及效率分析

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【摘要】：金属带式无级变速器(continuously variable transmission)因其突出的燃油经济性及乘坐舒适性，得到越来越多汽车厂商的青睐。但作为摩擦式传动，CVT自身的传动效率已经成为制约其大规模推广的关键原因。以提高传动效率和传动可靠性为目标，揭示金属带传动中“摩擦学特性—滑移率—夹紧力—效率”之间关系，将促进滑移控制技术的成熟和应用，具有重要的理论意义和应用前景。 基于国家自然科学基金资助项目“滑移控制模式下金属带式无级变速器油膜牵引及磨损特性分析研究”，，本文围绕滑移控制模式下金属带式CVT瞬态动力学及功率损失进行研究。文中主要做了以下工作： 1、对金属带式CVT的传动机理进行研究，分析了金属带传动中轴向偏斜、金属片间隙、多向运动、非连续接触及滑移等运行特点，对金属带、带轮受力的影响，同时考虑了主动带轮静弧段和动弧段金属片的受力区别，给出了主动带轮静弧角度的计算方法。从分析金属带式CVT中带环与金属片、金属片与带轮间的摩擦入手，研究了滑移产生机理及滑移对转矩传递的影响，得到了不同工况下带环张力与金属片推力的变化趋势。 2、在综合考虑金属带传动中轴向偏斜、金属片间隙、多向运动、非连续接触及滑移等运行特点，对金属带及带轮受力的影响后，根据金属带式无级变速器（CVT）中带及带轮的运动传递关系，推导了传动过程中金属片推力、带环张力及主、从动带轮夹紧力的力学关系，建立了CVT摩擦传动模型。并在此基础上分析了摩擦因数、滑移率、金属带运行路径等因素对CVT传动性能的影响。 3、在本文所建立的CVT摩擦传动模型基础上，考虑滑移影响的前提下，将CVT变速机构的摩擦功率损失分为四部分进行深入研究，推导了各部分功率损失的计算公式。在此基础上，研究了不同传动比下各部分功率损失情况，并确定了传动系数与滑移率之间的关系。对滑移率进行了动态分析，明确了滑移率的各影响因素。 4、对常用滑移率的估测方法进行了比较分析，进而完成了本文滑移控制实验系统的设计。该系统需要能准确测定出金属带式CVT的滑移率、传递效率、夹紧力等因素，用以验证本文所建立的描写金属带“摩擦学特性—滑移率—夹紧力—传动效率”关系的数学模型。
【关键词】：无级变速器 滑移控制 摩擦传动模型 功率损失
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 前言10-12
• 1.2 无级变速器的应用、发展及技术瓶颈12-15
• 1.2.1 无级变速器类别12-13
• 1.2.2 金属带式 CVT 的发展历程13-14
• 1.2.3 金属带式 CVT 技术发展瓶颈及解决途径14-15
• 1.3 国内外研究现状15-17
• 1.4 本文研究内容17-18
• 第2章 金属带式无级变速器传动机理及传动特点18-29
• 2.1 金属带式 CVT 结构原理18-19
• 2.2 滑移对金属带式 CVT 传动力学模型影响19-24
• 2.2.1 CVT 中滑移产生机理19-21
• 2.2.2 不同工况下滑移对扭矩传递的影响21-24
• 2.2.3 主动带轮静弧角度计算模型24
• 2.3 金属带式 CVT 传动特点24-25
• 2.4 金属带式 CVT 的夹紧力控制策略25-28
• 2.4.1 速比控制策略26
• 2.4.2 传统夹紧力控制策略26-27
• 2.4.3 滑移控制策略27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 金属带式 CVT 动力学模型分析29-43
• 3.1 力学模型29
• 3.2 主动带轮分析29-34
• 3.2.1 主动带轮运动学分析29-32
• 3.2.2 主动带轮接触弧处带环力学分析32
• 3.2.3 主动带轮接触弧处金属片力学分析32-33
• 3.2.4 传递极限扭矩时主动带轮所需轴向夹紧力33-34
• 3.3 从动带轮分析34-35
• 3.3.1 从动带轮力学分析34
• 3.3.2 从动带轮接触弧处金属片力学分析34-35
• 3.3.3 传递极限扭矩时从动带轮所需轴向夹紧力35
• 3.4 力学模型简化35-36
• 3.4.1 主动带轮力学模型简化35-36
• 3.4.2 从动带轮力学模型简化36
• 3.5 结果分析36-41
• 3.5.1 计算参数36-37
• 3.5.2 带环张力与金属片推力分析37-38
• 3.5.3 金属带运行轨迹对力学模型影响38-39
• 3.5.4 摩擦因素对力学模型影响39-40
• 3.5.5 滑移率对力学模型影响40-41
• 3.5.6 带轮夹紧力分析41
• 3.6 本章小结41-43
• 第4章 金属带式 CVT 传动效率分析43-49
• 4.1 引言43
• 4.2 金属片进出带轮时的摩擦损失43-44
• 4.3 金属片与带轮间的摩擦损失44-47
• 4.3.1 小载荷弹流润滑状态45-46
• 4.3.2 大载荷混合润滑状态46-47
• 4.4 金属片与最内层带环间的摩擦损失47-48
• 4.5 各层带环之间的摩擦功率损失48
• 4.6 本章小结48-49
• 第5章 金属带式 CVT 滑移控制实验系统设计49-64
• 5.1 引言49
• 5.2 金属带式 CVT 滑移特性分析49-51
• 5.2.1 滑移与传动系数关系49-50
• 5.2.2 滑移动态特性模型50-51
• 5.3 滑移率常用测量方法及特点分析51-54
• 5.3.1 估算法52
• 5.3.2 位置测量法52-53
• 5.3.3 转矩测量法53-54
• 5.3.4 带速测量法54
• 5.4 实验系统设计54-59
• 5.4.1 机械传动系统55
• 5.4.2 传感器测试系统55-56
• 5.4.3 液压控制系统56
• 5.4.4 信号采集及处理系统56
• 5.4.5 控制系统56-59
• 5.5 传感器选型59-60
• 5.6 液压系统设计60-63
• 5.6.1 基础回路设计60-62
• 5.6.2 关键液压元器件性能指标62-63
• 5.7 本章小结63-64
• 总结与展望64-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士期间所发表论文与参与科研项目70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 程乃士,刘温,李来平,郭大中;金属带式无级变速器[J];东北大学学报;2000年05期

2 刘温,程乃士,宋宁;金属带式无级变速器钢环组应力分布规律[J];东北大学学报;2000年05期

3 孙德志,谭振江,郭大忠,程乃士;金属带式无级变速器传动效率的分析[J];东北大学学报;2002年01期

4 张伟华;巩云鹏;程乃士;李树军;;提高汽车金属带式无级变速器效率的途径[J];东北大学学报(自然科学版);2009年08期

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6 胡建军,秦大同,舒红;金属带式无级变速传动系统速比匹配控制策略[J];重庆大学学报(自然科学版);2001年06期

7 廖建,孙冬野,秦大同;金属带式无级变速器传动效率的理论分析[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年03期

8 王红岩,杨志华,白雪,裘熙定,周云山;金属带式无级变速器装置带轮工作面形状与带轴向偏移的分析[J];吉林工业大学学报;1997年04期

9 张涌;张为公;吴海啸;何仁;;无级变速器金属带的滑移率评估方法[J];江苏大学学报(自然科学版);2010年05期

10 黄宏成;邹峰;;基于ADAMS的金属带式CVT变速传动机构效率分析[J];机械设计与研究;2009年06期

本文编号：744362