金属带式无级变速器电液数字技术研究

【摘要】：当今时代,汽车已经与人们的生活密不可分,随着汽车的广泛普及和人们对汽车品质要求的逐步提高,汽车自动变速技术已成为汽车传动系统领域研究的重点。实现自动变速的方式有很多,但是目前众多的自动变速器中唯有无级变速器能够实现速比的连续变化,并且时刻都能保证发动机工作在最佳区域。 金属带式无级变速器(Continuously Variable Transmission,简称CVT)是当今汽车变速器领域里的一种理想变速器,它的无级变速效应可实现发动机转速与车速的相对独立,保证发动机始终工作在理想转速区域。CVT的变速过程是靠电液控制系统实现的。早期CVT控制系统多采用伺服控制,电液伺服阀具有响应速度快、控制精度高等优点;但其同时也存在结构复杂、控制复杂、成本高、抗污染能力差等缺点。因此,后来逐步发展为电液比例控制。电液比例阀相对电液伺服阀,具有成本低,抗污染能力强等优点;但由于电液比例阀是以比例电磁铁作为电-机转换装置,故又存在滞环大的缺点,而且需要连续的模拟信号进行控制。目前新兴的数字式液压阀不但继承了伺服阀控制精度高、比例阀成本低的优点,而且还克服了伺服阀结构复杂、抗污染能力差的缺陷。另外,数字式液压阀控制方式简单,无需数模转换装置即可与计算机直接接口。随着电子技术的迅速发展,在CVT液压控制系统中采用数字式控制技术将会是一种发展趋势。 本文正是从上述需求出发,根据CVT变速过程中夹紧力和速比的控制要求,设计了用于CVT夹紧力控制的数字溢流阀、速比控制的数字减压阀以及集成各插装阀的液压阀块。 论文主要内容如下: (1)对各种自动变速器做了比较,重点介绍了金属带式无级变速器的工作原理,其核心电液控制系统的工作原理及发展历程。 (2)对电液比例技术和电液数字技术进行了分析,对现有CVT的电液控制系统进行了分析。 (3)根据CVT工作过程中从动缸和主动缸对压力和流量的需求确定了数字溢流阀和数字减压阀的设计要求和物理结构;通过静态特性计算确定了数字溢流阀和数字减压阀的尺寸参数,并加工出了数字溢流阀和数字减压阀的原型阀以及集成有数字溢流阀和数字减压阀插槽和油道的液压阀块。 (4)应用AMESim仿真软件搭建了数字溢流阀和数字减压阀的仿真模型,通过仿真分析了数字溢流阀和数字减压阀的关键参数对输出结果的影响,并对数字溢流阀的关键参数进行了优化。 (5)在液压系统试验台上对数字溢流阀和数字减压阀分别进行了试验,通过试验对数字溢流阀和数字减压阀的静、动态特性做了分析,并最终确定了数字溢流阀的压力-步位关系,数字减压阀的输出压力、输入压力以及先导级占空比三者间的关系。本文的主要创新之处在于设计了可用于CVT液压控制系统的数字溢流阀和数字减压阀。

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH137.52