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

【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。