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CVT金属带摩擦功率损失及润滑冷却系统研究

肖力  
【摘要】:金属带式无级变速器(CVT)能自动、连续改变速比,实现发动机功率与实时工况的最佳匹配,而备受汽车业的青睐。但CVT本身摩擦式传动固有的功率损失和液压系统的溢流、节流损失成为制约其大规模装备于汽车的关键因素。从分析CVT自身的功率损失出发,选择合适的润滑冷却方式,通过优化设计和控制,减少各工况下液压系统的溢流损失和节流损失,是实现无级变速器自身效率的提高和进一步实现节能减排的重要途径。同时,发展CVT的节能和控制技术,成果可推广至其他自动变速器,具有重要的科学意义。基于国家自然科学基金项目“无级变速器液压系统最佳流量分配关系分析及控制(项目编号:51175156)”,本文围绕CVT金属带摩擦功率损失的分析和润滑冷却系统的研究,主要工作如下:1、研究了金属带传动过程中的运动学原理,对传动过程中金属带的受力情况和扭矩传递能力进行了分析,并综合考虑了滑移和轴向偏斜对传动效率的影响。2、基于金属带传动运动学的分析,将CVT金属带传动组件在传动过程中的功率损失分为四部分进行研究,并建立了各部分功率损失的数学模型。特别地,考虑了不同工况下的摩擦润滑情况不同,对金属带与带轮间的切向摩擦功率损失分为大、小载荷两种情况进行分析,以确保模型的准确性。在模型的基础上,加上典型工况的功率损失计算,对不同传动比下的功率损失进行分析,得到了功率损失曲线,结果表明功率损失随着传动比的增大而先减小后增大,适当增大传动比有利于CVT提高传动效率。3、研究设计了无级变速器润滑冷却系统,基于金属带组件功率损失数据,确定了目标冷却流量需求,对系统的主要结构参数展开详细的计算,并进行了分析优化。4、基于CVT综合测试试验台,完成了润滑冷却系统的实验方案设计,并开展台架实验对润滑冷却系统进行分析,同时结合整车实验,结果表明,在CVT的整个工作过程中,CVT内部的油温能整体保持在最佳的工作油温之内,所设计的润滑冷却系统能很好地满足使用要求。


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