汽车牵引式无级变速器及速比控制

汽车牵引式无级变速器及速比控制文章编号!"###$%&’()’##’*#+$##+,$#- 汽车牵引式无级变速器及速比控制 . 刘振军"/秦大同"/李培军’/龚为伦’ )"0重庆大学机械传动国家重点实验室/重庆 ,###,,1’0重庆青山工业有限责任公司/重庆 ,#’23"* 摘要!牵引式无级变速器具有承载能力强4效率高4平稳性好等优良的传动特性/是除金属带式无级变速器外/可用于车辆传动的又一种无级变速器/适合于较大排量车辆上应用5在对弧锥型牵引式无级变速器的基本结构4传动变速原理及变速控制系统进行分析的基础上/...

文章编号!"###$%&’()’##’*#+$##+,$#- 汽车牵引式无级变速器及速比控制 . 刘振军"/秦大同"/李培军’/龚为伦’ )"0重庆大学机械传动国家重点实验室 /重庆 ,###,,1’0重庆青山工业有限责任公司/重庆 ,#’23"* 摘要!牵引式无级变速器具有承载能力强4效率高4平稳性好等优良的传动特性/是除金属带式无级变速器外/可用于车辆传动的又一种无级变速器/适合于较大排量车辆上应用5在对弧锥型牵引式无级变速器的基本结构4传动变速原理及变速控制系统进行分析的基础上/推导了速比变化关系4接触压力与传递扭矩的关系以及速比反馈伺服控制阀$液压缸$滚轮系统的传递函数/建立了速比控制动态特性的数学模型/并给出了系统框图/为进行系统的性能分析及仿真研究奠定了基础5 关键词!牵引传动1无级变速器1控制系统1数学模型中图分类号!67"-’0-’ 文献标识码!8 无级变速器 ) 9:;<=;>:>?@A BCD=CE@F 6DC;?G=??=:;/简称 9B6*通过速比的连续变化/使车辆行驶阻力与发动机输出扭矩实现最佳匹配/发动机可始终工作在高效区范围/燃烧完全/排放污染减少/ 噪声降低/提高了整车的燃油经济性/使汽车具有接近理想的动力性能5无级变速器速比的连续变化/消除了有级变速的换档跳跃/减缓了汽车变速过程中的换档冲击/适应汽车经济性4动力性和舒适性的要求H"I5尽管目前 9B6车辆的市场占有量相对还较微弱/但可以预计/随着对燃油经济性和排放水平要求的不断提高/9B6车辆的市场份额将会大大提高5在各种 9B6 装置中/金属带式 9B6)JFD;C@:R9S:;TU=;TV;=MFD?=2: %? ’8 9): ;<=>28 %? >’? 式中 9)@@ 由 ,-.几何尺寸决定的常数 9)6 >&’: &)?A&) 7’$7#@@ 输入$输出轴角速度B&’!&#@@ 输入$输出锥轮接触点作用半径" 由图 ’的几何关系可得到&’!&#与滚轮轴线倾角 4 的关系0 &’6 &)C’8 9): ;<=>28 %?D &)C’8 9): ;<=>2: %?D >*? 反过来!若已知,-.的传动比5!可由下式计算出滚轮轴线的倾角 40 %6 *EF;GEH I: >58 ’?=JH28 K >5: ’?C>9)L M8 ’?8 ;<=2D >#? 式中 K6 >58 ’?*=JH*2: C>5: ’?>9)8 ’?D*8 C>5: ’);<=2?D* >/? # 接触压力与加压装置的轴向推力为了保证可靠地传动!防止打滑!必须使接触区产生的摩擦力大于传递扭矩 N所需要的牵引力!即0 O16 POQRS NR&’ >T? 式中0P@@ 摩擦系数BO1@@ 摩擦力BOQR@@ 法向压紧力BN@@ 传递的扭矩BR@@ 滚轮数法向压紧力由加压装置的轴向推力产生!轴向推力 OUR为0 OUR6 ROQR=JH% >V? / 速比伺服控制及数学模型 /W’ 控制原理牵引式 ,-.速比的控制目标是滚轮轴线的倾角 4!应使其按特定的规律变化!并保证具有较高的稳定精度"反馈伺服控制系统如图 /所示CVD!传力滚轮轴支撑在活塞杆上!活塞杆可带动滚轮移动和摆动!滚轮轴对活塞杆的轴向推力与液压力形成动态平衡关系"改变速比时!先由电控单元的计算机通过控制器向步进电机发出信号!步进电机输出一个位移(5!通过反馈连杆使液压伺服阀阀芯移动 (X!伺服阀阀口开启!引起液压缸两腔压力变化!于是打破了活塞杆的动态平衡关系!活塞杆带动滚轮移动(Y!同时在接触点侧滑力的作用下!滚轮轴线绕活塞杆发生摆动!从而改变了 4 角"活塞杆的位移 (Y通过连杆反馈给伺服阀!滚轮轴的摆动则由传感器检测到的电信号送入控制器!再经步进电机输出位移!也反馈给伺服阀!构成了速比反馈控制" /W* 反馈量用位移量 (X$(5$(Y表示伺服阀芯$推杆及活塞杆的位移!三者之间的关系为0 (X6 ZQ8 Z(5: Q Q8 Z(Y6 [5(5: [\(Y >]? 式中0Q$Z@@ 杠杆比常数B[5@@ 输入放大系数B [\@@ 反馈系数 T^第 *T卷第期^ 刘振军等0 汽车牵引式无级变速器及速比控制万方数据图 ! 速比控制液压伺服系统推杆位移量 "#为步进电机的输出$由下式表示% "#& ’()’*+*+, ’**- ).- 式中%’(// 步进电机线性放大系数0’1+// 转角信号转换为电信号的转换系数0’1// 滚轮倾角反馈系数01+// 期望的滚轮倾角)与期望的速比对应-0 1// 滚轮实际倾角2 !34 开环传递函数阀/缸/滚轮系统的动态特性由下列阀/液压缸流量连续性方程5流量 / 压力方程及滚轮机构运动方程的拉氏变换式决定% 67& ’8"9, ’+:; 67& !<=">?@ !AB:;@ !CB !DE=:; <:;& FB=G">?@ H:="?@ I: )J- 式中%67// 伺服阀与液压缸的流量0’8// 伺服阀流量系数0’+// 伺服阀流量压力系数0:;// 液压缸两腔压差0?// 活塞速度0A// 液压缸泄漏系数0CB// 液压缸及压力管路总容积0DE// 油液弹性体积模量0FB// 活塞杆及滚轮组总质量0H:// 活塞 / 滚轮系统粘性阻尼系数0I:// 总牵引力2 通过简单代换$由上式可导出系统开环传递函数% "?& ’8 !<"9, ’+E .?6;’@5 .9A69..869A5BCCDEFGHBBIJBGKLMBGCFN2C4 !6@@6’>:! 358$O$(&"0#"(O$*+(&+P$M-Q$RS$(O) Q$TQ$*$(&"&+,(*J:,P$&U$,Q$&+O"%-,S(0"&+,(*23457+P$ VQ$RS$(O) "(0 !"#$%$&* +( =+,P$0+O"% :+W("% 1Q,O$**+(WE 6... 1Q$** :$Q+$* +( =+,P$0+O"% .(W+($$Q+(W56...1Q$**5BCCCN 2BG4 刘心东5混沌及其在生物医学工程中应用2345国外生物医学工程分册EBCCDEBXHYIJDXMFBN Z[\]^_‘abcdee[]\bfg_dchabd]cdij^_b\a^k ]^lmhneoii_[c^h[b] pqrstuvEwqxysz{|}uE~!x"#${%$uv H7$*&;$(&$QE;U,(WR+(W&(+#$Q*+&)E;U,(WR+(WFGGGFFE;U+("I o’eha^chJ.%$O&Q,$(O$TU"%,WQ"P H..AI*+W("%*"Q$&U$$%$O&Q+O"%"O&+#+&+$*+(&U$O,Q&$(,Q,(&U$*SQ-"O$,- *O"%TO"S*$0))&U$TU)*+,%,W+O"%"O&+#+&+$*,-&U$)Q"+(*U+OUT%")"/$)Q,%$+(&U$0+"W(,*+*,-)Q"+("(0&U$ -S(O&+,("%0$&$QP+("&+,(,-)Q"+(57U$"S&U,Q*0+*OS***,P$P$&U,0*-,QTQ,O$**+(W..A*+W("%*-Q,P&U$#+$* ,-&U$-Q$RS$(O)0,P"+("(0&+P$0,P"+(E$*T$O+"%%)+(&Q,0SO$*,P$&+P$M-Q$RS$(O)"("%)*+*P$&U,0**SOU"* !+W($Q0+*&Q+)S&+,(E*"#$%$&&Q"(*-,QP"(0P"&OU+(WTSQ*S+&$&O5E’99"(0(,(M%+($"Q"("%)*+*-,Q..A *+W("%*TQ,O$**+(W5 +d,-baleJ$%$O&Q,$(O$TU"%,WQ"PH..AI.*+W("%"("%)*+*.&+P$M -Q$RS$(O)"("%)*+*.’99.(,(M %+($"Q "("%)*+* H责任编辑成孝义 //////////////////////////////////////////////////// I H上接第 CX页I 0^h[b1b]hab_‘a[]c[i_d^ ]l2 h^jdk h^[c^_2bl^_bf3dj[c_d 4a^ch[b]5a[6d4,id1b]h[]7b7e_,3^a[^’_d4a^]ek[ee[b] #q8rs}u{9zuBEwqx:;{}${%zuY HBN:&"&$?$)@"),Q"&,Q),->$OU"(+O"%7Q"(*P+**+,(E;U,(WR+(W&(+#$Q*+&)E;U,(WR+(WFGGGFFE;U+(". YN;U,(WR+(W7*+(W*U"(6(0S*&Q);,5@&0E;U,(WR+(WFGY@XBE;U+("I oeha^chJ7U$&Q"O&+,(0Q+#$O,(&+(S,S*%)#"Q+")%$&Q"(*P+**+,(+*"(,&U$Q/+(0,-"0#"(O$0&Q"(*P+**+,(0$#+O$ -,Q#$U+O%$)$*+0$&U$P$&"%TS*U+(WAB)$%&&)T$;A756&TQ,#+0$*$(O$%%$(&0Q+#+(WT$Q-,QP"(O$*+(O%S0+(W T,*$Q-S%0Q+#+(WO"T"O+&)EU+WU $--+O+$(O)EW,,0 *P,,&U($**"(0 $O,(,P)E$&O57U$)"*+O*&QSO&SQ$E &Q"(*P+**+,(TQ+(O+T%$"(0&U$U)0Q"S%+O*$Q#,O,(&Q,%*)*&$P ,-&Q"O&+,(0Q+#$;A7 "Q$0$*OQ+)$057U$ P"&U$P"&+O"%P,0$%,-&U$*)*&$P +*$*&")%+*U$057U$*&S0),-&U+*TQ,C$O&TQ,#+0$*&U$"O"0$P+O)"*$*,- -SQ&U$Q*&S0)+(W,(&U$0)("P+OOU"Q"O&$Q+*&+O*,-;A7"(0#$U+O%$5 +d,-baleJ&Q"O&+,(0Q+#$.;A7.O,(&Q,%*)*&$P.P,0$% H责任编辑成孝义I YBB 重庆大学学报 YGGY年万方数据

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