无级变速器开题报告

本科生毕业设计（论文）开题报告论文题目：无级变速器

学院：机械工程学院

专业班级：车辆工程1103班

学生姓名：孙燕燕

指导教师：

开题时间：2015 年 3 月日

1.本课题研究的目的、意义

无级变速器是汽车理想的传动系统, 自汽车诞生以来, 它一直是人们追求的目标。无级变速传动(Constant Variable Transmission , 简称CV T)具有普通有级变速传动无法相比的优点, 它可以控制汽车发动机始终运行在最佳目标运行区, 显著提高汽车的经济性, 改善汽车的动力性, 既可减少汽车的换挡冲击, 也可减轻驾驶员的劳动强度。

2.无级变速器的基本原理

目前, 广泛应用于轿车的自动变速器是将液力变矩器和行星齿轮系统组合使用, 这种组合方式的传动比不连续, 自动变速器只能在若干段范围内实现无级变速;其次, 为增加变速器挡数, 扩大传动比的变化范围, 必须采用多个执行元件(离合器或制动器)控制行星齿轮系统的动力传递路线, 造成自动变速器零件数量过多及结构复杂, 发生故障的可能性增加, 并给保养和维修带来不便。除此之外, 由于液力传动效率较低, 不能使自动变速器百分之百发挥效率, 影响汽车的总体工作性能。为此, 许多汽车制造厂开始研究新的自动变速技术,CV T 就是其中最有发展前景的一种。CVT 的突出特点是不使用液力变矩器, 而采用传动带和工作直径可变的带轮与普通齿轮式变速器配合传递动力。由于它一般不采用行星齿轮系统,因此也称为非行星齿轮自动变速器。CVT 变速动力系统输出的动力传到金属带式无级变速传动装置的主动锥轮, 通过V 形金属带将动力传输到从动锥轮, 之后经减速器与差速器传递到车轮。带传动装置是其核心部分, 主要由主动锥轮、从动锥轮以及V 形金属带组成。其主、从动轮均为组合结构, 由活动锥轮和固定锥轮组成。主动锥轮的活动锥轮和固定锥轮形成的V 形槽与V 形金属带啮合, 实现动力传递。在工作中,当主、从动锥轮的活动锥轮沿轴向移动时, 可改变金属带在主、从动锥轮上的工作半径, 从而改变无级变速器的传动比。活动锥轮的移动量是根据汽车变速的要求, 通过调节作用在主、从动锥轮油缸内的液压压力来实现的。由于液压压力的调节是连续变化的, 所以可实现无级变速传动。

3.国内外研究现状

3.1国外研究现状

国内外综述文章很多. 在国外,文献[ 1]对CVT与AT和DCT进行全方位对比,预测了今后CVT的发展在国内,文献[ 2- 4] 阐述CVT 发展历程与研究现状,分析了其发展趋势; 通过一系列试验结果,详述了CVT与其他类型变速器之间的优缺点.不同类型CVT中,带式CVT 开发最早,应用最广[ 5- 6] .1955 年,荷兰VDT 公司的橡胶带式CVT样车试验,由于该传动机构体积过大,传动比太小,橡胶带寿命短, 最终未能普及.1956 年,德国P. I. V.公司开始研究链式CVT.20世纪80年代, 橡胶带式CVT被推力带式CVT代替,投入市场使用.1989年,德国Luk 公司开始研发300 N.m 级的轿车CVT,并选择P.I.V.链条. 1999年,Luk公司CVT链条的第一代产品在奥迪Multitronic 上诞生; 2004年, 应用于美国市场福特CFT30.2007 年5月,生产120万条Luk链条.CVT控制系统,包括离合器控制、速比控制及夹紧力控制.国外对此展开了深入而广泛的研究;国内起步较晚,但是也有不少研究成果.在国外,文献[ 7] 结合鲁棒模型匹配方法, 建立了CVT 伺服速比系统, 增强其抗干扰性能. 文献[ 8] 设计了模糊增益调度系统, 应用于CVT 液压伺服系统的PI( 比例积分) 控制器中, 并设计了一个非线性补偿系统. 文献[ 9] 提出了瞬态情况下燃油最优化控制问题的解决方案; 基于此, 提出了一个简化控制策略. 在国内, 文献[ 10] 设计了带有前馈抗回绕的PI 控制器, 用于CV T 夹紧力控制, 进行了仿真和装车试验. 文献[ 11] 验证了PID( 比例例积分微分)控制方法可以实现CV T 速比的合理变化控制. 文献[ 12- 13] 建立了汽车传动系统模型,设计了模糊控制器和PID 控制器,通过仿真对2 种方法进行对比;开发的CVT 汽车自适应模糊控制系统具有良好的鲁棒性.采取各种控制理论的目的在于使CVT 系统各方面性能最优化.从装车效果来看,将这些控制理论应用于CVT 控制系统中,获得了良好的效果.

3 .2 国内的研究状况

国内机械无级变速器于20 世纪60 年代前后起步, 到80 年代中期, 随着国外先进设备的大量引进,工业生产现代化及自动流水线的迅速发展, 对各种类型机械无级变速器的需求大幅度增加, 专业厂开始建立并进行规模化生产, 一些高等院校也开展了该领域的研究工作。经过十几年的发展, 现在, 国内机械无级变

速器行业从研制、生产到情报信息各方

面都已组成一个较完整的体系, 发展为机械领域中一个新兴行业。目前, 国内生产的机械无级变速器大都是仿制国外产品, 主要系列产品类型有:1)摩擦式无级变速器, 包括行星锥盘式(DISCO型)、行星环锥式(RX 型)、锥盘环盘式(干式、湿式)和多盘式(Beier 型)等。

2)齿链式无级变速器, 包括滑片链式、滚柱链式、链式卷绕式。3)带式无级变速器, 包括普通V 带式和宽V带式。4)脉动式无级变速器, 包括三相并列连杆式(GUSA 型)与四相并开连杆式(Zero -Max 型)。其中行星锥盘式无级变速器通用性较强, 结构和工艺较简单, 工作可靠, 综合性能优良, 尤其是能适应各种生产流水线需要, 故应用最广, 产量最大,其年产量占机械无级变速器总产量的50 %以上。大部分无级变速器产品的输入功率为0 .18 ～ 7 .5kW , 少数类型可以达到22 ～ 30 kW 。通过前一阶段的实践, 并掌握了现有技术之后,近年来国内机械无级变速器的研制生产出现了新的发展趋向, 主要是:1)对原有产品的创新改进。在原来行星锥盘式无级变速器的基础上, 创新开发“恒功率行星摩擦式无级变速器”及“无物理心轴行星轮无级变速器” ,后者的变速比由原来的5 ～ 6 增大到20 或更大, 出转矩也高了一倍以上, 而且其他性能指标优良, 目前已有系列产品。2)研制开发汽车用无级变速器。汽车用无级变速器属高新技术产品, 目前国内已开发出金属带式无级变速器, 正准备进行产业化生产;其中靠进口的关键零件“金属钢带”也将自行生产。另外, 新型的车用无级变速器及复合带也在探讨之中。3)创新研制新型(车用和通用)无级变速器。近年来不断提出创新型无级变速器, 这些无级变速器的特点主要是:①不用摩擦式变速传动而多半以连杆脉动式无级变速器传动为主或采取链式传动;②实现大功率、恒功率或者高速;③结构简单紧凑, 并获得优良的性能.上述情况说明, 国内无级变速器的研制生产已由过去的仿造阶段进入创新阶段, 由小功率往大功率、一般技术向高新技术发展, 今后有可能出现一些性能优良的新一代机械无级变速器。

4.CVT 发展趋势

近年来, 随着汽车电子技术、新材料及加工技术的不断进步, CVT 正朝着以下几个方面发展:( 1) 结构方面. 改进其液压系统, CVT 结构更加小巧和紧凑, 降低成本, 提高汽车的总体性能, 使其性价比进一步提高.

( 2) 性能方面. 通过CVT 的总体控制, 进一步降低其油耗, 减少有害气体排放, 提高其动力性及舒适性.

( 3) 控制系统. 通过不断改进, 向滑移控制策略发展, 实现更优良的性能; 在控制方法方面, 将先进的控制方法( 例如PID 控制、模糊控制、神经网络控制、自适应控制等理论) 应用于CVT 离合器控制、速比控制和夹紧力控制中, 进一

步优化控制策略, 实现更为精确的控制.

( 4) 应用领域. 将CVT 应用于混合动力汽车上; 将CVT 拓展为IVT ; 前轮驱

动CVT 逐步向后轮驱动CVT 发展; CVT 最大可传递扭矩在不断提高,因此CVT

在大排量汽车上应用会更为广泛.自CVT 被列为国家科技攻关课题以来, 已过

去了12 年, 但还是没能实现产业化的目标. 随着国内需求的不断增多, CVT 国产化势在必行, 意义重大.国内洛阳三明及湖南容大2 家民企在CV T 上花费了大量的人力、物力, 计划于近期小批量投产CVT.国内从事CVT 研究的单位, 不论目标是量产CVT的企业, 还是从事相关理论研究的科研院所, 都应该紧跟国

际CVT 的发展步伐, 在引进吸收先进技术的同时, 不断地开展创新工作, 这样

才能真正将CVT国产化、产业化.

5.拟采取的研究方法

1.分析无级变速器结构形式并进行选择。

2.确定无级变速器的基本参数。

3.变速器主要组成零件的校核。

4.工艺分析。

要求：

1.汽车具有良好的动力性和经济性指标；

2.具有较高的传动效率；

3.操纵轻便，工作可靠，噪声小；

4.便于制造、使用、维修以及质量轻、尺寸紧凑。

6.课题的进度安排

日期工作进度备注

第一周与老师见面，初步确定编写毕业论文流程

第二周查阅与本课题相关的英文文献，选定合适的英

文文献，并进行翻译

第三、四周查阅相关资料，完成开题报告

第五周确定设计题目

第六、七周学习相关知识，及国内外相关研究经验和理论成果，为本课题的研究做好理论工作。

第八、九周完成结构设计，绘制装配草图。

第十、十一周根据草图，绘制装配图

第十二、十三

周

完成所有图及说明书

第十四周将完成的材料交给老师审查

第十五到十

七周

对于老师指出的问题进行修改。

第十八周论文答辩。

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指导教师意见

指导教师签字：

年月日