金属带式无级变速器电子控制装置设计方法研究
湖南大学
硕士学位论文
金属带式无级变速器电子控制装置设计方法研究
姓名：黄智明
申请学位级别：硕士
专业：机械制造及其自动化
指导教师：周云山
20070406
金属带式无级变速器电子控制装置设计方法研究
摘要
无级变速器是人们追求的理想汽车变速器。采用无级变速传动系统的车辆，通过速比的连续调节，能够确保发动机沿着最佳燃油经济线工作，提高燃油经济性，降低有害气体排放。同时，无级变速传动系统可使汽车变速更加平稳，提高了乘坐舒适性。无级变速器作为汽车发展的一项先进技术，满足汽车技术发展的要求，具有广阔的市场前景和发展空间。
电液控制是CVT传动系统的关键技术，直接影响到汽车变速品质、经济性以及动力性。本文围绕金属带式无级变速器的电子控制装置设计开发等问题进行了深入的研究。首先在阅读国内外大量参考文献的基础上,分析了国内外金属带式无级变速器的研究动态，阐述了金属带式无级变速器的工作原理和优点，总结了CVT的发展趋势。在详细分析了金属带式无级变速器的传动系统与电液控制系统之后，建立了金属带式无级变速器的动力传动系统模型和液压系统模型，为进一步设计开发CVT的电子控制装置提供了理论基础。
然后根据CVT电液控制系统的控制目标，提出了以TMS320LF2407A作为CVT电子控制装置控制器的总体方案，完成了CVT电子控制装置的最小工作系统和输入输出接口电路的设计。接下来以减小印刷电路板（PCB板）尺寸和提高电子控制装置的稳定性、抗干扰能力为目标，设计了PCB板。针对汽车上电子控制装置工作环境的特殊性，提出了一些有效的抗干扰措施。
最后编写了电子控制装置的底层驱动程序，在CVT专用试验台上进行了台架模拟试验，得到理想的结果。在进行CVT传动系统转速测量时，分析讨论了频率法（M法）和周期法（T法）测量转速的优缺点，提出了一种精度更高的转速测量方法——临界转速法。
关键词：无级变速器；电液控制系统；数学模型；电子控制装置；转速测量
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Abstract
CVT has long been the most ideal Transmission which people provide for their cars. With the consistent regulation of speed ratio, the CVT system can ensure the workings of the engine at a low consumption of fuel level. Therefore, the consumption of the fuel as well as the exhaustion of the waste gas can be greatly reduced. What's more, the CVT system can enable the cars to run smoothly and therefore make people feel more comfortably. The CVT system，as an advanced technology, it can meet the developing demands of passenger car and there will be a great developing potentiality and extensive market.
The electronic hydraulic control system is the key part of CVT, the thesis mainly focuses on the study of electronic control unit of CVT. After reading many reference literatures, this thesis analyzes the features and its operating principle of CVT, and states that the CVT will be the developing tendency for the transmission of passenger car. Based on the analysis and study on the electronic hydraulic control system of CVT, the mathematical models of CVT are established, which is the theoretic foundation for CVT control system.
According to the control targets of CVT, the general solution of ECU for CVT which is based on TMS320LF2407A as microprocessor is put forward. Firstly, the smallest operating system for ECU is designed. Then, interface circuit which is connected external sensor signal or actuator with microprocessor is analyzed. After accomplishing the logical design of the ECU, printing circuit board (PCB) is devised. In order to decrease the size of PCB and increase the stability of PCB, the author adopts a series of measures to realize the targets above. A number of methods which are applicable in automobile electronics field are concluded in the paper.
Besides, the low-level driving program of the ECU is developed. For example, ADC program, which can be used for testifying the ECU, also be used as the subprogram for CVT control system main program. The ECU and low-level driving program are tested on the test-bed, and the test result shows that the developed ECU and low-level driving program are correct.
In the end, the principle of traditional rotation speed measuring methods including frequency method and period method are analyzed, and the advantages and disadvantages of traditional rotation speed measuring methods are discussed
II
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respectively. The paper presents a new method, through which we can measure the rotation speed at a higher precision with the same rotation speed sensor.
Key word: Metal V-belt Continuously Variable Transmission; Electronic Hydraulic Control System; Mathematical Model; Electronic Control Unit; Rotation
Speed Measurement
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I
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第1章绪论
1.1 无级变速器的发展
1.1.1 国内外无级变速器的研究动态
⑴国外无级变速器的研究动态
CVT是目前最新型的一种自动变速器，但相关技术的发展，已经有了一百多年的历史。德国奔驰公司是在汽车上采用CVT技术的鼻祖，早在1886年就将V 型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽油机汽车上。1958年，荷兰的DAF公司H.Van Doorne博士成功研制了双V型橡胶带式CVT，并装备于DAF公司制造的小型轿车上。但是由于橡胶带式CVT存在一系列的缺陷，如传递功率有限、传递转矩低、传动带和夹紧机构的能量损失较大、以及使用寿命短等，因而没有被汽车行业普遍接受。
然而提高传动带性能和CVT传递功率极限的研究一直在不断进行，1972年H.Van Doorne博士发明了金属传动带，解决了橡胶带使用寿命低、传递功率小的本质缺陷[1]。1987年装备金属带式无级变速器的汽车首先在日本投放市场，很快引起汽车工业的关注。进入20世纪90年代，汽车界对CVT技术的研究开发日益重视，特别是在微型轿车中，CVT被认为是最佳的传动装置。随着汽车电子技术的发展，电子技术与自动控制技术的不断应用，使得CVT的总体性能比同类的AT更为突出。根据世界各汽车公司按不同的试验标准对CVT进行试验，结果表明，CVT与同类四档自动变速器相比：加速性能可提高10%，燃油经济性提高10%~15%，排放降低10%，平顺性更好。
1997年上半年，日本日产公司开发了使用在2.0L汽车上的CVT。在此基础上，日产公司在1998年开发了一款中型轿车，设计了包含一个手动换档模式的CVT。新型CVT采用一个最新研制的高强度宽钢带和一个高效率液压控制系统，这些新技术的应用使CVT可传递更大转矩。日产公司研究开发的CVT电子控制技术，增加了发动机的制动模式，使汽车在下坡时可以一直根据车速实现发动机制动，而不是采用常规制动器限速，解决了长距离制动引起制动器发热的问题。同时在湿滑路面上能够平顺地增加速比来防止打滑。日产公司计划将它的CVT 的应用范围从1.0L扩大到3.0L的轿车。日本三菱公司选用CVT传动技术与直喷式发动机组合，可以保证在所有速比下，实现发动机动力平顺无间断地传递。CVT 根除了传统的自动变速器换档时动力不连续现象以及顿挫感，从而获得更满意的响应速度和控制性能。日本富士重工拥有15年开发CVT的经验。1997年5月，
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富士重工将它的Vistro微型车装配了E-CVT(设有六档手动换档模式的CVT)。1999年上半年，美国的福特公司和德国ZF公司合作，在巴达维亚和俄亥俄州合资建厂,为福特公司的轿车和轻型载货车设计CVT变速器，从2001年开始投入生产。除经典的前置前驱方式外，ZF公司还设计有发动机纵置前轮驱动、发动机纵置后轮驱动的CVT产品系列[2]。
经过10多年的不断完善，CVT传动技术由早期的小排量逐渐发展到大中排量轿车，其传递功率已超过150KW，转矩已超过350Nm。
⑵国内无级变速器的研究动态
国内对汽车无级变速器的研究最早可追述到60年代，清华大学的宋镜滚教授对汽车橡胶带无级变速器进行了研究，用传统的Euler理论对橡胶V带无级变速传动进行了分析，对弯曲、拉伸所产生的带应力及应力对带疲劳寿命的影响进行了分析，并提出了相应结构上的改进措施，以及汽车车速——油门两参数匹配控制的简单原理。80年代中期哈尔滨工业大学载人航天器设计教研室的杨涤教授在美国作访问学者期间，与美国California-Davis大学的Andrew A. Frank教授合作，从纯控制理论的角度，对CVT非线性动力传动系统进行了实验和仿真研究。80年代末东北大学的程乃士教授从德国回国后，开始了CVT钢带的试制工作，并应用键合图理论，推导了VDT公司P811变速器液压控制系统的状态方程，但没有具体的参数和仿真结果。90年代初北京理工大学的姜正根教授在兵器工业部的资助下，开展了CVT的研究，在购买了国外的钢带后，设计制造了简单的实验装置，但由于同为兵器工业部的长安集团对该项目不认可，CVT项目没有进一步的进展。清华大学曾尝试对金属带CVT进行研究，武汉工学院也试图对汽车牵引式CVT进行研究。90年代初，华南理工大学黄向东教授从意大利学成归国，在国家自然科学基金青年基金的资助下，开展了金属带CVT的研究，试制了H型金属钢带，对CVT的匹配控制规律进行了研究，并推导了CVT过渡状态的理想调速率，指出了速比调节的方向和速率，该调节规律申请了国家专利。上海交通大学花家寿教授在上海齿轮箱厂的资助下，以VDT公司的P811样机为实验件搭建了CVT传动实验台[3]。湖南大学以周云山教授和薛殿伦博士为首的CVT研发小组，具有多年从事无级变速器的研究经验。多年的潜心研究，消化了国外的先进技术，已经掌握无级变速器与整车的动力匹配规律、速比控制方法、离合器起步过程控制以及液压控制系统设计等关键技术。
总而言之，从国内外对CVT的研究状况来看，CVT是一项实践性非常强的技术，国内外对金属带CVT的研究方兴未艾。
1.1.2 无级变速器的研究方向
目前，对CVT的前瞻性研究内容包括如下三个方面：基本理论、动力传动系
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统的综合控制、混合动力系统[4~5]。
⑴基本理论
V型金属带具有独特的结构特征，因此V型金属带的传动机理与普通的V型橡胶带的传动机理不同，V型金属带传动机理非常复杂。金属带式无级变速传动机理是其传动与控制的理论基础。为了尽可能的挖掘金属带式无级变速传动的潜力，提高系统的传动效率，延长带的使用寿命和精确评估变速器传递转矩的能力，开发出优良的控制系统，有必要深入细致地研究金属带式无级变速传动机理。以改善金属带—带轮传动副的结构和性能，提高金属带的承载能力与传动效率；给出可以用于实时控制的带传动力学模型。
⑵动力传动系统的综合控制
CVT动力系统的综合控制是当前研究的主要方向。尽管已经有不同的CVT 批量生产，但依然存在着许多控制方面的问题。即使是设计合理、制造精度高的CVT，如果没有有效的控制系统，其性能也不能得到充分的发挥。为解决这些控制问题，现在普遍采用的方法是充分利用车速和发动机转速的相互独立性，优化CVT传动系统的特性，从而实现对发动机和CVT的综合控制。例如NISSAN公司开发的控制系统，根据目标转矩、车速和燃油消耗率的关系来确定发动机目标转速，在获得目标转矩的同时，使发动机燃油消耗达到最少。试验数据表明，采用综合控制策略的汽车比采用常规的控制策略汽车的燃油经济性提高1%。尽管提高不是很多，但是这种控制策略很好是下一代动力传动系统控制的基本方针。
⑶混合动力系统（Hybrid Electric Vehicle 简称HEV）
由于CVT的使用有效地缓解了内燃机汽车的负面影响，因此只要是内燃机汽车就一定可以使用CVT。目前，许多公司都在着手研究由发动机—电动机—CVT 或发动机—惯性飞轮—CVT相结合组成的混合动力汽车，以达到进一步节能和降低排放（甚至实现零排放）目的。在HEV上使用CVT是非常有利的，因为有电动机的存在，避免了CVT在低速工况下产生的问题，使发动机始终在最佳工作区工作，提高了燃油经济性。
1.2 无级变速器的原理及优点
1.2.1 无级变速器的原理
金属带式无级变速器的工作原理如图1.1所示。它的核心部件由两组带轮和金属带构成。每组带轮由可动带轮（阴影部分）和不可动带轮组成。金属带由大约300个金属片和嵌在金属片两侧的两组金属环构成。控制系统根据发动机节气门开度和车速控制主、从动带轮沿轴向移动，在力的作用下，金属带在两带轮形成的V型槽内沿径向滑动，从而实现速比在设计范围内的变化。金属带式无级变
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速传动的典型工况如图1.1所示。在力的作用下，当主动带轮的可动部分向内移动，而从动带轮的可动部分沿轴向向外移动时，速比即从动带轮的工作半径与主动带轮的工作半径之比将减小，反之速比则增大。在速比的变化过程中，由于工作半径变化是连续的，因此速比也是连续的。
图1.1 金属带式CVT工作原理图
1.2.2 无级变速器的优点
典型的轿车自动变速器AT有4或5个档位，手动变速器有5或6个档位，因此，驾驶员常会感觉到换档冲击。而无级变速器的速比是在设计范围内连续变化的，从而使驾驶员在驾驶无级变速传动汽车时避免了换档冲击的困扰。在理论上，由于没有换档过程引起发动机转速波动，并且发动机始终工作在理想的工作区域，因此无级变速传动能够延长发动机的使用寿命。根据国内外一些文献资料和实际经验，无级变速传动的优点可归纳为如下几个方面[6]：
⑴速比无级调节
驾驶员无需考虑换档，消除了人为换档技术的影响，使汽车驾驶平顺、舒适。故在简化了汽车行驶过程中的操作同时，也减轻了驾驶员的劳动强度，提高了行车的安全性，使汽车易于驾驶，有利于汽车的普遍使用。
⑵提高燃油经济性和动力性
由于采用无级变速传动的汽车能够控制发动机始终在经济工作区工作，因此燃油经济性方面有了很大的提高，比同类型的AT汽车可提高10~15%。
如表1.1所示，是Chrysler Voyager装备不同类型的变速器时的经济性、动力性试验数据比较。经济性方面，在市区循环工况下CVT汽车比AT汽车省油17%，在郊区公路工况下省油13%；在动力性方面，CVT汽车加速性能(0-100 Km/h)比AT汽车的加速性能提高7.5%。
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表1.1 Chrysler Voyager装用不同类型变速器经济性、动力性试验
工况4-AT P884型CVT 改善（%）
市区15.8 (L/100 Km)13.1（L/100 Km）17
郊区公路12.7 (L/100 Km)11.1（L/100 Km）13 经济性
90（Km/h）等速9.9 (L/100 Km) 9.3（L/100 Km） 6
120（Km/h）等速 13.0（L/100 Km）13.5（L/100 Km）-4
0-30（Km/h） 2.5 s 2.5 s 0 动力性
0-100（Km/h）13.2 s 12.2 s 7.5
最大加速度 4.8 m/s2 4.8 m/s2 0 同样，ZF公司进行了对比试验，结果表明：在美国环境保护局城市和公路循环工况下，装备CVT的汽车比4档AT汽车燃油经济性提高10%；0~60 mph加速试验中，装备CVT的汽车比AT汽车少用1秒多。
⑶降低有害物质的排放
由于无级变速传动能使速比连续变化，而且具有较宽的速比变化范围，这样就能够使发动机经常在理想区域内处于稳定运转状态，减少了发动机在不稳定工况工作的时间，从而减少废气中有害物质的排放量，减轻了对环境的污染。ZF 公司通过试验测定汽车在装备CVT后，其有害物质的排放量比装备4档AT的汽车减少10~15%。若进一步优化的控制方法，CVT汽车的排放还可进一步降低。
⑷实现汽车动力传动系统的综合控制
在电子控制技术高速发展的今天，采用CVT电液控制系统的汽车，通过电子控制装置，将发动机和无级变速器结合在一起实现汽车动力传动系统的综合控制，可以使无级变速的优越性体现的更为显著。发动机能够在某一转速下产生很大的转矩变化范围；也可以在某一转矩下，产生很大的转速变化范围[8]。这样通过调节速比变化和发动机的节气门，控制发动机的功率与汽车驱动轮上的功率平衡，就能够使燃油经济性与汽车性能达到最佳水平。采用CVT传动系统的汽车，也可以实现发动机控制模块、CVT控制模块、ABS控制模块之间交互通讯[9]。不仅可以实现传动系一体化控制，而且可以实现整个汽车系统的综合控制，使得控制效果得到极大的改善。
⑸结构简单，成本低，可靠性高
产品成本与可靠性依赖于产品的技术含量、材料、制造工艺等因素。金属带式无级变速器结构简单，主要由金属带—工作带轮组和控制系统构成，传动零件数（约300个）远少于自动变速器（约500个），因此变速器的重量轻，体积小。核心部件金属带由荷兰VDT公司生产，以前价格比较昂贵（在1995年约占CVT 成本的30%）。为了提高产品的竞争能力，VDT公司近几年在金属带零部件的结
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构设计、材料和加工工艺上都进行了合理改进，产品价格已经大幅度降低。
简而言之，由于金属带式无级变速器的结构简单，关键零部件采用高强度优质材料与无限寿命设计方法进行产品设计和制造。因此该系统质量高，使用可靠，与汽车具有相同的寿命。
1.3 论文主要研究内容
1.3.1 课题研究意义
汽车工业的迅速发展，一方面给人类带来了高度的物质文明，极大的促进了世界经济的发展，尤其是给发达国家经济带来了繁荣的景象。另一方面，又由于汽车保有量的巨增，导致了二十世纪七十年代全球性的能源危机、全球性的环境污染以及温室效应。节约能源与保护环境已经成为人类发展的主题。而全球数以千万计的汽车已经成为能源消耗和环境污染的一个主要的因素。迫于能源危机和环境污染的压力，世界许多国家或地区都制定了严格的法规，力图降低汽车的排放和提高燃油经济性[7]。
由于无级变速传动能使速比连续变化，而且具有较宽的速比变化范围，这样就能够使发动机经常在理想区域内处于稳定运转状态，减少了发动机在不稳定工况工作的时间，从而减少废气中有害物质的排放量，减轻了对环境的污染。这就决定了其在未来变速器的发展中将会占据主导地位。中国拥有世界上发展潜力最大的汽车市场，CVT技术在汽车变速器的发展史上是具有变革意义的，在我国生产此种变速器将是历史发展的必然趋势。所以攻克CVT传动器设计的理论与电子控制等关键技术，对提高国产轿车的自主开发能力、缩短与发达国家的差距具有重要的现实意义。CVT产业将为我国汽车工业的繁荣发展以及促进其它相关工业的繁荣发展起到重要作用，并能带来巨大的社会效益和经济效益。
1.3.2 论文主要研究内容
⑴分析了国内外金属带式无级变速器的研究动态，阐述了金属带式无级变速器的工作原理和优点。
⑵通过对汽车金属带式无级变速器进行了理论上研究与分析，建立了CVT 的动力传动系统和液压系统数学模型。
⑶阐述了CVT传动系统的主要任务，提出了以TMS320LF2407A作为CVT 电子控制装置控制器的总体方案，设计了CVT的电子控制装置。针对汽车上电子控制装置的工作环境非常恶劣，结合PCB电路板设计经验，提出了一些有效的抗干扰措施。
⑷将所设计的电子控制装置以及底层驱动程序进行了台架模拟试验，进行了CVT传动系统的夹紧力和速比控制。
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⑸转速测量精度在汽车电子控制系统中至关重要，讨论了频率法和周期法测量转速的优缺点，提出了一种精度更高的转速测量方法。
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第2章CVT的工作原理和数学模型
2.1 CVT传动器结构与工作原理
CVT的机械部分主要由行星齿轮机构、前进和倒挡离合器、带轮、中间减速齿轮机构、输入与输出轴等五大部分构成。如图2.1所示，是我们研究的金属带式CVT机械系统原理图。金属带式CVT的变速部分由主动带轮、V型金属带和被动带轮组成。每个带轮都由两个带有锥面的半轮而组成一体，其中一个半轮是固定的，另一个半轮通过液压伺服油缸控制其轴向移动。通过控制主、被动轮的油压或流量，可以改变主、被动轮的传动半径，从而改变传动速比。由于主、被动轮的传动半径可以连续变化，从而可以实现无级变速。
CVT传动系的主要任务是：把发动机输出功率可靠地传递到驱动轮，并尽可能减小功率损失；根据汽车的运行条件，按驾驶员选定的工作模式自动改变传动比使发动机维持在理想的工作点；根据驾驶员的要求在不同的使用条件下均能使汽车平稳起步，并且能在必要时切断动力的传递[8]。
图2.1 CVT机械系统原理图
1.输入轴
2.行星架
3.倒档离合器
4.前进离合器
5.从动轮固定锥盘
6.从动轮可动锥盘
7.从动轮齿轮 8.惰轮 9.输出轴 10.金属推力带 11. 主动轮固定锥盘 12. 主动轮可动锥盘13.外行星齿轮 14.内行星齿轮
2.2 无级变速器传动系统动力学模型
汽车动力传动系统的模型如图 2.2所示。驱动力由发动机经离合器传递到CVT的主动带轮，经过无级变速传动机构传递到从动带轮，经差速器和传动轴传
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动到车轮。建立发动机和金属带式无级变速传动系统模型及对其特性的分析，是研究无级变速系统匹配策略与控制规律的重要基础。在建模过程中我们感兴趣的部件为发动机、无级变速器、传动系、车轮和整车动力学模型。在建模过程中假设离合器已经结合或者液力变矩器已经自锁，则发动机的转速和CVT 的主动带轮转速相同。
图2.2 汽车动力传动系统的简化模型
发动机的角加速度为：
in e e e T T I ?=ω （2.1）
CVT 输出轴角加速度为：
cvt l out s s i i T T I 0?=ω （2.2）
ηcvt in out i T T = （2.3） s e cvt i ω= （2.4）
dt di i cvt s cvt s e ωωω+= （2.5）
式中，e T --发动机的输出转矩, N ·m ；
in T --CVT 传动器主动带轮输入转矩，N ·m ；
out T --CVT 输出转矩，N ·m ；
l T --作用在车轮上的等效阻力矩，N ·m ；
e I --飞轮和主动带轮在CVT 输入轴上的等价转动惯量，kg ·m 2；
s I --从动带轮和主减速器在CVT 从动轴上的等价转动惯量，kg ·m 2；
cvt i --带传动速比；
0i --主减速器速比；
e ω--为发动机转速，rad/s ；
s ω--为从动带轮转速，rad/s ；
η--为金属带传动效率； 将上述各式合并整理得到无级变速动力传动系统的动力学方程：
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η
ηωωs cvt e cvt l cvt e s cvt e e
e cvt
s I i I i i T i T I i I I dt di +?++?=202 （2.6） 根据（2.6）可以得到，速比变化率dt di cvt 对汽车加速度具有负的作用效果，因此在汽车加速过程中，若速比变化率过大，在汽车加速的初始阶段反而会出现负加速度现象，尤其在发动机转矩较小时，这种现象会更加明显。相反，如果逐渐加大发动机功率，同时对无级变速装置作用以负的速比变化率，汽车的加速度会立刻增加。
由以上的分析可以看出，无级变速系统的速比变化率对汽车的动态响应效果具有决定性影响，并且决定CVT 在发动机输出功率和汽车行驶阻力功率之间的动态匹配关系[9]。而速比变化率由液压控制系统确定，是需要控制的参数，因此必须对液压控制系统进行分析，以获得速比变化率的控制方法。
2.3 CVT 液压控制系统模型
无级变速器电液控制系统，包含一系列执行机构和起控制作用的液压阀。无级变速器电液控制系统根据功能可以划分为三个子系统：离合器控制系统，夹紧力控制系统和速比控制系统。由于起步离合器只在汽车起步时起作用，对另两个系统的影响不大，可以单独考虑。对液压系统特性进行理论分析时，可以将液压系统简化为由一些基本的液压元件组成的系统。由此，典型的CVT 液压系统可以
简化为如图2.2所示的模型。
图2.2 CVT 液压控制系统
在液压系统图中，油泵出口的压力由夹紧力控制阀调节，直接作用于从动轮
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油缸。另一路则经速比控制阀的调节进入到主动轮油缸，实现速比的调节。所以液压控制系统可以简化为夹紧力控制系统和速比控制系统。为了对CVT 液压控制系统的特性进行研究，必须建立系统的数学模型[10~12]。
在离合器结合后，CVT 系统进入变速过程。在变速过程中，夹紧力控制阀和速比控制阀根据电子控制单元的指令开始工作。在液压系统的建模过程中，将其看作是一个分布参数系统。一般来说，系统中的夹紧力控制阀是电液比例溢流阀，而速比控制阀是流量控制阀，通常情况下为高速开关阀。速比控制阀的出口压力与流量是通过控制高速开关阀的占空比来实现的。
油泵的流量与输入转速近似成线性关系，由于制造和设计等方面的原因，油泵自身存在泄漏，油泵出口的压力越高，泄漏量越大，由此可以得到油泵的模型：
s e pump P C n q Q ???=20 （2.7）
式中，0Q --油泵的流量，L/min ；
pump q --油泵每转的排量，mL/r ；
e n --发动机转速，r/min ；
2C --油泵的泄漏系数；
s P --夹紧力控制阀的调节压力，MPa ；
进入到夹紧力控制系统的流量sin Q ，由质量守恒定律得：
sp sd Q Q Q Q ??=0sin （2.8）
式中，sd Q --夹紧力控制阀排出流量，L/min ；
sp Q --进入速比控制系统的流量，L/min ； 对于夹紧力控制系统，由液压系统的连续性方程、能量方程可以得到：
)dt dx A P C Q (x A V dt dP s s 0s s sin s
s s e s ????+=β （2.9） sl sl s s A L dt dQ Q C P P ????=sin sin 1
01ρ （2.10） 式中，e β--液体的体积弹性模量，MPa ；
s C --从动轮油缸泄漏系数；
0s P --从动轮油缸内的压力，MPa ；
s A --从动轮油缸的面积，m 2；
s V --从动轮油缸的容积，m 3；
s x --从动轮油缸位移，m ；
sl A --油管的横截面积，m 2；
sl l --油管的长度，m ；
1C --油管的泄漏系数；
ρ--液体密度，kg/ m 3；
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同样，对于速比控制系统，由液压系统的连续性方程、能量方程可以得到： )(00
dt dx A P C Q x A V dt dP p p p p pin p p p e
p ????+=β （2.11）
pl
pl pin pin p p A L dt dQ Q C P P ????=ρ101 （2.12） 式中，p C --主动轮油缸泄漏系数；
0p P --主动轮油缸内的压力，MPa ；
p A --主动轮油缸的面积，m 2；
p V --主动轮油缸的容积，m 3；
p x --主动轮油缸位移，m ；
pl A --油管的横截面积，m 2；
pin Q --进入到主动轮油缸内的流量，L/min ；
pl l --油管的长度，m ； 在公式（2.11）中，dt dx A p
p ?表示由于主动轮的轴向运动造成的油缸内的流量
的变化。这种变化与主动带轮的轴向移动速度有关，而轴向移动速度的大小由CVT 的换档特性决定。
主动缸轴向运动方程为：
p p p p p p p p p F A P x K x B x M *0?=++
（2.13） 式中，p M --主动缸、金属带及被动缸的等效总质量，kg ；
p B --主动缸、被动缸的等效阻尼系数；
p K --主动缸、被动缸的等效刚度系数；
p F *--被动轮的夹紧力转换到主动缸的轴向负荷，N ；
无级变速传动的速比由主、被动轮的节圆半径确定。如图2.3所示，是主、被动轮节圆变化的约束条件。当被动轮位于最小节圆半径，主动轮为最大节圆半径，传动得到最小传动比：max min min DR DN R R i =，此值通常为0.5左右。当被动轮位于最大节圆半径，主动轮为最小节圆半径，传动得到最大传动比：min max min DR DN R R i =，此值通常为2.5左右。金属带式无级变速装置的速比变化范围通常为2.5~0.5[13]。
图2.3 主被动轮节圆变化的约束条件
硕士学位论文
主动缸的轴向位移引起主动轮节圆半径的变化由下式确定：
αtg x R R p DR DR 2min += （2.14）
式中,α--带轮锥角，通常为D 11左右；
p x --主动轮油缸位移，m ；
取值范围：()αtg R R x DR DR p min max 20?≤≤ （2.15）
在变速过程中，由于金属带的长度L 可视为定值（弹性变形引起长度变化很小，可以忽略），所以主动轮的节圆半径确定之后，CVT 的速比就随之确定。根据主被动轮节圆变化的约束条件可得：
()()L d R R DN DR =+?++θθπθπcos 222 （2.16） 式中，()d R R DN DR ?=θsin ；
θ--金属带与两传动轴中心的连线的夹角，rad ；
L --带的长度，m ；
d --两传动轴中心距离，m ；
由式（2.16）可得速比和主动轮半径之间的近似计算公式为：
()
A AC
B B i 242?+?= （2.17） 式中，DR DN R R i =；
d R A DR =；
d R B DR 2?=π；
DR DR DR R L R d d R C ?++=2π；
通过对CVT 液压系统和主被动轮节圆变化的几何约束条件的分析可以得到：在CVT 电液控制系统中，通过控制夹紧力控制阀和速比控制阀的工作状态，调节液压系统的压力和流量，引起主动缸的轴向移动，从而改变了CVT 从动轮的夹紧力、CVT 的速比及速比变化率。
2.4 高速开关阀的数学模型
在实际应用中，金属带式无级变速器的液压控制系统是多种多样的，控制阀的形式和类型相差很大[14~15]。在机械式液压CVT 控制系统中，控制阀通过机械结构控制实现系统的压力调节。在电子液压CVT 控制系统中，控制阀是由电子控制装置的输出信号来控制电磁阀的电磁铁，从而控制阀芯的动作实现压力和流量调节。
在CVT 电液控制系统中，实现夹紧力控制和速比控制分别是由夹紧力控制阀和速比控制阀来实现的，它们是液压控制系统的核心部件。因此为了对液压系统的特性进行分析，实现CVT 系统的精确控制，必须建立受控元件的数学模型。
高速开关阀是一种新型的数字电液转换元件，具有结构简单，价格低廉，响
金属带式无级变速器电子控制装置设计方法研究
应速度快，抗污染能力强等优点。它的性能通常用开启和关闭时间来描述，只有开和关两种极限工作形式。高速开关阀产生的开关数字信号可以直接转换成流体脉冲信号，极易实现计算机技术和液压流体技术的有机结合[16]。在所研究CVT 液压控制系统中，速比控制阀是高速开关阀，通过改变高速开关阀的占空比来控制出口压力与流量。
如图2.4所示，是高速开关阀的主阀结构图。它是一种两位三通快速响应开关式数字阀，它的特点是能够直接接受脉宽调制信号（PWM 信号）对流体系统的压力与流量进行控制。工作原理如下：当通电时，电磁力作用在阀芯的右端，使阀芯迅速向左运动，进油口打开，泄油口关闭，工作油从进油口进入，流进主动轮油缸；当断电时，阀芯在回位弹簧的作用下向左迅速运动，进油口关闭，泄油口打开，工作油从主动轮油缸流出，经泄油口流回油箱。
图2.4 高速开关阀主阀结构
由质量守衡方程，进入到主动轮油缸内的流量pin Q 为：
pd sp pin Q Q Q ?= （2.18）
根据开关阀的流量公式，进入速比控制系统的流量sp Q 为：
)(2p s p s vsp vp sp P P sign P P A C Q ?????=ρτ （2.19） 同样，可以得到速比控制阀的泄油量pd Q 为：
())(21pd p pd p vpd
Vp pd P P sign P P A C Q ??????=ρτ （2.20）
式中，τ--高速开关阀的占空比； Vp C --高速开关阀的流量系数；
vsp A --高速开关阀的进油口的节流面积，m 2；
vpd A --高速开关阀的泄油口的节流面积，m 2；
pd P --泄油口的出口压力，MPa ；
由于一般泄油口与油箱相连，所以0=sd P 。
硕士学位论文
从高速开关阀的工作原理和液体动力学模型可知：电磁阀的开关机理是通过电磁力和弹簧的复位力驱动阀芯移动以达到阀的开和关，其工作频率和占空比对阀的性能有很大影响[17]。由此可见，高速开关阀的结构参数与工作特性对系统特性有重要的影响。
2.5 本章小结
本章介绍了CVT传动器结构与工作原理，说明了CVT传动器的主要任务。
建立了汽车动力传动系统的模型，得到无级变速系统的速比变化率对汽车的动态响应效果具有决定性影响。
通过对CVT液压系统和主、被动轮节圆变化的几何约束条件的建模分析可知：在CVT电液控制系统中，通过控制夹紧力控制阀和速比控制阀的工作状态，调节液压系统的压力和流量，引起主动缸的轴向移动，从而改变了CVT从动轮的夹紧力、CVT的速比及速比变化率。分析了高速开关阀的工作原理，建立了高速开关阀的液体动力学模型。得出高速开关阀的结构参数与工作特性对液压系统特性有重要的影响。
总而言之，本章通过对CVT电液控制系统的理论分析，为实现CVT控制奠定了基础。
汽车无级变速箱控制器TCU的研究
汽车无级变速箱控制器TCU的研究 来源：中国电源网/王旭东闫维新张仁海樊春梅2006-01-18 为了跟踪世界汽车技术，发展我国汽车工业，“九五”期间，汽车电于控制技术被列为科技攻关项目。车辆自动变速是汽车电控技术的一个重要组成部分。采用计算机和电力电子驱动技术实现车辆自动变速，能消除驾驶员换档技术的差异，减轻驾驶员的劳动强度，提高行车安全性，提高车辆的动力性和经济性。汽车的无级变速系统一般是由无级变速箱 CVT(Continuously Variable Transmission) 和无级变速箱控制器 TCU(Transmission Control Unit)组成。 1 CVT的基本结构 汽车的无级变速系统主要有以下几种形式：（1）液力机械AT—HMT(Hydrodynamic Mechanical Transmission)广泛应用于轿车、公共汽车、重型车辆、商用车和工程车辆上。 (2)机械式AT—AMT(Automated Mechanical Transmission)在通常机械式变速器基础上加上微机控制电液伺服操纵自动换档机构组成，目前它应用于部分低档轿车、局部卡车和商用车上。(3)无级式AT—CVT(Continuously Variable Transmission)是目前在小排气量轿车中使用最多的一种。它的主要结构和工作原理如图l所示。
图1 无级式AT—CVT主要结构和工作原理 CVT技术的发展，已经有了一百多年的历史。德国奔驰公司是在汽车上采用CVT技术的鼻祖，早在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽油机汽车上。但由于结构设计和选材等方面的问题，该传动机构体积过大，传动比过小，无法满足汽车行驶的要求。这些缺点限制了它的应用。直到1979年，通过结构的改进和特殊钢带的使用，CVT的传动比明显提高，具备了在车辆上广泛应用的前提条件。从那时起，福特、菲亚特和日产等公司的车型都曾采用过这种变速传动机构。 CVT采用的V形承推钢带由安装在挠性马氏体时效钢圈上的多片楔形钢片构成。它的动力从主动轮输入，经过V形钢带，由从动轮输出。带轮由可以相对滑动的两部分构成。钢带位于这两部分间的凹槽内。当带轮两部分靠紧时，凹槽较窄，钢带位于带轮外缘，此时带轮的工作直径最大。随着这两部分间的相对滑动，凹槽越来越宽，钢带逐渐靠近带轮中心，即工作直径最小的地方。汽车刚刚起动车速较低时，主动轮工作直径较小，变速器可得到较大的传动比，使汽车获得足够动力克服行驶阻力。随着车速的升高，主动轮工作直径逐渐增大，从动轮工作直径越来越小，变速器传动比也相应减小。由于带轮工作直径可连续变化，因此这种变速器的传动比也是无级、连续变化的，传递动力更平稳，其动力性和经济性远远
变速器结构详解之金属带式无级变速器4页word文档
变速器结构详解之金属带式无级变速器在现代汽车上常见的变速器种类，如果按照内部结构来分，大概可以分为有级式与无级式两种，有级式的两种在之前的两篇文章中都已经详细介绍过，那么接下来说无级式变速器。所谓无级式变速器就是指变速器并没有固定的档位，它的传动比是连续不断地变化的。而目前最为常见的无级式变速器可数金属带式无级变速器（VDT-CVT），这种变速器在国内车型上搭载的时间并不长，但它可不是什么新产品，因为它早在1490年便在达芬奇的想象力下被绘画出来，而在1889年就申请了CVT的专利。直到20世纪70年代的中后期荷兰的VDT（Van Doorne’s Transmissionb.V）公司研制出了第一台汽车用的CVT，并将这款CVT称为VDT-CVT。而且早在1987年斯巴鲁公司便首次将这款VDT-CVT变速器装备在他们的Justy车型上。直到2005年，荷兰VDT 公司已经累计生产了VDT-CVT变速器超过1000万套，而且它的搭载车型也越来越多，好像上一代的广本飞度（GD），菲亚特的派力奥、奇瑞的旗云、日产的天籁、蓝瑟翼神等都已经可以选配VDT-CVT变速器版本。那么下面就介绍一下这款变速器的结构与原理吧。 图：这款是复合型的金属带式无级变速器，可见除了金属带及工作轮之外，在输入轴前还有一组行星齿轮。 图：这是博世（BOSCH）推出的传动金属带，它由一个个金属环夹着 皮带所组成，
图：利用金属环保护皮带可以让皮带在运行过程中避免皮带被摩擦而 损坏的问题。 先说说CVT变速器的结构吧。金属带式无级变速也就是我们常说的CVT变速器，它的内部结构跟之前说的两种有级变速器也是完全不同，而且不单止是内部结构，就连传动的传动的部件也不一样。之前介绍的两种有级式的变速器虽然使用的齿轮不同，但是它们都是利用齿轮啮合来实现动力的传递，而金属带式无级变速器则是通过表面呈V型主动工作轮、金属带、V型的从动工作轮来实现动力传递。主动工作轮安装于输入轴之上，它在获得动力之后会带动金属带转动，而金属带的另一端则会连接于从动工作轮，而从动工作轮则连接在输出轴上，于是动力就会被这样传递至输出轴，然后通过尾牙等部件将动力传递至车轮上。 图：从上图可以看到，呈V型的是工作轮，它的一边连接着可以使其 活动的液压控制装置， 图：当液压控制装置为其注油或者放油，就可以让工作轮单边进行轴向移动，从而改变架在工作轮之上的金属带的工作半径。 既然说得上是变速器，那么当然不单止是传动那么简单，最起码也需要改变传动比吧。上面也说到，主动工作轮以及从动工作轮它们的表面是呈V型的，这个V型的工作轮不论是主动工作轮还是从动工作轮的两边都配有液压控制装置，这个液压控制装置的作用是让工作轮的一边作轴向移动。而架在V型工作轮中间的金属带也会因工作轮
金属带式无级变速传动变速器工作原理分析
西南大学 本科生课程论文 论文题目：金属带式无级变速传动变速器的工作原理分析 姓名：孙伟 学院：工程技术学院 班级：2012 机制（2）班 专业：机械设计制造及其自动化 课程名称：汽车设计 学号：222012322220063 指导教师：冀杰
2015 年06 月24 日金属带式无级变速传动变速器工作原理分析 摘要：金属带式无级变速传动变速器（CVT，即Continuously Variable Transmission ），同传统的变速器相比，具有结构紧凑，操作简便，传动效率更高，成本更低，以及节能环保等多方面的优点。此外，它作为轿车发展的一项先进技术适合我国轿车变速器发展的要求，并且越来越受到普遍关注，本文重点介绍，以及分析了金属带式无级变速器的传动原理，并系统的介绍了其发展历史和当前的技术状况，对金属带式变速器与其他类型的变速器的优点，缺点进行比较说明在机械式无级变速传动中，金属带式无级变速器无论是在转矩传递能力还是在传动效率方面均优于其他类型的机械式无级变速器传动。 关键词金属带式无级变速器；无级变速器；机械式变速器；CVT 1.金属带式无级变速器（CVT）概述 1.1无级变速器的发展历史 无极变速技术最早诞生于于一百多年前，一位荷兰工程师设计制造了世界上第一台无级变速传动机构。而无极变速技术应用于汽车行业则可以追溯到1886年，德国奔驰公司将V型橡胶带式无极变速机构安装在该公司生产的汽油机汽车上。由于橡胶带式无级变速机构存在功率有限(转矩局限于135Nm以下)，离合器工作不稳定，液压泵、传动带和夹紧机构的能量损失较大等缺陷，因而没有被汽车行业普遍接受。然而提高传动带性能和无级变速传递功率极限的研究一直在进行，将液力变矩器集成到无级变速系统中，主、从动轮的夹紧力实现电子化控制，在CVT中采用节能泵，传动带用金属带代替
汽车无级变速器设计毕业论文
汽车无级变速器设计毕业论文 目录 摘要 1.绪论 1.1汽车变速器的类型? (1) 1.2汽车变速器的类型和特点 (1) 1.3采用无极变速器——CVT的汽车可以节油的原理 (2) 1.4实现汽车无级变速器——CVT大变速比、大转矩的关键——无偏 斜金属带式无极变速传动 (3) 2.CVT的总体设计 2.1原车的相关参数 (5) 2.2带传动的分析 (5) 2.3压紧装置的设计 (8) 2.4齿轮设计计算 (15) 2.5轴的设计计算 (22) 2.6轴承的设计计算 (30) 2.7锥轮处的键的设计计算 (31) 3.变速器的调控分析 3.1 CVT的一般调控理论分析 (32)
3.2 CVT最佳调控逻辑 (34) 4.总结 (38) 5.致谢 (39) 6.参考文献 (40) 1. 绪论 1.1 汽车变速器的类型 目前汽车变速器按变速特点来分，可分为两大类：一是有级变速器；二是无级变速器。按执行变速的方式来分，可以分为自动和手动两类。 1. 2 汽车变速器的类型和特点 1.2.1 液力变矩器 液力变矩器是较早用于汽车传动的无级变速器，成功地用于高档汽车的传动中。由于传动效率低，且变速比大于2时效率急剧下降，经常仅在有级（2～3档）变速器的两档中间实现无极变速，因此未能推广开来。目前经常作为起步离合器在汽车中使用。 1.2.2 宽V形胶带式无级变速器 宽V形胶带式无极变速器是荷兰DAF公司在1965年以前的产品，主要用在微型轿车上，一共生产了约80万辆。由于胶带的寿命和传动效率低，进而研究和开发了汽车金属带式无级变速器。 1.2.3 金属带式无级变速器
金属带式无级变速器是荷兰VDT公司的工程师Van Dooren 发明的，用金属带代替胶带，大幅度提高了传动效率、可靠性、功率和寿命，经过30～40年的研究，开发已经成熟，并在汽车传动领域占有重要的地位。目前金属带式无级变速器的全球总产量已经达到250万辆/年，在今后三年将达到400万辆，发展速度很快。 金属带式无级变速器的核心元件是金属带组件。金属带组件由两组9～12层的钢环组和350～400片左右的摩擦片组成，其中钢环组的材料，尤其 >2000MP），各层环之间“无间隙”是制造工艺是最难的，要实现强度高（ b 配合。以前只有荷兰VDT公司掌握这种工艺，现在我国越士达无级变速器也已近掌握了这种技术，并在工学院建成了一条示性生产线。 金属带式无级变速器的传动原理，主、从两对锥盘夹持金属带，靠摩擦力传递动力和转矩。主、从动边的动锥盘的轴向移动，使金属带径向工作半径发生无级变化，从而实现传动的无级变化，即无级变速。 1.2.4 摆销链式无极变速器 摆销链式无级变速器是由德国LUK公司将摆销链用于Audi汽车传动的成功例。与金属带式CVT不同的是，它将无级变速部分放在低速级，即最后一级。其原因是链传动的多边形效应在高速级是会产生更大的噪音和动态应力。所以其最新的结构中，假装了导链板以减少震动和噪声。但是由于在低速级传动中，要求传递的转矩大，轴向的压力较大，液压系统的油
无级变速器的基本结构和变速原理
无级变速器的基本结构和变速原理 沈林江，胥家政 摘要：无级变速技术是目前汽车传动系统中的前沿技术，无级变速器（CVT）与手动变速器（MT）、自动变速器（AT）相比，综合动力性能更佳，能与发动机形成理想的动力匹配，因此，无级变速汽车是当今发展的主要趋势之一。无级变速器中最为重要的一项是电液控制技术，直接影响到汽车变速品质、经济性以及动力性。速比控制、夹紧力控制和起步离合器的控制是无级变速控制系统的关键。 关键词：无级变速；结构；原理；特点 Basic structure and Variable speed principle of the CVT Shen lin-jiang , Xu jia-zheng Abstract: Continuously variable transmission technology is currently in the forefront of automotive technology,continuously variable transmission (CVT) with manual transmission(MT),automatic transmission(AT),an integrated vechicle is the development of the car one of the main trend. CVT is the most important one is the electro-hydraulic control technology.Car speed directly affects the quality and economy, and dynamic.However ratio control, clamping force control and control is the key to starting clutch CVT control system. Key word: I nfinitely variable speeds; structure; principle; characteristic 引言 汽车无级变速器能实现传动比连续变化，在更大范围内控制发动机的工作点，真正实现发动机—变速器—道路载荷的最佳匹配，所以一直以来是汽车制造商和用户追求的理想变速器。无级变速器按作用方式的不同和传动形式的差异，可分为机械式、电气式、液压式三大类。其中机械式无级变速器恒功率特性较好，有较高的传动效率，应用比较广泛，金属带式无级变速器就是典型的一种机械式摩擦无级变速器。由于金属带式无极变速器最为普遍，所以本文主要研究金属带式无级变速器的基本结构和变速原理。 1 汽车无级变速器的类型和特点 无级变速器可分为：液力变矩器，摆销链式无级变速器CVT，金属带式无级变速器CVT，环盘滚轮式无级变速器IVT这4大类。与有级变速器相比，它的优点明显：（1）提高燃油
带式无级变速器1
带式无级变速器 机械无级变速器基本上有传递运动和动力的摩擦变速机构；保证摩擦力所需的加压装置；实现变速的调速机构三部分组成。其工作原理是利用刚性原件（或通过中间元件）在接触处产生的摩擦力或润滑油膜牵引力进行传动，并可通过改变其接触处的工作半径进行无级变速。 机械无级变速器转速稳定、传动效率高并且可以很好地适应各种机械的工况要求，已经广泛运用于纺织、化纤、塑料、轻工、机床、冶金、矿山、石油、制药、电子、造纸等领域，并且近些年已经开始应用于汽车的机械无级调速。 带式无级变速器就是机械无级变速器其中的一种，即摩擦变速传动机构，并且由于其结构简单、制造容易、工作平稳、能吸收振动、易损件少、带更换方便，因而也是机械无级变速器广泛应用的一种；其缺点是外形尺寸较大，而变速范围较小。它由主、从动锥（带）轮、紧套在两轮的带、调速操纵机构和加压装置组成。其工作原理为当主动轮转动时，借助带与锥轮间的摩擦力来驱动从动轮并传递动力；通过调速操纵机构改变带在锥轮上的位置，使主、从动轮的工作半径改变，以达到无级变速的目的。其主要类型有： （1）普通V 带无级变速传动，这种类型结构简单、变速范围小，共有双面可动锥盘、单面可动锥盘和多单面可动锥盘带轮三种结构。 （2）V 形宽带无级变速传动，无级变速用的V 形宽带的内周具有齿形，因为具有良好的曲挠性、耐热性和耐测压性。农业机械无级变速传动用V 形半宽带，内周无齿，耐测压性好。 （3）块带式无级变速传动，这种类型的传动主要用于低速、工作条件恶劣的场合。 以金属带式无级变速器为例说明其设计过程 金属带式无级变速器是一种新式的有中间挠性体的机械摩擦式变速器，其结构简单、承载能力强，克服了以往各类无级变速器传递功率小的缺点，其已经在汽车变速器中得到了非常成功的应用。其设计步骤为： （1）确定锥盘安装轴径0d 和锥盘允许的最小工作半径min R 可根据输入转矩和结构的要求作出锥盘的结构设计，先确定安装轴径0d （2）计算要求的最大速比m ax0i 、最小速比m in0i 和变速范围0b R （3）初估中心距A （4）初估钢带环的长度L （5）根据初定的带环长度L 和中心距A ，按所确定的金属片侧边与锥盘母线的共轭关系，确定锥盘的轴向位移 （6）确定主、从动轮外径e1d 和e2d ，验算中心距A 若中心距与初估尺寸不一致，调整中心距从（5）开始重新设计 （7）校核锥盘与金属片的接触强度 （8）校核钢带环的强度 （9）确定锥盘的轴向正压力
变速器结构详解之金属带式无级变速器
变速器结构详解之金属带式无级变速器 在现代汽车上常见的变速器种类，如果按照内部结构来分，大概可以分为有级式与无级式两种，有级式的两种在之前的两篇文章中都已经详细介绍过，那么接下来说无级式变速器。所谓无级式变速器就是指变速器并没有固定的档位，它的传动比是连续不断地变化的。而目前最为常见的无级式变速器可数金属带式无级变速器（VDT-CVT），这种变速器在国内车型上搭载的时间并不长，但它可不是什么新产品，因为它早在1490年便在达芬奇的想象力下被绘画出来，而在1889年就申请了CVT的专利。直到20世纪70年代的中后期荷兰的VDT（Van Doorne’s Transmissionb.V）公司研制出了第一台汽车用的CVT，并将这款CVT 称为VDT-CVT。而且早在1987年斯巴鲁公司便首次将这款VDT-CVT变速器装备在他们的Justy车型上。直到2005年，荷兰VDT公司已经累计生产了VDT-CVT变速器超过1000万套，而且它的搭载车型也越来越多，好像上一代的广本飞度（GD），菲亚特的派力奥、奇瑞的旗云、日产的天籁、蓝瑟翼神等都已经可以选配VDT-CVT变速器版本。那么下面就介绍一下这款变速器的结构与原理吧。 图：这款是复合型的金属带式无级变速器，可见除了金属带及工作轮之外，在输入轴前还有一组行星齿轮。
图：这是博世（BOSCH）推出的传动金属带，它由一个个金属环夹着皮带所组成， 图：利用金属环保护皮带可以让皮带在运行过程中避免皮带被摩擦而损坏的问题。 先说说CVT变速器的结构吧。金属带式无级变速也就是我们常说的CVT变速器，它的内部结构跟之前说的两种有级变速器也是完全不同，而且不单止是内部结构，就连传动的传动的部件也不一样。之前介绍的两种有级式的变速器虽然使用的齿轮不同，但是它们都是利用齿轮啮合来实现动力的传递，而金属带式无级变速器则是通过表面呈V型主动工作轮、金属带、V型的从动工作轮来实现动力传递。主动工作轮安装于输入轴之上，它在获得动力之后会带动金属带转动，而金属带的另一端则会连接于从动工作轮，而从动工作轮则连接在输出轴上，于是动力就会被这样传递至输出轴，然后通过尾牙等部件将动力传递至车轮上。
乘用车无级变速器液压系统毕业设计
摘要 液压控制系统是通过控制金属带轮的夹紧力来实现无级自动变速器速比调节的,其设计方法是开发无级变速传动系统的关键技术之一.在分析了金属带式无级变速器的结构特征和力学关系的基础上,通过对汽车典型行驶工况的仿真分析,提出了无级自动变速液压控制系统关键参数—速比变化率的设计方法,完成了液压系统的结构参数设计,并进行了仿真验证,从而为无级自动变速汽车的研制开发奠定了基础. 针对无级变速器电液控制系统的工作要求，应用数字比例控制技术设计了可用作无级变速器中夹紧力控制阀的数字调压阀。介绍了该数字调压阀的结构以及驱动器的设计方法，并对其进行了静态特性、动态特性试验。试验结果表明，该数字调压阀的控制精度及可靠性高，能满足金属带式无级变速器电液控制系统的要求。 关键词:无级变速传动；液压系统；无级变速器；电液控制系统；数字调压阀
ABSTRACT The design method on the hydraulic control system is one of the key technologies of a metal V-belt continuously variable transmission(CVT).It can change the ratio of the transmission system by adjusting thepu-Shing force of the pulley.By analyzing the structure characteristics andForce relationgs,the design method of an important parameter of the CVTHydranlic system and the rate of transmission ratio are put forward by Simulation to the emblematical driving models. The structure parametersOf hydraulic system is gotten and validated by simulation on specific Driving model. An effective design method is provided to develop the co-ntinuously variable transmission system. In terms of working requirements of the electric-hydraulic controlSystem of continuous variable transmissions,the ditital pressure regulator valve,which can be used as the clamping force valve of CVT,is designed with the digital proportional control technology .The st-Ructure of the digital pressure regulator valve and design method forDrivers is introduced. Tests of static characteristics and dynamic cha-racteristics of digital pressure regulator valve is high, it can meetrequirements of the electric-hydraulic control system of system of metalv-belt type continuous variable transmission. Key words:Continuously variable transmission；Hydraulic system；Electric-hydraulic control system；Digital pressure regulator valve
金属带式汽车无级变速器传动机构设计
摘要 在具有广阔的发展前景和市场空间的汽车行业中，车辆技术也得到较快的发展。金属带式无级变速器是一种新型的机械摩擦式无级变速器，具有承载能力强、效率高、平稳性好、环保节能等优良的传动特性，特别适用于需要传递中大功率而又需无级调速的场合。 本设计是基于现代人们对汽车性能的更高要求，鉴于国内外专家对无级变速器的研究与分析，结合金属带式无级变速器的现状和发展趋势、基本结构、传动原理、性能特点，主要以其在轿车中的应用，设计金属带式无级变速器的传动机构，根据对设计参数的分析，对整个无级变速器的各级传动部分的传动方式进行详细的设计，包括主、从动带轮；主、从动锥盘；中间减速机构，使其与传统的变速器相比，耐用性能、加速性能、燃油性能以及排放性能都得到改善。 关键词：金属带；无级变速器；传动机构；机械摩擦式；主、从动锥盘；中间减速机构
ABSTRACT In a broad development prospects and market space in the auto industry, vehicle technology has also been developed quickly. Metal belt type variator is a new type of mechanical friction type variator, high bearing ability, high efficiency, energy saving and steadiness, good environment protection fine transmission characteristics, especially suitable for high power and in need to pass to stepless speed regulation occasion. This design is based on the modern people to an automobile performance higher request, in view of the fact that the domestic and foreign experts to variator's research and the analysis，combined with the metal belt type continuously variable transmission of the status and development trends, the basic structure, transmission principle, performance characteristics.According to its application in cars, completed the design of metal belt CVT transmission, based on the design variable's analysis, the transmission part at all levels of detail design transmission mode, , including master, driven pulleys; Lord, driven cone-disk; intermediate deceleration institutions and compared with the traditional transmission, durable performance, and accelerating performance, fuel performance and emission performance is improved. Keywords：Metal belt；Contiuously Variable Transmission；transmission；a type of mechanical friction; lord, driven cone-disk; ntermediate deceleration institutions
汽车无级变速器设计说明
摘要 人们早就认识到无级变速器是提高汽车性能的理想装置，并一直不懈的努力研究，努力追现这一目标。70年代后期，荷兰VonDoorne’s Transmission 公司研制成功VOT金属传动带并于1982年投放市场，推动CVT技术向实用化迈进了一大步。1987年美国福特公司首次在市场上小批量推出装有这种VDT带的CVT汽车，此后意大利菲亚特，日本富士重工和德国大众等多家公司也推出了小批量的CVT汽车（如Ford的Fiesta、Scorpio;Fiat的Uon、Ritmo;Sabaru的Ecvt、WV的Golf等）。各国均视其为自动变速技术的崭新途径，已成为当前国际汽车的研究开发领域的一个热点。 无极传动CVT与其他自动变速器相比较，优点是明显的。其操纵方便性和乘坐舒适性可与液力变矩器相当，而传动效率却高得多，接近有级机械式自动变速器的水平。更主要的是，它能最好的协调车辆外界行驶条件与发动机负载，使汽车具有一个不存在“漏洞”的牵引特性，且调速时无需切断动力充分发掘发动机的潜力，从而可显著降低汽车的油耗，提高最大车速和改善超车的性能。无极传动CVT特别受到非职业驾驶员的欢迎，因为它从根本上简化了操纵，不仅可取消变速、离合器踏板，而且总是按驾驶员意图控制发动机在最佳工作位置工作。此外，由于工作和控制原理相对简单，CVT传动完全可以做到比有级变速器（AT）传动更紧凑，更轻，成本更低。 对于CVT这种具有广阔使用发展前景的技术，迄今国研究、应用的很少。我们在前人研究的基础上，针对本田即将生产的经济型轿车设计一种CVT，来替换原来的变速器，为以后CVT的研究和试验打下基础。 关键词：无级变速器结构设计自动压紧
变速器毕业设计
毕业论文（设计） 题目变速器的设计 系部名称 专业 学号 学生姓名 指导教师 学生毕业论文（设计）评定
论文题目：变速器的设计教师评语： 答辩委员会评语： 指导教师签字： 年月日 主任签字： 年月日
内容提要 设计内容：5+1两轴手动变速器设计 目的和意义： 变速器是汽车不可或缺的组成部分，其功用是使汽车在起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况下工作。 通过该设计使学生在设计变速器的过程中进一步掌握变速器的构造、工作特性、动力传动方式、及操纵方式，了解不同形式变速器的优缺点，掌握汽车零部件设计的基本思路，为学生以后的发展打下坚实的基础。通过毕业设计学生应当达到以下基本要求： 1．具有综合应用所学理论知识和实践技能，初步解决本专业范围内的工程技术问题的能力，善于应用新技术、新工艺、新材料。 2．具有查阅科技文献资料、使用各种标准、手册以及独立工作、创新的能力。 3．综合考核学生掌握知识的广度和深度、运用知识处理问题的能力、实验能力、外语应用水平、计算机应用水平、科技写作能力、口头表达能力等。
目录 绪论（或引言） (1) 第1章需求分析 (1) 1.1 本设计的目的和意义 (1) 1.2 变速器的现状和发展 (2) 第2章系统分析 (3) 2.1 变速器设计的基本要求： (3) 2.2 变速器倒档传动与布置方案 (3) 第3章系统设计 (5) 3.1 本设计的数据准备 (5) 3.2 档数和传动比 (5) 3.3 中心距 (7) 3.4 轴向尺寸 (7) 第4章系统实施 (8) 4.1 模数的选用 (8) 4.2 压力角α (9) 4.3 螺旋角β (9) 4.4 齿宽b (9) 4.5 确定一挡齿轮的齿数 (11) 结论 (13) 参考文献 (14) 附录（可选） (15)
最新变速器结构详解之金属带式无级变速器
变速器结构详解之金属带式无级变速器
变速器结构详解之金属带式无级变速器在现代汽车上常见的变速器种类，如果按照内部结构来分，大概可以分为有级式与无级式两种，有级式的两种在之前的两篇文章中都已经详细介绍过，那么接下来说无级式变速器。所谓无级式变速器就是指变速器并没有固定的档位，它的传动比是连续不断地变化的。而目前最为常见的无级式变速器可数金属带式无级变速器（VDT-CVT），这种变速器在国内车型上搭载的时间并不长，但它可不是什么新产品，因为它早在1490年便在达芬奇的想象力下被绘画出来，而在1889年就申请了CVT的专利。直到20世纪70年代的中后期荷兰的VDT（Van Doorne’s Transmission b.V）公司研制出了第一台汽车用的CVT，并将这款CVT称为VDT-CVT。而且早在1987年斯巴鲁公司便首次将这款VDT-CVT变速器装备在他们的Justy车型上。直到2005年，荷兰VDT公司已经累计生产了VDT-CVT变速器超过1000万套，而且它的搭载车型也越来越多，好像上一代的广本飞度（GD），菲亚特的派力奥、奇瑞的旗云、日产的天籁、蓝瑟翼神等都已经可以选配VDT-CVT变速器版本。那么下面就介绍一下这款变速器的结构与原理吧。
图：这款是复合型的金属带式无级变速器，可见除了金属带及工作轮之外， 在输入轴前还有一组行星齿轮。
图：这是博世（BOSCH）推出的传动金属带，它由一个个金属环夹着皮带所 组成， 图：利用金属环保护皮带可以让皮带在运行过程中避免皮带被摩擦而损坏的 问题。 先说说CVT变速器的结构吧。金属带式无级变速也就是我们常说的CVT 变速器，它的内部结构跟之前说的两种有级变速器也是完全不同，而且不单止是内部结构，就连传动的传动的部件也不一样。之前介绍的两种有级式的变速器虽然使用的齿轮不同，但是它们都是利用齿轮啮合来实现动力的传递，而金属带式无级变速器则是通过表面呈V型主动工作轮、金属带、V型的从动工作轮来实现动力传递。主动工作轮安装于输入轴之上，它在获得动力之后会带动金属带转动，而金属带的另一端则会连接于从动工作轮，而从
乘用车无级变速器液压系统设计
二○○九年六月 The Graduation Thesis for Bachelor's Degree Passenger CVT hydraulic system design Candidate：Gao XinMing Specialty：Vehicle Engineering Class：B05-18 Supervisor：Associate Prof. An YongDong Heilongjiang Institute of Technology 2009-06·Harbin
摘要 液压控制系统是通过控制金属带轮的夹紧力来实现无级自动变速器速比调节的,其设计方法是开发无级变速传动系统的关键技术之一.在分析了金属带式无级变速器的结构特征和力学关系的基础上,通过对汽车典型行驶工况的仿真分析,提出了无级自动变速液压控制系统关键参数—速比变化率的设计方法,完成了液压系统的结构参数设计,并进行了仿真验证,从而为无级自动变速汽车的研制开发奠定了基础. 针对无级变速器电液控制系统的工作要求，应用数字比例控制技术设计了可用作无级变速器中夹紧力控制阀的数字调压阀。介绍了该数字调压阀的结构以及驱动器的设计方法，并对其进行了静态特性、动态特性试验。试验结果表明，该数字调压阀的控制精度及可靠性高，能满足金属带式无级变速器电液控制系统的要求。 关键词:无级变速传动；液压系统；无级变速器；电液控制系统；数字调压阀 ABSTRACT The design method on the hydraulic control system is one of the key technologies of a metal V-belt continuously variable transmission(CVT).It can change the ratio of the transmission system by adjusting thepu-Shing force of the pulley.By analyzing the structure characteristics andForce relationgs,the design method of an important parameter of the CVTHydranlic system and the rate of transmission ratio are put forward by Simulation to the emblematical driving models. The structure parametersOf hydraulic system is gotten and validated by simulation on specific Driving model. An effective design method is provided to develop the co-ntinuously variable transmission system. In terms of working requirements of the electric-hydraulic controlSystem of continuous variable transmissions,the ditital pressure regulator valve,which can be used as the clamping force valve of CVT,is designed with the digital proportional control technology .The st-Ructure of the digital pressure regulator valve and design method forDrivers is introduced. Tests of static characteristics and dynamic cha-racteristics of digital pressure regulator valve is high, it can meetrequirements of the electric-hydraulic control system of system of metalv-belt type continuous variable transmission. Key words:Continuously variable transmission；Hydraulic system；Electric-hydraulic
机械毕业设计222PE 10无级变速自行车设计
PE10自行车无级变速器设计 摘要：本文在分析各种无级变速器和无级变速自行车的基础上，把钢球外锥式无级变速器进行部分改装，从而形成了自行车的无级变速装置。该装置通过八个钢球利用摩擦力将动力进行输入输出，用一对斜齿轮进行分度调速，从而使自行车在0.75～1.22之间进行无级调速。研究表明：无级变速器被用于自行车方面可以大大改善自行车的使用性能，方便广大消费者使用。 关键字: 无级变速自行车；无级变速器 The design of the CVT on PE 10 bicycle ABSTRACT:Based on the analysis of various CVT and CVT bikes,in this dissertation ,we change some parts of the Kopp-B CVT forming a new kind of CVT used to the bicycle .They are used to input or output the power through the friction and a pair of helical gears is also used to adjust the speed, so the speed can change between 0.75 and 1.22.This research shows that when the CVT are used in the bicycle ,they can significant improve the performance of bike so that all customers can use it convenient. Keyword: CVT bike; CVT
金属带式无级变速器设计
毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 郭蕾 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程07-11班 指导教师姓名 安永东 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 □是■否 题目名称 金属带式汽车无级变速器传动机构设计 一、课题研究现状,选题的目的、依据和意义 1、研究现状 近年来，随着车辆技术的进步和道路上车辆密度的加大，汽车已经成为现代文明社会重要的组成部分，人们对汽车的各项性能也提出了更高的要求，特别是经济性和动力性方面。现在为了提高汽车的这些性能，人们尝试了多项努力。本文就是在这背景下完成的。坚持以原有的传动系统结构，采用新型的金属带式无级变速器(CVT)替代原有的有级变速装置。金属带式无级变速器(CVT)作为汽车理想的变速传动装置，具有广阔的发展前景和市场空间，与目前应用较广的自动变速器(AT)相比，其性能优良、结构简单、可以实现汽车的无级变速。无级变速传动系统匹配及控制是实现车辆性能的关键技术之一,通过合理地控制无级变速器，可以使汽车按驾驶员的意图在汽车的行驶阻力和发动机输出功率之间自动实现动态最佳匹配，保证发动机在理想的工况下运行, 以便把汽车的经济性、动力性发挥到极限状态。金属带式无级变速器越来越受到人们的重视并且获得了较快的发展，世界上主要的汽车厂商也都在进行无级变速器的研发工作。 ⑴ 国外无级变速器的研究动态 金属带式CVT 的装车使用只有十几年的时间,但是CVT 技术的发展已有100多年的历史，1886年，Daimler Benz 在首辆采用汽油机的汽车上装上了橡胶带CVT 。1906年，美国卡特车装用了简单的金属盘摩擦传动无级变速器。1930年在Austin Sixteen 车上，装用了牵引式CVT 。电子控制技术特别是计算机控制技术的发展，使得无级变速传动得到应用与发展。20世纪60年代后期，荷兰工程师Van Doorne 研究出金属带CVT ，并装备于DAF 公司制造的小型轿车上。但是由于橡胶带式CVT 存在一系列的缺陷，如传递功率需要全套设计qq1537693694有限、传递转矩低、传动带和夹紧机构的能量损失较大、以及使用寿命短等，因而没有被汽车行业普遍接受。1972年H.Van Doorne 博士发明了金属传动带，解决了橡胶带使用寿命低、传递功率小的本质缺陷。1978年，意大利Fiat 公司的汽车开始装用Van Doorne CVT 。1987年，美国Ford 公司的汽车装有这种CVT ，很快引起汽车工业的关注。1997年上半年，日本日产公司开发了使用在2.0L 汽车上的CVT 。在此基础上，日产公司在1998年开发了一款中型轿车，设计了包含一个手动换档模式的CVT 。新型CVT 采用一个最新研制的高强度宽钢带和一个高效率液压控制系统，这些新技术的应用使CVT 可传递更大SY-025-BY-3
09325324电子无级调速器设计
《家电原理与检测》课程设计报告 电子无级调速器设计 姓名: 涂国龙 专业: 电子信息工程 班级: 093253 学号: 24 指导老师: 王晓荣 2011年12月20日
摘要 近几年随着科学技术的发展，尤其是生产电机的成本的下降，小功率的减速电机,调速电机,微型减速电机,齿轮减速电机等大量普及，随之出现的交流电子无极调速器品种也大量出现在市场。尽管各种个样的交流电子无极调速器品种繁多，但其功能和工作原理基本相同。主要区分在外型的不同。如上海任重仪表电器有限公司，上海百乐神自动化科技有限公司，中外合作湖州雪峰微电机有限公司等厂家的产品：US-52系列，MS32B，FS32B，SC-A，SS-22，SS32，SKJ-2B，SKJ-1B，SKJ-C1，SKJ-C2，US540-02，US560-02，US590-02 DV1204 DV1104，SCA-B，LSC-C ，LSC-H，LSC-G等，在功能上大致相同，主要的是安装结构存在差异。一般在使用上只要对启动的电容做出选择，改变，不管功率大小基本都能使用。主要分2大类：6-180W功率和180-370W功率。前者选：US-52系列，MS32B，FS32B，SC-A，SS-22，SS32，SKJ-2B，SKJ-1B，SKJ-C1，SKJ-C2，US540-02，US560-02，US590-02 DV1204 DV1104等型号产品。前者选SCA-B，LSC-C ，LSC-H，LSC-G等型号产品。交流电子无极调速器在产品的命
名上也很多：交流电子无极调速器，电子无极调速器，电子无极调速器，交流调速器，数显速控制器等。 风扇调速器工作原理-电子调速器工作原理 我们通过电风扇电子调速器的电路来分析，以说明风扇调整器的工作原理，引电路能对风扇电动机进行无级调速，还能使电风扇产生模拟自然风。该电风扇电子调速器电路由电源电路、可控振荡器和控制执行电路组成，如图所示。电源电路由降压电容器Cl、整流二极管VDl、VD2、滤波电容器C2、电源指示发光二极管VL和稳压二极管VS组成。可控振荡器由时基集成电路IC、电阻器RI、R2、电容器C3、电位器RP和二极管VD3、VD4组成。控制执行电路由风扇 我们通过电风扇电子调速器的电路来分析，以说明风扇调整器的工作原理，引电路能对风扇电动机进行无级调速，还能使电风扇产生模拟自然风。 该电风扇电子调速器电路由电源电路、可控振荡器和控制执行电路组成，如图所示。 电源电路由降压电容器Cl、整流二极管VDl、VD2、滤波电容器C2、电源指示发光二极管VL和稳压二极管VS组成。