一种机械式无级变速器的结构设计与建模分析开题报告

 2023-12-06 09:10:56

1. 研究目的与意义

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。

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, CVT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。

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2. 课题关键问题和重难点

CVT技术比传统的手动和自动变速器的优势显而易见的,有很长远的研究前景与深厚的研究意义。尤其是在混合动力汽车具有广泛前景的将来,CVT的地位和作用更是无可替代,它将会是未来变速器发展的大趋势。但是,CVT技术也有它的弱点,比如传动带容易损坏,无法承受较大的载荷等等,这些技术上的难关使得它一直以来多应用在小排量、低功率的汽车上。这也是我们在日后的学习与研究中要去探索和解决的。

目前汽车市场上,车搭载CVT变速箱的占比是非常大的,CVT变速箱最常见的故障现象有:在行驶时偶尔会出现加速无力、发动机故障灯点亮、爬行慢、抖动、连续行驶一百公里内打滑,发动机空转等.这个轩逸CVT变速箱40-80码左右升档打滑,加速无力,经技师检测,确定是变速箱内部泄压,压力缸磨损打滑引起的。

3. 国内外研究现状(文献综述)

1.国外现状

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.1.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CVT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⒉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。

2.国外现状

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4. 研究方案

研究目标:使CVT 无级变速器能够承受更高的负荷,提高钢制皮带的所能承受最大力量,尽量防止金属带扯断或者金属带和带轮之间的打滑。

研究内容:根据设计任务给定的原车参数和基本要求,从机械原理和机械结构对CVT无级变速器的传动带,压紧装置,齿轮,轴,轴承,键等做进一步的研究。设计内容有,带传动的分析与传动带的选取,压紧装置的设计,齿轮设计计算,轴的设计计算,轴承的设计计算,锥轮处的键的设计。重点将对传动带选择,齿轮设计,轴与轴承设计进行详细的论述。

主要是对机械无极变速器的发展背景、特点进行概述。通过传动比的计算,确定本次设计无极变速器的调速范围,以及给定的功率参数在机械设计手册第五版表10.3-1中选择,从28种原理方案中选择出符合参数条件的六种原理方案;并对符合条件的原理方案的优缺点进行分析对比,从中选择出钢球外推轮式作为本次设计的原理方案。并对轴和轴承的设计计算、校核进行详细的说明,此外还对调速机构的设计计算、受力情况分析及加压装置等方面的设计计算进行说明,并且绘制出整体的装配图、重要的非标零部件图。通个以上的说明,设计出本文选择的以钢球外推轮式为原理方案的无极变速器。

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5. 工作计划

第1周 完成英文翻译,提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后,译文和原文均上传至“毕业设计管理系统”,译文封面用标准模板。

第2周 查阅文献资料,撰写开题报告。开题报告经指导老师批阅合格并确认后,开题报告封面用标准模板,上传至“毕业设计管理系统”。

第3周 根据已有参考资料,确定本次设计所采用的方案。

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