《毕业论文：汽车无级变速器技术和应用的发展综述》.doc

PAGE  附录I 汽车无级变速器技术和应用的发展综述 摘要：简述了无级变速器的发展历程与研究现状．从技术角度介绍了金属带式无级变速器的基本结构，比较了金属带与链条的结构和性能差异；给出机液控制系统和电液控制系统的原理及优缺点，以及新近开发出的滑移控制策略．总结了无级变速器的优势．从应用角度列举了核心厂商，调研了国内市场的主要无级变速器车型，给出国内外无级变速器汽车市场的发展预测；最后阐述了今后的发展趋势。 关键词：汽车；无级变速器；控制系统；滑移控制 21世纪能源日益趋紧，油价在高位上节节攀升，节能减排已经成为制约汽车发展壮大的关键问题之一，由此，各种自动变速器不断冲击着传统的手动变速器，变速器行业的更新换代悄然而至。CVT，真正实现了无级变速，使汽车具有理想的性能。2004年，中国汽车工业协会和中国齿轮协会就国内自动变速箱的研发方向达成了共识：优先发展电控机械式自动变速器和无级变速器，适时发展双离合器自动变速，适当生产液力机械自动变速器。因此，CVT在中国市场将会扮演更为重要的角色。本文在充分了解CVT历史发展脉络的前提下，总结前人CVT综述论文的研究成果与发展现状。先是从技术角度出发，给出了CVT 的基本机构，以及带式CVT和链式CVT的对比情况；接着介绍了控制技术的发展进程，尤其是对两代控制系统的原理和特点以及滑移控制策略作了总体介绍；详细分析论述了CVT的优势。再从应用角度出发，调研国内市场CVT车型的应用情况，预测今后国内外CVT市场的发展情况；最后提出CVT的发展趋势，并对国内的CVT发展给出了建议。 1 无级变速器概述 1.1 无级变速器发展历程 早在1490年，达芬奇就草绘了无级变速器原型图。19世纪70年代，出现了机械式无级变速器，但是由于当时受材质与工艺方面的条件限制，发展缓慢。直到20世纪70年代以后，机械式无级变速器获得迅速和广泛的发展，产品有摩擦式、链式、带式及脉动式4大类，约30多种结构形式。20世纪80年代以后，主要发展趋向是美、日等国进行高速、高效、大转矩机械无级变速器的研制开发。进入2l世纪后，CVT发展更为迅猛。 1.2 国内外研究现状 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]阐述了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。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PIV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PIV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]验证一T PID(比例积分微分)控制方法可以实现CVT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。 2 无级变速器基本结构 目前实际应用的CVT主要有：带式CVT、链式CVT及锥盘滚轮式CVT等。以金属带式CVT为例，分析CVT的基本结构。金属带式CVT主要是由行星齿轮机构、起步装置、V形带轮与金属带、减速机构构成。 行星齿轮机构与倒挡离合器配合，实现CVT的倒挡行驶。起步装置主要有3种：多片湿式离合器，电磁离合器，液力变矩器。其中，多片湿式离合器结构尺寸小，响应快，能量损失小，目前应用较为广泛；电磁离合器重量及尺寸大，热负荷能力低，仅用于微型车辆上；液力变矩器，起步扭矩大，坡道起步性能好，驾驶容易方便，微动性能好，能