突出。 无级变速器的普及是汽车发展的种必然趋势对无级传动的动力学仿真的研究 不仅可以更加深入地了解无级传动的特性而且对无级变速器与整车的性能的优 化匹配都有很有参考价值。 无级变速器的发展展望 无级变速器的研究现状 技术的发展可以追溯到十九世纪末德国公司在 年就将型橡胶带式无级变速技术用于该公司生产的汽车上但材料较差传递 力矩小没有什么实用价值。而后荷兰公司的博士于 年研制成功了双型橡胶带式无级变速器并装备于公司制造的小型轿车上 但是由于橡胶带式在结构设计和选材等方面的问题存在着传动机械体积 过大传动扭矩过小无法满足汽车行驶的需要因而也没有被汽车行业普遍接 受。直到本世纪六十年代末期博士研制出能传递功率容量大效 率高结构紧凑的实用型金属带式这是技术上里程碑式的突。它具 有零件少体积小重量轻传动效率高油耗较低的优点。但缺点也是明显的 就是传动带很容易损坏不能承受较大的载荷但在小功率汽车上还是很有市 场的。富士菲亚特福特都先后引进加以改善用在自己的汽车上。 年最善于应用新技术的富士车厂研制了具有电脑装置的电控无级变速传动 并在年月装在汽车上推出市场获得成功。从此金 属带式无级变速器真正进入商品化阶段。 进入九十年代公司在总结八十年代产品开发和使用经验的基础上研 制成功了传递转矩更大性能更优良的第二代。年日产公司开发了 种为中型轿车设计的包含个手动换档模式的。新型采用个最新研 制的高强度宽钢带和个高液压控制系统。通过采用这些先进的技术来获得较大 的转矩能力日产公司研究开发的电子控制技术传动比的改变实行全档 电子控制汽车在下坡时可以直根据车速控制发动机制动而且在湿滑路面 上能够平顺地增加速比来防止打滑。日产公司还计划将它的的应用范围从 扩大到的轿车。另外日本三菱富士重工也都在不断改进无级变 速器从而实现汽车从有级变速阶段向无级变速阶段的飞跃。 我国在方面的研究尚处混 合动力汽车的油耗有可能减少排放有可能降低所以是 混合动力汽车的最理想传动装置。 本文的研究内容 学习的构造及传动原理了解无级传动的特点。 分析的受力建立的动力学方程。 利用软件建立的仿真模型并对仿真结果进行分析。 金属带传动原理 引言 之所以能够实现无级传动这与它精巧的设计是分不开的结构如 图。金属带式传动是种特殊的推式传动。驱动力通过驱动轮传递给金属 带再通过金属带传递给从动轮。这区间整个的受力十分复杂仅仅个金 属块上的受力就有种之多整个的受力复杂程度可想而知。所以研究 的传动机理对认识是十分重要的。 图结构原理图 金属带的基本运动关系 将金属带无级变速传动简化为图所示的几何关系有以下的公式成 立 图几何关系简图     式中带轮传动的作用长度 带传动的包角角度 带传动中心距 带传动的作用半径 下标分别代表主动带轮从动带轮 金属带传动模型 动机输出轴输出的动力经过离合器首先传递到装置的主动轮组然后 通过型金属传动带传递到从动轮组最后经减速器差速器传递给车轮而驱动 汽车。工作时通过主动轮组与从动轮组的可动盘作轴向移动来改变主动轮从动 轮锥面与型传动带啮合的工作半径从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是 通过液压控制系统调节主从动轮油缸中的液压力来实现的如图。由于主 动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节从而实现了无级变速。 汽车开始起步时主动轮的工作半径较小变速器可以获得较大的传动比 从而保证驱动桥能够有足够的扭矩使汽车获得较高的加速度。随着车速的增加 主动轮的工作半径逐渐减小从动轮的工作半径相应增大的传动比下降 汽车能够以更高的速度行驶。 图传动关系图 部件受力模型 为了便于分析本文作了如下假设 由于金属块的厚度为与带轮包角上金属带的总长相比很小可 认为金属块间相互作用的挤压力是连续的。 忽略金属块弯曲变形的影响。 金属带中的叠层金属环近似看成条钢带它所受的周向张力为。 不考虑金属带的偏移。 视摩擦系数为常量。 带轮为刚体忽略带轮变形的影响。 金属带传动模型建立在准静态基础上忽略其他的惯性力的影响。 摩擦力方向金属带式无级变速器的独特结构使金属块的摆棱角与金属块鞍部间存在 段距离如图所示。在运行过程中金属块的摆棱在两个带轮包角 上是连续接触的金属块鞍部的速度是不连续的在两带轮之间的直线部分金 属块肩部的速度与带轮相同。以带轮入口处点的分析为例有 式中带速 主从动轮上金属块肩部速度 主从动轮半径 速比 图钢带的结构图 图金属块尺寸图 图金属块与金属环位置示意图 实验研究表明速比时如图所示主动轮小半径带轮鞍座 的速度要比金属环的速度快金属环要阻碍金属块向前运行金属块间的摩擦力 方向与主动轮旋转方向相反同时由于金属块鞍部与金属环间产生了滑移金属 环间的摩擦力方向与主动轮旋转方向相同。 当时如图所示在主动轮入口处鞍座的速度要比金属环 的速度慢金属块要阻碍金属环向前运行金属块的摩擦力方向与主动轮旋转方 向相反在主动轮出口处带的张力要小于作用在主动轮包角处的张力阻碍了 金属块向前运行金属环的摩擦力方向与主动轮旋转方向相反在从动带轮小 半径带轮处入口处金属块鞍座的速度比金属环速度快在小半径带轮上产生 了滑移金属块间摩擦力金属块与带轮之间的摩擦力方向均与带轮旋转方向 致。 图摩擦力方向 金属块与金属带位置示意图 金属块与金属带位置示意图如图所示。由于金属块的独特结构使金属 带在运行过程中只有金属块的摆棱图半径所指位置在两个带轮包角上是 连续接触的因此金属带的回转半径即金属带中金属块间的推挤力的作用半 径与金属块的回转半径相差。目录 摘要 绪论 研究意义 无级变速器的发展展望 无级变速器的研究现状 金属带式的技术特性 发展展望 本文的研究内容 金属带传动原理 引言 金属带的基本运动关系 金属带传动模型 部件受力模型 摩擦力方向 金属块与金属带位置示意图 时金属环的力分析模型和作用在金属块间的挤推力分析模型 时金属环的力分析模型 作用在金属块间的挤推力分析模型 时金属环的力分析模型和作用在金属块间的挤推力分析模型 时金属环的力分析模型 时作用在金属块间的挤推力分析模型 分析说明及结论 动力学模型的建立 本章小结 仿真技术与应用简介 系统仿真技术概述 仿真技术的发展与应用仿真技术的特点 本章小结 模型的建立 仿真模型的建立 建立动力学方程 变换动力学方程 构造模型 编写仿真参数 仿真结果及其分析 给定参数时观察输出速度和加速度的曲线图 阻尼改变后输出状态变化的对比曲线 阻力矩发生阶跃变化时输出状态的对比曲线 转动惯量改变时输出状态的对比 滑移率对输出状态的影响 本章小结 结论 致谢 参考文献 附录 摘要 无级变速传动作为理想的传动方式直是人们追求的目标。目前无级变速传 动已经得到广泛地应用。中国的研究起步较晚如何迎头赶上并实现无级自 动变速器的产业化对传动的研究时必不可少的。因此本文针对的传动 进行研究分析。主要内容如下 分析国内外研究现状及的技术特点。 对进行力学分析建立其动力学模型。 利用计算机进行仿真模拟并对仿真结果进行分析。 关键词无级传动仿真 研究意义 无级变速传动简称是种理想的传动方式。目前无级变速器已经得 到了广泛的应用相对发达国家而言中国的无级传动技术起步较晚也有很大 的应用潜力。采用无级变速器的轿车具有良好的动力性和燃油经济性特别适用 于小功率汽车。在目前油价不断攀升的情况下这两点的重要