毕业论文：金属带式无级传动的仿真研究

表所列为美国轿车发动机排量为装用与装用时的燃油经济性比较。

从表可以看出，市区循环时汽车的燃油经济性比汽车提高了。

表轿车燃油经济性对比动力性汽车的后备功率决定了汽车的爬坡能力和加速能力。

汽车的后备功率愈大，汽车的动力性愈好。

由于的无级变速特性，能够获得后备功率最大的传动比，的动力性能明显优于机械变速器和自动变速器。

表为分别安装和的克莱斯勒的轿车的动力性比较，结果表明安装的汽车拥有更佳的动力性能。

表轿车燃油经济性对比排放的速比工作范围宽，能够使发动机以最佳工况工作，从而改善燃烧过程，降低废气的排放量公司将自已生产的装车进行测试，其废气排放量比安装的汽车减少了大约。

可靠性据年的统计，在装车的万套金属带式中，由于金属带传动系统出现故障返还的有套，占总数的，而在这套中因为金属带本身有问题的只有套，可见其故障率极低。

而且金属带组件是采用高强度优质材料精密制造技术与无限寿命设计方法设计和制造的，日本的试验表明，金属带具有与汽车相同的寿命。

成本系统结构简单，传动零部件数目约个远少于约个，旦汽车制造商开始大规模生产，的成本将比低。

由于采用该系统可以节约燃油，随着大规模生产以及系统材料的革新，零部件如传动带主动轮从动轮等的生产成本，将降低。

发展展望无级传动取代有级传动已经是个不争的事实，作为种最理想的传动方式，目前的无级变速器还有很多可以改进的地方。

随着电子控制技术材料及加工技术的进步，未来的发展将呈现以下趋势随着生产过程的自动化及生产规模的扩大，产品的成本更低廉。

与发动机控制起集成控制单元，使控制更优越反应更快捷。

带有集成发动机管理单元的第个传动系原型已经进行了行驶循环测试。

部件的优化设计，电子化的精确控制和新材料的应用，使向大排量汽车发展，以实现更广泛的应用。

混合动力汽车将是未来汽车发展的重要方向之。

采用传动系的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。

带图中所示即可。

积分模块保持为默认设置不变。

为了使结构图便于阅读，我们可以将输入与输出之间的部分合成个子模块，即得到下图所示的结构图总模块图编写仿真参数新建个文件，并在里面输入如图所示的内容保存为即可。

需要指出的是，以上的这些数据并非精确数据，而是参考了其他资料后本人自行设置的参数，这些数据将作为仿真的基本数据，在以后的分析过程中，我会对部分数据进行调整，以便观察参数变化时状态的改变。

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图加速度随时间变化的曲线由上图我们可以看出，加速度的变化情况是，系统开始运行时，加速度降低的速度较快，在加速度数值降低到左右时，降低的速率减小，最终趋于。

这是因为在开始，的输出转速逐渐升高，这样阻尼对整个系统的作用转矩也逐渐增大。

在输入转矩恒定的情况下，加速度的大小是逐渐降低的。

随着系统的运行，转速是不断上升，这样阻力矩的大小就不断增大，最终会达到与输入转矩相等的个平衡状态，即加速度为。

下图是速度随时间变化的曲线。

通过对加速度的分析，我们不难理解由于系统运行的初始阶段加速度的值较大，这样速度的上升斜率也较大，最终在系统趋于稳定时，转速最终保持个定值。

图转速随时间变化的曲线阻尼改变后输出状态变化的对比曲线为了研究阻尼的变化对的影响，我们对原参数进行修改，将阻尼设定为个矩阵，如下所示导入该参数后，开始运行。

我们可以得到如下的输出加速度和速度的曲线对比图。

图中的粗实线为原来的数据曲线在此我们设定所有的对比曲线图中，粗实线将代表原数据曲线，以后将不做说明。

其余曲线为在原参数上下浮动的修改参数。

我们可以根据图中曲线的变化趋势很容易的看出随着阻尼的逐渐增大，加速度曲线的斜率也越来越大，即加速度减小的越来越快，最终所有曲线将趋于零。

对于转速曲线而言，转速的最高值的大小与阻尼的大小是呈反比关系的，阻尼越大所能达到的最高输出转速就会越小。

同时，也可以看出，在不同的阻尼条件下，达到输出转速时，阻尼大的所需花费的时间就要长，即响应时间要长。

图阻尼改变后加速度的对比曲线图阻尼改变后输出转速的对比曲线阻力矩发生阶跃变化时，输出状态的对比曲线为了观察汽车在受到个突然的阻力矩时，的变化情况，我们对阻力矩进行了修改，将其改为个阶跃输入。

如图，双击模块，对参数进行设定，如图。

这样在运行的过程中，在时，阻力矩会发生个陡升，数值从升至。

导入其它参数，运行文件，观察曲线的变化。

图有阶跃阻力矩的模块图图阶跃模块参数设置下图是加速度的曲线。

我们可以看出，阶跃发生前，曲线是按照正常状态下降的。

当发生阶跃变化时，加速度发生个陡降，这是因为我们的模型没有考虑到系统的刚度的缘故。

由于此时的输出转速不可能迅速降低，因此阻尼作用在系统上的阻力矩依然很大，由于总的阻力矩的大小在此时超过了输入转矩，因此系统产生了个负的加速度。

在随后的运行过程中，加速度依然会逐渐趋于。

图阻力矩发生阶跃变化时加速度的曲线下图是转速的曲线。

我们可以看到，转速曲线在阶跃发生以前也同样是正长状态的轨迹。

当阶跃发生时，虽然转速没有像加速度那样发生个陡降，但也产生了明显的变化。

从图中我们可以看出，在时转速曲线是有个明显的拐点，在此之后转速逐渐降低，最终达到定值。

图阻力矩发生阶跃变化时转速的曲线转动惯量改变时输出状态的对比在的设计过程中，动轮的转动惯量是必须考虑的个问题。

为了研究从动轮转动惯量的变化对输出状态的影响，我们对该模型中转动惯量的参数进行修改，其余参数保持不变，如下所示。

导入参数，运行文件后，我们可以得到以下的加速度和转速的曲线图。

从加速度图中，我们看出转动惯量越大，起始加速度的值就越小，加速度的响应时间也越长。

图转动惯量不同时加速度的对比曲线下图为转速的对比曲线。

从图中我们看出，转动惯量越小时，转速达到数值的时间也就越短，即响应时间越短。

而当整个系统趋于稳定时，转速都达到了同最大值，这说明其他参数不变时，输出的最高转速与转动惯量无关。

图转动惯量不同时转速的对比曲线滑移率对输出状态的影响滑移率是在研究中必须考虑的个问题。

由于不同于普通的变速器的传动方式，在它运行过程中不可避免的要产生滑移现象，为了研究滑移对的传动到底产生多大的影响，我们对滑移率的参数进行修改，观察输出状态的变化情况。

参数设定如图。

下图分别是加速度和转速的对比曲线。

我们从中可以看出，滑移率对于的传动是有定的影响的。

滑移率越大，加速度的起始值就越大，随着滑移率的增大，加速度随时间降低得越快，但差距并不是很大。

对于转速而言，滑移率不仅影响到了转速的响应时间，而且对的最大输出转速也有定的影响。

滑移率越大转速的最大值也就越大。

图滑移率对加速度的影响图滑移率对转速的影响本章小结本章对所建的模型的部分参数的变化进行了分析，包括阻尼阻力矩转动惯量和滑移率，对各个参数改变时，输出加速度和转速的曲线进行了解读，并简单的分析了产生变化的原因。

这些分析结果，对于建立整车模型都是很有参考价值的。

结论本文的传动进行了简单的研究分析，并取得了定的成果，这些成果对的动力学研究以及整车建模仿真都有定的参考价值。

具体的研究成果有介绍了国内外的研究现状以及的传动特点和它的应用前景。

介绍了的具体结构，对的受力进行了简单的研究分析。

建立了的动力学模型，利用软件对其进行建模并分析了刚度阻尼阻力矩以及滑移率的参数的改变对的影响。

致谢本文自始自终都是在导师杨新桦老师的指导支持和关怀下完成的。

导师认真的工作态度，学术上严谨求实的精神，让学生受益非浅，学生将牢记思师的教诲，本着学以致用，服务社会的宗旨，在以后的工作道路上继续勤学不倦。

本文中受力分析部分得到了程乃士院士的具体帮助和指导，在此表示感谢。

在毕业设计期间，与张磊静燕刘波等同学进行了些有益的学术探讨共同营造了团结求实向上的研究氛围，这些均使我受益非浅。

参考文献过学迅轿车自动变速器的发展及应用前景世界汽车付学增变速器最佳传动特性及控制技术研究年长春吉林大学李华英秦大同牵引式锥盘滚轮的研究现状及发展趋势重庆大学学报郭毅超何维廉金属带式无级变速器的力学分析机械传动，轿车中不同传动系组合的变速箱装置的应用传动技术，王宏伟等虚拟样机的实现方法机械传动郭毅超何维廉等金属带式无级变速器的力学分析机械传动郭毅超何维廉黄宏成金属带式无级变速器