金屬帶式無級變速器燃油經(jīng)濟(jì)性及系統(tǒng)可靠性關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、汽車無級變速技術(shù)能夠減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度,提高車輛的可駕駛性,使汽車在行駛過程中經(jīng)常處于最優(yōu)工作狀態(tài),并且改善汽車排放,是理想的汽車變速裝置。在我國,金屬帶式無級變速器已在湖南江麓容大公司成功實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。然而,金屬帶式無級變速器在工程化的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化過程中,必須解決系統(tǒng)可靠性和如何進(jìn)一步提高金屬帶式無級變速器燃油經(jīng)濟(jì)性的問題。特別在國外技術(shù)封鎖的情況下,對金屬帶式無級變速器的可靠性及燃油經(jīng)濟(jì)性的研究,顯得尤其重要。
　　 金屬

2、帶式無級變速器的可靠性包括機(jī)械的可靠性及控制系統(tǒng)的可靠性,它影響無級變速器使用壽命及安全。圍繞無級變速器可靠性,本文對帶輪變形問題,機(jī)械系統(tǒng)可靠性測試及關(guān)鍵部件故障診斷和控制系統(tǒng)的可靠性分析及容錯控制這幾項關(guān)鍵技術(shù)展開了研究。對于帶輪的變形,本文建立國產(chǎn)金屬帶式無級自動變速器從動帶輪三維模型,利用有限元方法,分析了軸向力、速比對帶輪變形的影響,并建立了帶輪最大變形量和最大變形位置分布的數(shù)學(xué)模型,再通過對比現(xiàn)有的實驗數(shù)據(jù),驗證了有限元分析

3、結(jié)果的有效性。分析結(jié)果表明,速比是影響最大變形量位置的主要因素,軸向力和速比同時影響變形量的大小,所建數(shù)學(xué)模型和分析方法對帶輪的設(shè)計,效率分析以及疲勞壽命研究具有重要意義。同時,本文針對無級變速器的機(jī)械系統(tǒng)可靠性,設(shè)計了無級變速器可靠性的室內(nèi)試驗系統(tǒng),試驗系統(tǒng)利用可靠性試驗場測試數(shù)據(jù),將速比,輸入轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩作為無級變速器的負(fù)載,利用小波分析方法,濾除對疲勞損傷影響較小的高頻信號,然后利用試驗系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。對于軸承這一重要的承力部件

4、,利用自適應(yīng)AR方法,尋找軸承故障的頻譜特征,并且利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對故障樣本訓(xùn)練,判斷軸承是否存在故障。在控制系統(tǒng)的可靠性方面,本文利用潛在失效分析和故障樹分析方法分析了無級變速器的潛在失效模式及失效效果,根據(jù)無級變速器的潛在失效模式,設(shè)計了電控系統(tǒng)的容錯控制規(guī)則,并且通過實車試驗進(jìn)行驗證。圍繞無級變速器燃油經(jīng)濟(jì)性,本文對系統(tǒng)損失如何影響燃油經(jīng)濟(jì)性,降低夾緊力對傳動效率的影響和燃油經(jīng)濟(jì)性的測試這幾項關(guān)鍵技術(shù)展開了研究。本文首先基于液壓泵損失

5、和金屬帶及帶輪機(jī)構(gòu)損失的試驗數(shù)據(jù),建立了無級變速器的損失模型及油耗評價模型。對比實際的測試數(shù)據(jù),驗證了模型的準(zhǔn)確性,然后利用模型分析了不同的工況下液壓泵損失和金屬帶及帶輪的損失對油耗的影響。為分析降低夾緊力對于傳動的影響,本文利用滑移率控制策略,降低無級變速器的夾緊力,以提高金屬帶式無級變速器的傳動效率。通過MATLAB/SIMULINK建立仿真模型表明,基于滑移率控制能將金屬帶式無級變速器的傳動效率提高10％左右。對于無級變速器的油耗

6、測試,本文基于硬件在環(huán)仿真的原理,建立無級變速器的測試系統(tǒng)。試驗系統(tǒng)利用整車道路滑行試驗數(shù)據(jù),建立道路負(fù)載模型,再通過控制變頻交流電機(jī),動態(tài)模擬道路負(fù)載駕駛員動作。建立的無級變速器傳動系的虛擬試驗系統(tǒng),為無級變速器的電控單元標(biāo)定和經(jīng)濟(jì)性測試提供了可再現(xiàn)的試驗環(huán)境。
　　 對于金屬帶式無級變速器的燃油經(jīng)濟(jì)性以及可靠性研究中,本文有以下幾點創(chuàng)新工作:(1)應(yīng)用有限元的方法,分析了軸向力對金屬帶輪角度的影響,得到了變形規(guī)律,為減小金屬

7、帶偏磨提供了理論分析的方法,有助于提高系統(tǒng)的可靠性;(2)首次利用小波分析方法并結(jié)合試驗場測試數(shù)據(jù),開發(fā)了金屬帶式無級變速器的室內(nèi)可靠性試驗系統(tǒng),并且基于自適應(yīng)AR譜的方法,分析了軸承的失效模式,為傳動機(jī)構(gòu)的輕量化設(shè)計和降低金屬帶傳動噪聲進(jìn)行了很有價值的嘗試;(3)開發(fā)了基于硬件在環(huán)仿真的燃油經(jīng)濟(jì)性測試系統(tǒng),縮短了CVT的開發(fā)周期,具有工程應(yīng)用價值;(4)采用潛在失效分析和故障樹分析方法設(shè)計了控制系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制規(guī)則,提出了故障