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基于数控技术的CVT电液控制系统研究

作　者: 袁明
导　师: 郑联珠
学　校: 吉林大学
专　业: 车辆工程
关键词: 金属带式无级变速器数控技术电液控制系统高速开关阀数控比例调压阀步进电机。
分类号: U463
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

金属带式无级变速器（Metal V-belt CVT）是汽车理想的变速传动装置，因为其优异的无级变速特性，正获得越来越大的发展，在我国也具有广阔的发展前景和市场空间。而其中的电液控制系统是直接影响到汽车换挡（变速）品质、经济性、动力性以及排放的关键部件。电液控制系统的研究综合了CVT传动机理、电子控制技术、液压传动技术等诸多方面内容，是较为复杂的控制系统。国内在这方面的研究工作尚处于起步阶段，在理论研究和实际设计方面都存在不少困难。而掌握这些理论和关键技术对提高国有轿车的自主研发能力，增强竞争力都有现实意义。鉴于此，本文围绕基于数控技术的电液控制系统及相关数控元件进行研究。1、在参阅了国内外大量文献的基础上，阐述了 CVT 的典型结构及工作原理，重点分析了与夹紧力控制、速比控制紧密相关的金属带传动机理。为实现准确的速比控制，从 CVT 动力匹配问题入手，研究了速比控制的一般规律。根据这些工作确定了 CVT 电液控制系统的主要控制策略。2、在分析国外引进样机P811型CVT的机液控制系统的基础上，改进设计了基于数控技术的电液控制系统。该电液控制系统采用了自主研制的数控调压阀作为夹紧力控制，高速开关阀作为速比控制和离合器控制，因此实现了CVT电液控制系统的数字化。3、自主设计了基于步进电机的数控比例调压阀，并通过数学模型仿真分析和特性试验验证了设计参数的准确性。试验结果表明相对于传统的电磁铁式比例阀，数控调压阀在稳态特性和动态响应上均有较大提高，可以在开环控制 83<WP=84>吉林大学硕士学位论文时达到较高精度，满足实际运用的要求。4、对高速开关阀进行了数学分析，建立了数学模型，并探讨了基于占空比控制的脉宽调制技术，分析了不同频率下高速开关阀稳态输出压力和占空比的关系。此外，还特别研究了高速开关阀的电流控制技术以实现节能的目的，设计了相应的控制电路。在电液集成块的速比控制台架试验中，高速开关阀表现出良好的动态响应性和可控性，满足使用要求。本文的主要创新之处在于设计开发了适用于 CVT 电液控制系统的数控比例调压阀，从而将数字控制技术应用于 CVT 电液控制系统中。试验表明数控元件提高了控制精度，增加了系统可靠性，降低了产品开发的成本，基本上能够满足无级变速汽车的性能要求。

全文目录

第一章绪论  7-17
  1.1 前言  7-8
  1.2 CVT 的发展史及现状  8-12
  1.3 金属带式 CVT 研究方向  12-14
    1.3.1 基本理论  12
    1.3.2 CVT 在混合动力汽车(HEV)中的应用  12-13
    1.3.3 动力传动一体化控制技术  13
    1.3.4 CVT 电控液压系统的研究  13-14
  1.4 国内研究现状  14-15
  1.5 本文主要研究内容及研究目的  15-17
    1.5.1 本文主要研究内容  15
    1.5.2 课题来源及研究意义  15-17
第二章金属带式 CVT 工作原理  17-28
  2.1 金属带式 CVT 基本结构及变速原理  17-19
    2.1.1 金属带式 CVT 变速原理  17-18
    2.1.2 金属带式 CVT 基本结构  18-19
  2.2 金属带式 CVT 的传动机理  19-24
    2.2.1 转矩传递机理  19-21
    2.2.2 带轮轴向力的确定  21-22
    2.2.3 极限转矩的确定  22
    2.2.4 带轮夹紧力的确定  22-24
  2.3 CVT 动力传动匹配原理  24-27
    2.3.1 CVT 最佳工作线  24-25
    2.3.2 最佳目标速比的确定  25-27
  2.4 本章总结  27-28
第三章基于 P811 型 CVT 的数控电液控制系统研究  28-43
  3.1 数控电液控制系统的研制  29-34
    3.1.1 改进的电液控制回路  30-32
    3.1.2 电控系统结构  32-33
    3.1.3 数控液压元件驱动电路  33-34
  3.2 CVT 变速控制研究  34-39
    3.2.1 CVT 变速控制系统的控制策略  35-36
    3.2.2 金属带式 CV T 变速控制系统的夹紧力控制  36-37
    3.2.3 金属带式 CVT 变速控制系统的速比控制  37-39
  3.3 基于数控技术的电液控制回路深入探讨  39-42
    3.3.1 基于数控流量阀的速比控制回路  40-41
    3.3.2 带故障备用回路的离合器控制回路  41-42
  3.4 本章总结  42-43
第四章主要数控元件的研制与特性分析  43-67
  4.1 数控比例调压阀结构及工作原理  43-46
    4.1.1 数控比例调压阀结构  43-44
    4.1.2 数控比例调压阀原理  44-46
  4.2 数控比例调压阀的研制  46-50
    4.2.1 先导式比例阀体设计  46-49
    4.2.2 步进电机选择  49-50
  4.3 数控比例调压阀建模及仿真分析  50-59
    4.3.1 先导式比例阀体动力学分析  50-52
    4.3.2 步进电机及传动机构分析  52-53
    4.3.3 应用 MATLAB/Simulink 建模  53-55
    4.3.4 数控比例调压阀特性分析  55-59
  4.4 高速电磁开关阀的结构及特性分析  59-65
    4.4.1 高速电磁开关阀的结构原理  59-61
    4.4.2 高速电磁开关阀的数学模型  61-63
    4.4.3 高速电磁开关阀的特性分析  63-65
  4.5 本章总结  65-67
第五章电液控制系统试验  67-77
  5.1 数控阀试验系统设计  67-68
  5.2 数控比例调压阀特性试验分析  68-72
    5.2.1 阶跃输入特性分析  68-69
    5.2.2 压力步位特性分析  69-70
    5.2.3 稳态控制特性分析  70-72
  5.3 高速电磁开关阀在速比控制中的应用试验  72-76
  5.4 本章总结  76-77
第六章全文总结  77-79
参考文献  79-82
致谢  82-83
中文摘要  83-85
英文摘要  85-86

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