链式CVT控制技术探索及其电液系统研发

论文摘要

无级变速器(Continuously Variable Transmission,简称CVT)可以使发动机工作在最佳状态,依靠变速器的无级调速来适应汽车的各种速度与行驶工况,因此可以使发动机燃烧最好,排气污染最小。传统的金属带式CVT受到机械结构的限制,传动效率和最大传递转矩均有所不足。本文基于杭州东华链条公司的科研项目：链式无级变速器试验台开发,对金属链式CVT的液压系统与电控系统进行了深入研究,对其控制特性及传动性能有了较深刻的认识,具体的研究内容如下：(1) 在课题背景的基础上,总结了CVT的发展历程以及其电液控制系统的国内外发展概况,指出了本课题研究的意义。(2) 介绍了金属链式CVT的机械结构和变速原理,研究了其传动机理与速比、夹紧力模型,并确定了整体控制策略。(3) 根据试验台的控制要求,完成了液压系统的设计,并将其分为变速与夹紧力控制、润滑冷却、工作温度控制三个子系统,完成了液压系统的集成,并建立了主要液压元件的数学模型。(4) 系统研究了链式CVT的变速原理,明确了控制任务,对链式无级变速器试验台的PLC硬件及软件控制系统进行了设计并调试。(5) 通过台架试验,对链式CVT的各项性能进行了较为深入的研究,并对其控制特性及传动性能有了较深刻的认识,台架实验结果表明,本文所设计的电液控制系统及控制策略能够满足变速要求,并在传动效率和最大传递转矩方面均有较好表现。最后对本文的工作进行了总结和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 无级变速器的发展历史
• 1.3 无级变速器电液控制系统国内外研究现状
• 1.3.1 电液控制系统基本原理及关键技术
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.3.3 国内研究现状
• 1.4 主要研究内容与研究意义
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究意义
• 第2章 链式CVT传动原理与整体控制方案
• 2.1 链式CVT基本结构与工作原理
• 2.1.1 CVT试验箱机械结构
• 2.1.2 链式CVT变速原理
• 2.2 链式CVT受力分析
• 2.2.1 摆销链受力分析
• 2.2.2 啮入主动锥盘销链受力计算
• 2.3 夹紧力与速比模型分析
• 2.3.1 夹紧力数学模型
• 2.3.2 推力比理论计算方法
• 2.3.3 速比数学模型的建立
• 2.4 电液系统控制策略研究
• 2.4.1 控制目标的确定
• 2.4.2 整体控制策略
• 2.4.3 自检控制策略
• 2.4.4 速比与夹紧力控制策略
• 2.5 本章小结
• 第3章 液压系统设计与建模
• 3.1 液压系统整体方案设计
• 3.1.1 设计要求
• 3.1.2 液压控制方案选择
• 3.1.3 液压控制原理简介
• 3.2 液压系统参数计算
• 3.2.1 系统压力与流量计算
• 3.3 主要液压元件选型
• 3.3.1 液压泵的选型
• 3.3.2 驱动电机的选型
• 3.3.3 液压控制阀的选型
• 3.3.4 辅助元件的选型
• 3.4 重要液压油路设计
• 3.4.1 主油路设计
• 3.4.2 阀块油路设计
• 3.4.3 液压站设计
• 3.5 液压系统数学模型的建立
• 3.5.1 电磁阀模型的建立
• 3.5.2 阀控液压缸传递函数模型的建立
• 3.6 本章小结
• 第4章 电控系统硬件与软件设计
• 4.1 电控系统硬件原理图
• 4.2 控制器与传感器的选型
• 4.2.1 控制器的选择
• 4.2.2 传感器选型
• 4.3 重要电路设计
• 4.3.1 油泵电机控制电路设计
• 4.3.2 温控电路设计
• 4.3.3 模拟量信号采集电路的设计
• 4.3.4 I/O口硬件电路设计
• 4.4 电液控制系统软件设计及实现
• 4.4.1 I/O 口元件分配表
• 4.4.2 工作主程序设计
• 4.4.3 自检程序设计
• 4.4.4 转速采集程序设计
• 4.4.5 Modbus通讯协议与PLC编程实现
• 4.4.6 状态监测及在线故障诊断系统
• 4.5 本章小结
• 第5章 电液控制系统台架实验
• 5.1 试验台测试系统简介
• 5.2 角位移传感器标定实验
• 5.3 推力比与速比关系实验研究
• 5.3.1 实验方法
• 5.3.2 实验数据处理与结论
• 5.4 速比与夹紧力控制实验
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间获奖及发表论文情况