【文章內(nèi)容簡介】 相對于傳統(tǒng)的變速箱,具有較高的靈活性,加速更加順暢。一般來說,CVT變速箱的動力傳輸快、流失少,所以起步快,加速連貫性非常好,相當(dāng)順滑,沒有什么突兀感。傳動效率穩(wěn)定并高達(dá)94%～96%。CVT的可靠性與壽命主要取決于金屬帶傳動工作組件和控制系統(tǒng),據(jù)荷蘭VDT公司的技術(shù)人員稱,現(xiàn)在新的設(shè)計(jì)和技術(shù)已經(jīng)解決了CVT過去存在的主要問題,80萬套CVT在世界各地試用的結(jié)果,出現(xiàn)故障的只有200套,%?？梢?該系統(tǒng)質(zhì)量高、使用可靠。采用高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)材料、精密制造技術(shù)與無限壽命設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)和制造的金屬顫抖工作組件可達(dá)到與發(fā)動機(jī)相同的壽命。5．排放無級自動變速器實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的閉環(huán)控制,具有較寬的速比變化范圍,可使發(fā)動機(jī)經(jīng)常處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn),從而降低了排氣污染。德國ZF公司將自己生產(chǎn)的CVT裝車測試,其廢氣排放物比裝備4檔自動變速器的汽車減少約10%。6．成本CVT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,零部件數(shù)目比AT少很多,一旦汽車制造商開始大規(guī)模生產(chǎn),CVT的成本將會比AT小。由于采用該系統(tǒng)可以節(jié)約燃油,隨著大規(guī)模生產(chǎn)以及系統(tǒng)、材料的革新,CVT零部件的生產(chǎn)成本,將降低20%～30%。目前,荷蘭VDT公司正通過不斷地改進(jìn)傳動零件的結(jié)構(gòu)及零部件加工工藝過程等措施,來降低產(chǎn)品成本,提高產(chǎn)品的競爭能力。]四、本課題研究的主要內(nèi)容及意義無級變速器技術(shù)作為新技術(shù)之一，當(dāng)1987年，金屬帶式CVT速器在富士重工((Subaru)首次裝車時(shí)，國際競爭市場的有級式自動變速器(AT)已經(jīng)超過了50多年歷史，手動變速器(MT)也已經(jīng)具有100多年歷史，現(xiàn)在市場上銷售的汽車裝備的變速器有手動變速器、自動變速器和無級變速器，國產(chǎn)車中一汽的奧迪A4和A廣州本田的飛度、南京菲亞特的西耶那和奇瑞第4款上市的旗云也已經(jīng)相應(yīng)采用了CVT技術(shù) 。隨著中國加入世界貿(mào)易組織的步伐加快，開展這種新型變速器傳動的研究，對于提高我國汽車變速器設(shè)計(jì)水平和汽車的國際競爭能力有重要意義。近年來國內(nèi)外不少專家學(xué)者對金屬帶式無級變速器的傳動機(jī)理進(jìn)行了理論上和實(shí)驗(yàn)上的深入研究，并建立了一些力學(xué)模型，做了一些實(shí)驗(yàn)研究和理論上的分析，也取得了一定成果，而對于使用虛擬樣機(jī)技術(shù)來進(jìn)行無級變速器的研究也是近年來國內(nèi)外金屬帶式CVT研究領(lǐng)域的新趨勢。虛擬樣機(jī)技術(shù)(Virtual Prototype, VP)是一種嶄新的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)方法，它是一種基于產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)仿真模型的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，通過模擬金屬帶式無級變速器運(yùn)行時(shí)的工況以及各部件的受力條件，是一種十分有效的研究途徑，在虛擬制造系統(tǒng)中的產(chǎn)品開發(fā)涉及到產(chǎn)品建模仿真、過程規(guī)劃仿真、設(shè)計(jì)思維過程和交互行為等仿真，對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評價(jià)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的早期反饋，減少或避免實(shí)物加工出來后產(chǎn)生的修正，作為虛擬設(shè)計(jì)工具，還可以幫助選擇影響汽車性能的關(guān)鍵性參數(shù)，國外也有很多機(jī)構(gòu)對此作過一定的研究，但由于技術(shù)保密，在國內(nèi)有關(guān)資料比較少，目前用MATLAB/SIMULINK工具箱對CVT的建模與仿真相對較多，用ADAMS的則相對少些。本課題以金屬帶式CVT為研究對象，在前人實(shí)驗(yàn)研究成果奠定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與力學(xué)分析基礎(chǔ)上，利用Pro/E對金屬帶式CVT核心部件進(jìn)行建模，并運(yùn)用針對于傳動系的多體動力學(xué)運(yùn)動分析軟件ADAMS對其進(jìn)行動態(tài)仿真分析并驗(yàn)證模型的可靠性，為今后的仿真分析提供基礎(chǔ)。五、本課題的研究現(xiàn)狀車輛行駛性能的好壞，不僅取決于發(fā)動機(jī)，而且在很大程度上還依賴于變速器及變速器與發(fā)動機(jī)的匹配。隨著電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，自動變速器技術(shù)越來越完善，形式也多樣化，在越來越多的車輛上得到應(yīng)用，成為現(xiàn)代汽車與現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展的標(biāo)志之一。在汽車上使用的自動變速器大致有三類:液力自動變速器、電子控制機(jī)械自動變速器和無級變速器。前兩種變速器都是有級或分段無級自動變速。而無級變速器(Continuously Variable Transmission, CVT)避免了齒輪傳動比不連續(xù)和零件數(shù)量過多的缺點(diǎn)，具有傳動比連續(xù)、傳遞動力平穩(wěn)、操縱方便等特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了無級變速。國內(nèi)外所進(jìn)行的代表性的研究主要有：東北大學(xué)的盧錦奎于2008年，利用UG軟件對變速器的核心零部件金屬塊、金屬帶環(huán)及錐輪進(jìn)行建模。在形成整體模型后運(yùn)用Parasolid數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口一次性導(dǎo)出模型，然后將模型數(shù)據(jù)動力學(xué)分析軟件ADAMS中，進(jìn)行約束、驅(qū)動及接觸力的施加，并對模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行適宜的調(diào)整，形成一個在ADAMS環(huán)境中所能運(yùn)行的金屬帶式CVT核心虛擬樣機(jī), 對模型運(yùn)行運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)仿真。其所建立的虛擬樣機(jī)時(shí)所采用的方法為后續(xù)的虛擬仿真研究工作提供了參考，仿真所得的曲線圖為實(shí)際樣機(jī)的開發(fā)研制提供理論和試驗(yàn)數(shù)據(jù)。【12】天津大學(xué)的崔新濤于2004年，在基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的變速器動力學(xué)仿真研究一文中，先在UG中創(chuàng)建變速器的裝配主模型，輸出為parasolid 格式，然后導(dǎo)入到 ADAMS 中，在 ADAMS 軟件中建立了變速器傳動系統(tǒng)的剛體仿真模型，進(jìn)行變速器剛體動力學(xué)仿真分析。其中，詳細(xì)介紹了變速器傳動系統(tǒng)的剛體仿真模型的建立過程，值得借鑒?！?0】吉林大學(xué)的張永輝于2011年，在對無級變速器在國內(nèi)外研究的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀中，分析了其他構(gòu)造的無級變速器的特點(diǎn)，并且對金屬帶式無級變速器的優(yōu)越性以及不足進(jìn)行了闡述。簡述金屬帶無級變速器的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及各個零部件在其中的作用，分析金屬帶傳動的基本幾何關(guān)系，得到了金屬帶的帶長、錐輪包角、速比以及速比變化公式并闡述了金屬帶式無級變速器傳動的運(yùn)動關(guān)系，分析說明了金屬帶式無級變速器的基礎(chǔ)理論和工作原理，為后期的ADAMS模型仿真參數(shù)的設(shè)定定下了理論基礎(chǔ)。針對于其金屬帶柔性化處理這個難題，作者采用了ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行處理，得到了柔性體中性文件，導(dǎo)入到ADAMS模型中，使其仿真更具準(zhǔn)確性。【15】湖南大學(xué)的關(guān)平于2007年，采用MATLAB/Simulink分模塊完成金屬帶式無級變速汽車建模的工作，模塊分解包括駕駛員模塊、發(fā)動機(jī)模塊、CVT 的速比變化率控制模塊、CVT整車動力學(xué)模塊等。通過幾個典型工況的分析，找出最佳的速比變化率的控制參數(shù)。旨在建立一個比較完善的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以隨著改變車型參數(shù)和發(fā)動機(jī)參數(shù)進(jìn)行不同車型的仿真研究，并且在整車模型的基礎(chǔ)上還加上了性能評價(jià)系統(tǒng)，可以初步評價(jià)裝配金屬帶式無級變速器的汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。【1】吉林大學(xué)的馬志良于2005年，在國內(nèi)首創(chuàng)性的應(yīng)用 ADAMS 軟件建立了 CVT 系統(tǒng)的模型，進(jìn)行無級傳動系統(tǒng)的多體動力學(xué)分析，并從動力學(xué)角度出發(fā)，分析了傳動系統(tǒng)對整車動力性和舒適性的影響。作者的研究思路可對于分析評價(jià)無級變速器的動力學(xué)研究和振動性分析具有很大的參考價(jià)值?！?】WenHsiang Hsieh在最近發(fā)表的一篇論文中，詳細(xì)論述了一種凸輪控制的行星輪系的設(shè)計(jì)過程，從理論上推導(dǎo)了其運(yùn)動學(xué)方程，并通過實(shí)際例子計(jì)算加以驗(yàn)證，同時(shí)還利用ADAMS軟件對之進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)仿真，其仿真結(jié)果和理論計(jì)算相符合，進(jìn)而驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的可行性。【29】ROBERT G. PARKER曾于2000年，研究了行星齒輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)特性，指出了太陽輪－行星輪、環(huán)－行星輪之間的復(fù)雜的、動態(tài)的作用力是產(chǎn)生振動的來源，并提出行星相位調(diào)整是一種有效的減少行星齒輪振動的方法，并對其進(jìn)行了深入地研究?！?2】此外，有關(guān)機(jī)構(gòu)動力學(xué)方面的研究，筆者還查閱了相關(guān)的文獻(xiàn)資料以了解這方面的研究方法、范圍等。代表性的研究主要有：文獻(xiàn)[17][19]中介紹的，都是利用ADAMS 軟件中的Engine 模塊建立行星齒輪機(jī)構(gòu)和減速器的動力學(xué)模型,針對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性，進(jìn)行了各機(jī)構(gòu)的動力學(xué)仿真分析。利用在ADAMS/Engine 中兩齒輪的嚙合主要是通過三相力( 嚙合一對齒輪的作用力) 實(shí)現(xiàn)的