金属带式无级变速器的研究综述

第３ｌ卷第６期

文童编号：１∞４—２５３９（００昕ｊ∞一∞９５一∞

金属带式无级变速器的研究综述

金属带式无级变速器的研究综述

（安徽工程科技学院，安徽芜湖２４ｌ∞）

王幼民唐铃风

摘要金属带式无级变速传动是汽车理想的传动方式，是各国研究者和汽车公司研究的重点，回顾了金属带式无级变速器的发展历史，论述了其研究的重要意义，评述了金属带式无级变速器的国内外研究现状．展望了垒属带式无级变速嚣电液控制系统控制策略研究的发展趋势。

关键词金属带武无级变速器研究现状发展趋势

１

轿车无级变速器及金属带式无级变速器简介

目前世界上使用最多的汽车自动变速器主要有３

换挡控制。

ＡＭＴ的研究始于上世纪７０年代，瑞典ｓｃａｌｌｉａ系

统、德国Ｄ越柚盯Ｂｅｍ的ＥＰｓ系统、美国Ｅａｔ叩的ｓＡｍ’

系统、德国ｚＦ的ｓｅｒＩｌｉ出ｉｆｔ，都是代表性的半自动变速系统，１９８３年，日本五十铃公司在世界上最先研制成功电子控制全机械式有级自动变速器ＮＡⅥ一５，装于

种类型：一种是液力自动变速器（ＡＴ），具体分为电子控制式和液控式自动变速器，电子控制的液力自动变速器也称Ｅｃｒ（Ｅｋｃｔ珊柑ｃｃｏｎｔｍⅡｅｄ＾ｕｔｏ啪ｈｃＴ娜锄ｉｓ－ｓｉｏｎ），而传统的液控式液力自动变速器实际上已不再

生产。

ｊ

ＡｓＫＡ轿车投放市场，美国Ｅａ咖公司在１９８３年宣布成

功地将重型货车的手动变速器实现了自动化，德国可公司对“Ｅｏ峭ｐｈｔ”变速器的】６挡也完全实现了自动换挡，称为“ＡｕＩｏｓｈｍ”装置，１９８８年装于Ｇｅｎ州ａ货车上。

ＡＭＴ是动力中断情况下的换挡，需要频繁地控制离合

１．１液力自动变速器（．蛆）

液力自动变速器传动部件主要是液力变矩器和多组行星齿轮组成。它仍然分为多档，实际上是一种分段无级变速器。４目前它是国外用的最多的自动变速器，在美国采用液力自动变速器的轿车己达９０％以上，日本已达７３％。欧洲为６５％【“。它的效率在８６—９０％。其优点：①免除了手动变速器的换档和脚踩离合的频繁操作，使开车变的简单、省力。②动力性优越，在大阻力、低转速下发动机不会熄火。缺点是：结构复杂、重量大、效率低、成本高、油耗高，城市公共汽

器，由于轿车的惯量较小，离台器的控制好坏直接影响起步和换挡控制的平顺性，同时，每辆汽车的离合器行程存在差异，因此，离合器起步控制和换挡操纵规律是困扰ＡＭＴ技术发展的难点，造成ＡＭＴ自动离合器磨损和坡道、弯道意外换挡等不良现象，难于正确反映驾驶员操纵意图，相对广泛应用的ＡＴ来说，ＡＭＴ换挡品质较差。这一阶段主要是研究自动离合器，而对于换

挡控制与换挡控制策略，ＡＭＴ还不十分成熟。

车装用的进口Ａ１１如自动变速器每套价格在１３万元

～１７万元左右怛Ｊ。从发展来看，液力自动变速器已走过了６０多年历史，其功能和潜力的开发已接近极限，长期存在的不足比如：起动速度慢、工作效率低、油耗大等问题到目前为止还未有突破性的改进。

Ｉ

２电控机械自动变速器（ＡＭＴ）

电控机械自动变速器是在现有的手动变速器基础

上。增加了一套自动换挡机构而成。自动换挡机构已成功应用的有两类，一是以电机为主的电控换挡机构，

二是以油缸为主的电液控制系统，如图ｌ所示，整个液

压系统有３个油缸，分别实现离合器结合控制、选挡一

圉１汽车电控机械自动变速器液压控制系统

涉及ＡｕｔｏＩ蓝Ｐ常见函数和ＡｕｔｄｃＡＤ常见命令，因而可

在Ａｕ试ｍ瑚００及以上各种版本运行。

参

考

文

献

２佟里欣Ａｕ∽Ａ咖探杜一舳皿卯入门拇洋出版社，２０００

收稿日期：２０嘶１２０６

作者简介：周太平（１９＆一），江西吉水人，教授、工程师

出舨社，卿

１陈伯雄，冯伟Ｖｉ叫ＩＩｓＰｈ＾Ｉ．ｄＭ蚴００程序设计北京：机械工业

万方数据　

机械传动

２００７年

如今，随着控制技术的发展和对ＡＭＴ技术认识的逐步加深，ＡＭＴ技术日益成熟，性能逐步提高，功能更加完善。ＡＭＴ在欧洲玛瑞利公司量产是ＡＭＴ技术初步成熟的标志【３Ｊ。

１．３金属带无级自动变速器ｃ＂

金属带无级自动变速器ｃｖＴ由可轴向分合的楔形带轮和钢带组件构成，变速原理类似于ｖ形橡胶带无级变速传动。金屑钢带由三百多片厚（１．４—１５）ｍｍ，宽２４ｍｍ的钢片和两匝各（６一１２）层，厚度约Ｏ．１８

ｍｍ的钢环构成，图２为金属带无级自动变速器ｃＷ。

金属带ｃ、叩技术的发展可追述到ｖ形橡胶带传动。１９２８年，荷兰Ｄｒ．ＨＬｌｂ．Ｄ００Ⅱ地兄弟创立了ｖ明

Ｄ００ｍ’

￥Ａｕｔ伽∞ｏｂｊ泓ｄｅｋ

Ｎｖ汽车厂，１９５８在Ｅｉｎｄ．

ｈｏｖｍ制造了橡胶带自动变

速器Ｖ矗ｌｉ岫如．ｖｄｏｍａｔｌｃ

图２金属带ｃⅦ结构

（１．４Ｌ，５１Ｋｗ的采用了离心式离合器，橡胶ｖ形带），整个装置比较笨重，在后桥需要较大的安装空问，尽管

如此，Ｖ矗哪血仍然销售了１２０万台。１９７０年，装用

了ｖａｄ—“ｃ的ＤＡＦ５５汽车在伦敦一悉尼（Ｌ０ｎｄｏｎ—ｓｙＩｌｄｅｙ）汽车马拉松１，５升以下级别的比赛中获得胜利，声名大噪。但由于传递转矩所限，ｖ画ｏⅢａｔｉｃ只能

用于１．４升以下的汽车。ｖ鲥删ｄｃ商业上的成功使

ｖａⅡＤ００ｒｎｅ先生认为无级变速器是汽车唯一的最佳解

央方案。上世纪∞年代荷兰的汽车设计者开始研究

结构更紧凑，传递功率更大的ｃｗ，经过分析，他们认

为金届带可以传递更大的功率密度。随后开展了对金属钢带的研究，ｖ蚰Ｄ００ｎ圯组建了一个设计和测试工

程小组，研制大功率的ｃⅥ技术，至１９７１年Ｅ呲叶

｝ＩｅｎｄＩｉｋｓ加入，研究小组已有２０个工程师。具有推力性能金属钢带的发现纯属偶然，ｖ明Ｄｏｏｎ圯为了使钢带具有更好的柔韧性，钢带做得很薄。但在带轮侧向夹紧力的作用下，钢带很容易弯曲，所以增加了一些活动辕助支撑块，实验发现钢带主要靠钢片的推力传递动力，这就是现代ｃ、叩金属带的雏形。１９７３年，第一台

装用钢带的ｃｖＴ变速器装用在ＤＡ蹦汽车上．因为耐

久性、可靠性，噪声及高的制造成本，没有大批量生产，

之后，钢带又重新作了设计，即应用比较成功的ｖ町

金属钢带。

ｃ、呵传动速比可以无级调节，使在更大范围内控制发动机的工作点成为可能，可以真正实现发动机一变速器一道路载荷的最佳匹配，是汽车理想的变速器。

万　

方数据ｃ、呵挡位无级调节，换挡过程中没有动力中断，可以充分发挥发动机的动力性，提高换挡的平顺性，减少换挡冲击。同时，ｃｖＴ提供了达０．５的超速比，扩大了车辆变速的范围，使车辆可在发动机较低转速与较高转矩工况下输出功率，不仅减少噪声，增加动力传动系统效率，降低辅助装置的动力损耗，同时使发动机转矩增加，燃烧效率提高，排气中的废气污染物也将减少。发动机排气总量减少与温度升高使催化转换反应条件也得到改善口Ｊ。ｃｖｒ具有以下技术特性：

１）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。汽车的后备功率越大，汽车的动力性越好ｂＪ。由于ｃｖＴ的无级变速特性，使其能够获得后备功率最大的传动比，所以ｃＷ的动力性明显优

于机械变速器（ＭＴ）和自动变速器（ＡＴ）。试验显示，

ｃｖＴ汽车加速性能（０一１００ｗｈ）比ＡＴ汽车的加速性

能提高７．５～１ｌ５％，速度较高时加速性优于ＭＴ汽

车‘４。。

２）传动效率变速装置的传动效率对汽车的

经济性和动力性有影响。富士重工于１９８８年装备ｃ、叮的ｓ－－ｂ唧Ｊｕｓｔｙ汽车进行效率测定，结果为硎

９０％，５档机械变速器９３％，３档自动变速器８２％一

８５％。据近期试验结果，ｃⅥ传动效率在９２％一９６％

之间‘“。

回

芋

图３轿车动力系统简囝

３）排放

由于ＣｖＴ系统具有较宽的速比变化

范围，可使发动机工作在最佳状态，从而改善了燃烧过程，减少了废气排放。汽车行驶时所排出的有害物质含量常与发动机工作状态有关，当发动机在非稳态工况时，它所排出废气中的有害物质含量高。而有级式机械传动，速比变化量由人工操作完成，导致发动机转速变化较大，使发动机处于非稳态工况。所以，汽车排

放废气中有害物含量高，污染环境严重。对于自动变

速，可控制发动机在排放污染较小的工况下工作。据德国ＺＦ公司测定，装备ｃ、叩后比安装４一ＡＴ的汽车减少排放约１０％左右。由于汽车传动自动变速有如此众多的优点，因此，汽车特别是轿车，采用自动变速传动已成为趋势。

４）可靠性

安装ｃｖＴ后的汽车随着技术的改

进，可靠性不断提高。据统计。在１９８７年到１９８９年闯

第３ｌ卷第６期金属带式无缓变速器的研究综述

生产的伽个ｃ、旧中，故障率为３．４％，而据１９９３年

资料表明，在印万个ｃｖＴ中，出现故障的只有１４７个，故障率降到００２５％ｂｊ。

５）价格ｃｖＴ结构简单，零部件数目比液力机械ＡＴ（约５００个）少大约３００个，若起动部件采用诸如电磁离合器和多片离台器等则成本可低于液力机械

ＡＴ。在１９９６年，装备ｃｗ的本田轿车比装备４档ＡＴ轿车便宜２００美元。意大利Ｆ缸公司开发的ｃⅥ比

ＡＴ降低３０％［１０］。由于它的起动性能差，需要另装起动部件，现在较多ｃｖＴ选装液力变矩器。若采用液力变矩器则成本一般接近液力机械自动变速器。

金属带ｃｖＴ动力系统见图３，ｃｖＴ结构框图见图

４。

田４

ｃｗ’结构框图

３轿车金属带式无级变速器研究现状

３．１金属带式无级变速器国内外的研究领域

金属带式无级变速器的结构、力学分析、传动效率等，在国外已研究成熟，国外的研究热点主要集中在ｃｖＴ电液控制系统的控制策略上，如ｃ、丌电液控制系统的智能ＰＩＤ控制、鲁棒控制、模糊控制、神经网络控制等。金属带式无级变速器的结构、力学分析、传动效率等研究在国内已取得很大的进展，但ｃ竹电液控制系统的控制策略、实验仿真等研究在国内刚刚起步。

３．２金属带式无级变速器传动系统匹配及传动效率

无级变速传动系统匹配及控制是实现车辆性能的关键技术之一，可通过控制无级变速传动系统的速比来保证发动机在理想的工况下运行，以便提高车辆的动力性与经济性，文献［６］在试验测试数据的基础上采用拟合的方法得到了发动机模型，论述了传动系统的

速比和速比范围对车辆性能的影响，在给定系统模型

的基础上针对不同要求，研究了无级变速传动系统的

匹配策略。

传动效率是无级变速器的一项重要性能指标，文献［６，７］分析了无级变速器传动过程中的各种功率损失，指出金属带与锥盘之问的沿圆周方向滑动引起的

万　

方数据功率损失是主要的，文献［８—９］通过实验得出其传动效率。通过对无级变速系统进行力学分析，综合考虑了润滑油的粘度对功率损失的影响并得出其效率的计算公式【】叭，得出了效率随转矩、转速、速比的趋势图。这些研究对无级变速器传动效率的提高和匹配控制策略的制定具有指导作用。

３．３金属带式无级变速器的力学分析

文献［１ｌ一１２］奠定了金属带式无级变速器的力学分析基础，该文在金属ｖ一带推块型ｃｖＴ上，测出了主、从动带轮的传递转矩和推力以及两带轮间的轴向力。绘出了不同速比下主、从动带轮间相对于转矩比的推力比线图并作相互比较，发现推力比与速比几乎和带轮转速及正常转矩下的最大可传递的转矩无关，

该推力比是速比的函数，它和转矩比及推块与带轮间

的摩擦系数有关，导出了带轮推力经验平衡方程式，该式以显函数形式表示。文献［１３］在文献［１１，１２］的基础上建立了钢环组的力学模型，得到了钢环应力的求解公式，并分析了钢环的应力变化规律，为金属带的设计提供了理论依据。文献［１４—１５］论述了金属带式无级变速器的力学分析模型，建立了金属环、金属块的力学分析模型，对金属环张力和金属块挤推力进行了分

析计算，并得出了结论。

３．４金属带式无级变速器的试验及仿真

金属带式无级变速器的试验应包括专用台架及路况试验，ｃｖＴ专用台架技术由世界上少数几个大公司垄断，如ｚＦ公司、Ｄ００ｕ忙公司等，ｃ、吓所有的动态实验都能在专用台架上进行，但专用台架造价高，国内外研究人员研究ｃ、叩的动态特性时大多在自制的简易实验台上并配合仿真进行。文献［１０—１１］运用键合图理论，建立了ＣｖＴ传动系统键合图分析模型，推导出无级变速传动的状态方程，基于这一动态模型，仿真分析了汽车在加速及阻力突变时的动态响应过程，结果表明，该键合图模型能够很好地反映无级变速传动的动态特性，该方法为无级变速传动的设计提供了理论分

析方法和设计依据。

文献［１６］基于力一位置控制方案开发了金属带式无级变速器的控制测试系统，在控制测试系统中，考虑到速比控制阀的复杂非线性特性。设计了基于速比反馈的速比模糊控制器，试验结果表明，所设计的液压控制测试系统是可行和实用的。文献［１７一１８］将ＣｖＴ液压控制系统分为夹紧力控制和速比控制系统，设计了ｃ、呵的电液控制系统，利用该系统对控制阀特性进行了研究，为夹紧力控制和速比控制系统分别设计了控制器，并对所设计的控制器进行了实车道试验。

机械传动２０昕年

３．５金属带式无级变速器电液控制系统控制策略研究

金属带式无级变速器的液压控制系统控制分为机液控制系统和电液控制系统，由于多输入多输出系统

的复杂化、一般将控制系统分为速比控制、夹紧力控制和起步离台器控制［１９～“，通过发动机模型或试验数据，建立发动机节气门开度ａ、发动机转速ｎ、与发动机转矩之问Ｔ的关系，该关系可以用图表的形式存于单片机中或通过数值拟合，建立Ｔ与ｎ、ｎ的函数关系式，根据发动机的最佳经济性和最佳动力性得到发动机的最佳换档曲线，在某一节气门开度下，为获得最小燃油消耗或最大功率有唯一对应的转速，这样速比就可确定，这一过程可以由单片机完成。文献［１６］详细分析

了液压机械式控制系统的工作原理和控制方式，并做

了台架实验。

速比控制系统和夹紧力控制系统之问的耦合关系较弱，可将其看成单独的单输入单输出控制系统【１９“驯。文献［２４～２７］分析了速比变化率对汽车动态特性的影响，建立了液压控制系统的数学模型，建立了速比变化率与输入转矩、速比和输入转速的函数关系，为无级变速器电液控制系统的设计与开发提供了

理论依据。

３．５．１金属带式无级变速器电液控制系统ＰＩＤ控制

文献［１３，２３］对速比控制系统和夹紧力控制系统采用了Ｐｍ控制方法，夹紧力控制阀、速比控制阀具有

很强的非线性，采用了抗回绕的ＰＩＤ控制器，控制方案

为力一位置控制方案¨”，输人的目标值与经滤波后的检测值进行比较，形成偏差，偏差信号经Ｐｍ控制器处

理，输出到删信号发生器，最后形成夹紧力控制

阀、速比控制阀的控制信号，调节带轮油缸内的压力，

从而实现转动比的变化。

３．５．２金属带式无级变速器电液控制系统模糊控制

文献［２８—３６］研究了无级变速器电液控制系统的速比控制，建立了系统各个环节的非线性模型，仿真研究中采用了模糊控制器，并指出高精度的模糊控制器的控制精度更高。

４

ｃＶＴ电液控制系统控制策略研究预

钡４

自“九 五”以来，轿车金属带式无级自动变速器的

开发和研制已经被列入国家的重大科技攻关计划，重庆大学、吉林大学等承担了多项金属带式无级变速器

方面的国家自然科学基金项目。以奇瑞汽车有限公司

为代表的汽车制造厂商承担了科技部金属带式无级变

万　

方数据速器的国家重点攻关项目。２００３年，洛阳三明实业有限公司经过多年研究，攻克了ｃｖＴ的某些关键技术，经国家汽车质量监督检验中心台架试验和道路试验以及东风汽车工程研究院试验，通过了河南省科技厅组织的鉴定，鉴定认为ｃｖＴ具备了产业化条件，今年６

月初，实施该项技术产业化的洛阳联合变速器有限公

司挂牌成立可以投入批量生产。

随着制造业信息化进程的加快，人们对控制系统提出越来越高的要求，要求系统控制精度更高，响应速度更快等。由于系统中被控对象受不确定的干扰信号的作用以及被控对象模型本身不准确，如果用传统的

控制方法（肿控制），系统往往会产生很大的误差，控

制效果不理想。以ＬｏＧ最优控制为代表的现代控制理论完全依赖于被控对象的数学模型，当数学模型准确时，所设计的控制器才能满足控制性能的要求。实际液压系统如位置伺服系统常受时变不确定干扰信号的作用，其数学模型亦不准确，为获得理想的控制效

果，可采用自适应控制、模糊控制、鲁棒Ｈ＊控制。

４ｌ

ｃ、邛电液伺服系统最优控制技术

为使系统的控制精度更高，响应速度更快、输出功率更大等，这就要求对电液伺服系统进行优化，改善其动态性能，电液伺服系统元件优化与系统最优控制技

术瞄钾Ｊ能很好的解决这一问题，随着金属带式无级

变速器电液控制系统控制策略研究的深入，ｃｖＴ电液控制系统电液伺服系统最优控制技术也会应运而生。

４２

ｃｖＴ电液伺服系统自适应控制、模糊自适应控制自适应控制能不断地测量被控对象的状态、性能

或参数，并将当前性能指标与期望值进行比较，从而改变控制器的参数、结构来改变控制作用，以保证系统运行在某种意义下虽优或次优的状态，鲁棒控黼将数学模型与实际受控对象的不一致看作数学模型的不确定性，以此设计的鲁棒控制系统，使得闭环系统对在这一不确定范围内所有的控制对象均能满足理想的控制性

能要求。由于金属带式无级变速器结构复杂、非线性

强、变量之间具有耦合性，ｃｖＴ电液控制系统适合应用自适应控制、鲁棒控制。模糊自适应控制理论是模糊控制理论与自适应控制理论相互交叉相互渗透而形成的一个研究领域，模糊控制是运用模糊集合论，总体考虑系统因素协调控制作用的一种控制方法。它以模糊控制命题表示一组控制规律，将指标函数与控制量联系起来，经模糊推理决定控制量，而不管系统本身的内在方式或直接变化方式。因而，模糊控制特别适合于那些参数和结构存在很大不确定因素或未知时的控

制。而自适应控制的目的就是在系统出现这些不确定

第３】卷第６期金属带式玉级变速器的研究综述

因素时仍能使系统保持既定的特性。文献［２８］将模糊控制与自适应控制相结合，组成模糊自适应控制系统，并应用于将会是一种比较理想的控制方法。

４．３

ＣＶＴ电液伺服系统Ｈ∞控制

Ｈ＊控制理论是电液伺服系统系统的一类较为完善的设计方法∞～“。其基本思想为：当利用研究对象的数学模型Ｇ（ｓ）设计控制器时，由于模型的不确定性及干扰信号的不确定性。与人们所推导的数学模型存在误差。为使系统渐近稳定，消除干扰信号的影响，利用增广对象模型来设计控制器Ｋ，使得Ｋ在稳定被控对象的同时，使干扰信号ｗ到观测输出ｚ函数矩阵１ｈ（８）的Ｈ∞范数最小。轿车金届带式无级变速器电液伺服系统适合应用Ｈ＊控制方法。

４．４

ｃｗ电液伺服系统免疫控制’

近年来，人们基于生物免疫原理提出了多种人工

免疫模型和算法，并应用于自动控制Ｈ卜圳、故障诊断ｍ 叫、优化计算ｍ ４酣、模式识别［盯 删、机器学习［蛐］和数据分析【５“等领域，人们称这～类基于免疫原理的智能系统为人工免疫系统”Ｊ。近年来人工免疫系统发展迅速，成为智能系统中继模糊逻辑、神经网络、遗传算法之后的又一研究热点【５…。因此，生物免疫系统

已经可以处理各种扰动和不确定性，这一性质为研究

提高控制系统的自适应性、鲁棒性提供了新的思路。ｂｌｌｉ斟孔蚓提出了一种基于智能体结构的免疫算法来抑制控制系统中的噪声。Ｋ１，瑚一４１］将免疫算法、遗传算法和神经网络相结合，设计了一个自适应神经控制系统来控制复杂被控对象。任立红、丁永生Ｌ１７ｏ提出一种基于免疫反馈机理的控制器结构。董梅惭３将免疫算法应用到ＰⅢ控制器中，并对参数进行优化设计。

邹俊御１将免疫反馈引入到传统的册控制器中，并采

免疫ＰⅢ控制器的参数白适应能力。该控制器具有结构简单、自适应能力强等特点，并将该免疫ＰⅢ控制器应用到液压位置控制系统中，结果表明在外界扰动和系统工况发生变化时．该控制器能够取得满意的控制效果，表现出很强的鲁棒性，可以预测，免疫控制方法用于金属带式无级变速器也可取得良好的控制敢果。

金属带式无级变速器是汽车理想的传动系统，它可提高汽车的经济性，改善汽车的动力性，便于操作，构、变速原理、受力情况等已经研究成熟，但国内ｃｖｒ的关键技术一电液伺服系统控制方法的研究尚处于起

万　

方数据步阶段，国外研究得也不成熟。目前哪控制策略的

研究是ｃｖＴ研究的热点，随着ｃｖ．ｒ控制策略研究的深入，金属带式元级变速器国产化的日子指日可待。

参

考

文

献

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４２丁永生，任立红．一种新颖的模糊自调整免疫反馈控制系统．控翩

基金项目：安徽省重点科学项目（０，口２１０２８）安徽省“十五”科技攻关项目

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与决策，２㈣，１５（４）：４４３～４４６（上接第９２页）

作者简介：王幼民（１０６４一），男，湖北孝感人，硕士．副教授

第二种压力机。

参

考

文

献

４结论

本文提出的两种手动压力机具有以下特点：

（１）采用了偏心凸轮和铰杆相组合的三级增力机

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构，由计算结果可知，输入力可放大３４５倍。因而在输入力一定的情况下，可以获得很大的输出力。

（２）相对于力封闭机构而言，形封闭机构在压头回程时不需要复位弹簧，结构相对简单。

（３）第一种压力机采用了过渡铰杆，压力机的刚性较差；第二种采用了过渡滑块。压力机的刚性大大加

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收稿日期：２∞６１２２０收改藕日期：２０昕０３０８

强；又因为两者增力系数相差不大，因而建议优先选用

作者简舟：李全德（１９犯一），男，山东青岛人．硕士研究生

万方数据　

金属带式无级变速器的研究综述

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

王幼民， 唐铃凤， Wang Youmin， Tang Lingfeng安徽工程科技学院,安徽,芜湖,24100机械传动

JOURNAL OF MECHANICAL TRANSMISSION2007，31(6)0次

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相似文献(10条)

1.学位论文 陈伟生 金属带式无级变速器速比控制的研究 2008

无级变速器CVT(Continuously Variable Transmission)作为汽车理想的变速传动装置，具有广阔的发展前景和市场空间。与目前应用广泛的自动变速器相比，它具有性能优良、结构简单、可以实现连续无级变速等优点。因此无级变速器越来越受到人们的重视并获得了较快地发展，世界上主要的汽车厂商都在进行无级变速器的研发工作，其中尤以对金属带式无级变速器的研究最多，技术也最成熟。

对金属带式无级变速传动的研究主要集中在对其变速控制系统上，而速比控制作为金属带式无级变速器变速控制系统最重要内容之一，是控制发动机工作在最佳工作点处的关键。

文章首先对金属带式无级变速器的传动机理进行分析，确定了从动带轮的夹紧力；针对金属带式无级变速传动的电液控制系统进行探讨，建立了CVT液压系统的数学模型，并利用该模型分析了液压控制系统相关参数对速比变化率的影响；然后对CVT与发动机的匹配进行研究，在此基础上提出其控制策略。论文重点集中在速比控制的问题上，对不同行驶工况下目标速比的确定、速比变化率对汽车性能的影响、速比控制器的设计等问题展开研究。在理论分析的基础上，利用AMESim软件建立一个CVT。传动系统仿真模型，该模型可以对不同工况下CVT的速比进行控制，并可以对有关性能指标进行直观的分析，以此对理论分析进行验证。

最后针对实际应用中出现的传动系响应滞后的问题对传统的速比控制算法进行改进，提出一种新的算法，即时间延迟算法，使得发动机工作点偏离最佳工作点的问题得到改善，提高了汽车的燃油经济性。

文章对金属带式无级变速器的速比控制做了比较全面的研究并对速比控制算法进行了改进，相信它在实际应用中具有较大的参考价值。

2.期刊论文 王幼民.唐铃凤.唐凌霄.WANG You-min.TANG Ling-feng.TANG Lin-xiao 金属带式无级变速器的发展历史、研究现状与展望 -安徽工程科技学院学报（自然科学版）2005,20(2)

金属带式无级变速传动是汽车理想的传动方式,是各国研究者和汽车公司研究的重点,回顾了金属带式无级变速器的发展历史,论述了其研究的重要意义,评述了金属带式无级变速器的国内外研究现状,展望了金属带式无级变速器电液控制系统控制策略研究的发展趋势.

3.学位论文 姚利松 车用金属带式无级变速器液压控制系统的研究 1999

该文的第一部分介绍了P811型金属带式无级变速器的总体结构,分析了该型变速器各组成部分的结构和工作原理.也简要地介绍了汽车发动机的特性.该文的第二部分详细地介绍了P811型金属带式无级变速器的液压控制系统的组成、各控制阀的结构及液压控制系统的工作原理和控制过程.该文的第三部分分别采用键图法和传递函数框图法建立了液压控制系统的数学模型,确定了系统的结构参数,并给出了控制阀弹簧力、控制阀口液阻和控制阀口初始通流面积的计算公式.该文的第四部分根据传递函数框图法得出的系统的数学模型,利用MATLAB语言中的SIMULINK仿真工具建立了系统的仿真模型,确定了引起系统动态过程的输入信号和系统的仿真参数,并对其进行了仿真研究,验证了对液压伺服系统进行分析所得出的部分结论.

4.会议论文 王有刚 金属带式无级变速器电液控制系统试验研究 2006

金属带式无级变速器能连续改变传动比,充分利用发动机的功率场,实现发动机和变化的道路载荷良好匹配,提高汽车的动力性与燃油经济性,是理想的汽车变速器.因其结构简单紧凑、操纵方便、传动效率高、节能等优点倍受青睐,世界上许多汽车厂商都在致力于其的研制和开发,东安公司也展开了金属带式无级变速器项目的预研.本文围绕金属带式无级变速器的核心部分-电液控制系统进行了初步试验研究.

5.学位论文 关平 金属带式无级变速器汽车建模与性能评价 2007

汽车已经成为现代文明社会重要的组成部分，人们对汽车的各项性能也提出了更高的要求，特别是经济性和动力性方面。现在为了提高汽车的这些性能，人们尝试了多项努力。本文就是在这背景下完成的。坚持以原有的传动系统结构，采用新型的金属带式无级变速器(CVT)替代原有的有级变速装置。

金属带式无级变速器(CVT)作为汽车理想的变速传动装置，具有广阔的发展前景和市场空间，与目前应用较广的自动变速器(AT)相比，其性能优良、结构简单、可以实现汽车的无级变速。通过合理地控制无级变速器，可以使汽车按驾驶员的意图在汽车的行驶阻力和发动机输出功率之间自动实现动态最佳匹配，把汽车的经济性、动力性发挥到极限状态。金属带式无级变速器越来越受到人们的重视并且获得了较快的发展，世界上主要的汽车厂商也都在进行无级变速器的研发工作。进行计算机建模仿真和进行变速器室内台架试验已经是被公认为的最有效的研究方法。

鉴于此，本文旨在建立一个比较完善的计算机仿真系统，该系统可以随着改变车型参数和发动机参数进行不同车型的仿真研究，并且在整车模型的基础上还加上了性能评价系统，可以初步评价装配金属带式无级变速器的汽车的动力性和经济性，文章的最后介绍了针对无级变速器的台架试验，从而验证模型的正确性和速比控制方法的准确性。

本文的课题来源是湖南省科技计划重点项目(05GK2007)，由湖南江麓容大车辆传动有限公司承接的“车用无级变速器(CVT)电液控制系统”项目。

6.期刊论文 唐铃凤.王茂军.Tang lingfeng.Wang Maojun 金属带式无级变速器数学模型极其鲁棒控制研究 -机械传动2009,33(1)

介绍了金属带式无级变速器控制原理,对无级变速器电液控制系统基本组成元件进行了分析,建立了无级变速器电液控制系统的数学模型,将基于Riccati方程状态反馈解的标准鲁棒H∞控制器设计方法用于金属带式无级变速器的电液控制系统中,设计出了鲁棒H∞控制器,并进行了仿真.仿真结果表明,通过鲁棒H∞控制可使系统稳定性提高,控制精度提高,并使系统具有较强的抗干扰能力,表现出很强的鲁棒性.

7.学位论文 罗永革 湿式离合器金属带式无级变速器(CVT)控制策略研究 2001

金属带式无级变速器(CVT)是经济型轿车的理想传动装置.它具有结构紧凑、性能优良、易于电控等优点.金属带式无级变速器(CVT)的开发已列为国家"九五"重点攻关项目.该文围绕金属带式CVT系统控制策略及相关问题进行研究.1.在总结国内外大量参考文献的基础上,系统研究了金属带式CVT的产生、发展、系统组成和工作原理,分析了金属带式CVT的特点及应用状况.2.在台架实验的基础上,对EQ491发动机特性进行双参数拟合,得出转矩、油耗与转速和油门开度的关系,对装有金属带式CVT系统的EQ6480中高级客车进行了发动机和整车的建模,确认了控制策略.3.为了实现汽车起步的迅速和平稳,建立了基于模糊技术控制湿式离合器油压的计算方法.4.完成了金属带式CVT控制系统硬件设计和研制,包括传感器、单片机的选择,信号处理和控制信号输出.5.为了实现控制策略,提出了嵌入式汽车电子控制系统实时仿真的方法,讨论了汽车电子控制器远程网络技术.在此基础上,对金属带式CVT系统进行了软件进行了设计和编制,实现在不同工况和不同控制模式下,对传动速比和系统参数的优化控制.6.根据试验和动态仿真结果,对汽车起步加速等工况进行了CVT与MT的性能对比.7.论文最后给出了主要结论,并指出了进一步研究的方向.

8.会议论文 唐谅 金属带式无级变速器与动力系统的优化匹配 2006

金属带式无级变速器是一种理想的变速传动方式.与机械式变速器相比,金属带式无级变速器具有性能优良、结构紧凑和操作方便等优点,适应当前对汽车环保、节能、舒适的要求,具有广阔的发展前途.因而在国外轿车大量应用.要实现无级变速器的产业化,优化匹配是必不可少的关键技术.开展汽车无级变速传动系统优化匹配,具有重要的理论和工程实用价值.

9.期刊论文 邹云飞.胡纪滨.苑士华.陈智.Zou Yunfei.Hu Jibin.Yuan Shihua.Chen Zhi 金属带式无级变速器液压控制系统对速比特性的影响分析 -机械传动2009,33(5)

以金属带式无级变速器液压控制系统为研究对象,根据"力-位置"控制方式建立了液压控制系统的数学模型.在模型仿真的基础上,对金属带式无级变速器液压控制系统中的夹紧力控制阀的控制压力、速比控制阀的开关频率及其额定流量对速比控制特性的影响,和液压系统液压油泵供油特性在速比变化过程中对夹紧力的影响进行了研究.结果表明,夹紧力控制阀的控制压力和速比控制阀额定流量影响了速比响应时间,开关频率影响了速比瞬态响应品质,泵的供油量影响了速比变化过程中系统压力的稳定性.

10.学位论文 范大鹏 金属带式无级变速器建模、仿真与试验研究 2008

金属带式无级变速器作为一种先进的汽车传动系统，一直是各国学者研究的重点，近些年也逐渐得到国内外汽车公司的采用。开展金属带式无级变速器的结构、建模、仿真与试验研究，具有重要的理论和工程实用价值。本文在同济大学与西门子VDO公司合作开发无级变速传动系统控制策略的项目资助下，对金属带式无级变速器的传动机理、匹配原理和控制策略进行了系统深入的动力学分析和试验研究。具体内容如下：

(1)通过实物拆解，分析金属带式无级变速器的机械部件与液压控制回路结构，研究其带传动机构和液压工作阀的工作机理。

(2)分析无级变速器匹配发动机的工作原理和控制目标，并公式推导其在动力性和经济性上比较传统自动变速器的优势。介绍系统控制结构和控制算法，为后文做理论铺垫。

(3)分别建立湿式多片离合器和带传动机构的动力学微分方程，基于Matlab/Simulink工具箱搭建仿真模型和控制算法，通过仿真结果对比说明先进的模糊控制策略可以更有效的实现无级变速系统控制。

(4)基于Simulink/Simdriveline传动系统物理建模工具箱，采用已得的先进速比和离合器结合控制算法搭建整车和传动系统的物理仿真模型，通过车载转鼓台架试验采集的试验数据跟模型仿真结果对比从而验证了模型准确性。

综上所述，可见采用Simulink/Simdriveline传动系统物理建模工具箱既简化了建模复杂性，又准确描述了系统的动态响应，是汽车电控系统快速原型开发的必要步骤。同时对比传统PID控制方法，添加了模糊自适应控制环节后，控制参数更加精确化且稳定性提高。

本文链接：/Periodical_jxcd200706033.aspx授权使用：湖南大学(hunandx)，授权号：ba9a96fc-41b0-472d-a488-9ea800a39c38

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