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原文传递金属带无级变速传动系统电控电动执行机构设计方法

论文题名：	金属带无级变速传动系统电控电动执行机构设计方法
关键词：	汽车动力;无级变速器;电动执行;变速器设计
摘要：	金属带式无级变速器（CVT）存在三种调节方式：机械调节式、电控液动式和电控电动式，其中电控电动式无级变速器又分为单电机式和双电机式。本文的研究对象是双电机式的电控电动式无级变速器，两个电机分别负责调节速比和夹紧力，简称为夹紧力主动可调的电控电动式无级变速器，即 EMCC-CVT（Electro-mechanical Clamping force Controllable CVT）。本文通过对传统电控液动式CVT(EH-CVT)、单电机式电控电动式CVT（夹紧力不可主动调节，简称EM-CVT）和EMCC-CVT结构原理和控制机理的对比分析，提出了EH-CVT、EM-CVT和EMCC-CVT的基本异同；通过对电控电动执行机构结构原理的分析，建立了EMCC-CVT模型，并为执行机构部件匹配合理的参数使其满足CVT实际工作的需要；基于遗传算法对EM-CVT和EMCC-CVT结构中的碟簧进行参数优化，以满足单电机和双电机式EM-CVT中的电机负载最小，降低其功率损耗；根据EMCC-CVT的模型及优化后的碟簧参数，对比了EH-CVT、EM-CVT和EMCC-CVT执行机构的设计功率大小及EM-CVT和EMCC-CVT在速比变化过程中的系统转矩损失大小；最后，基于Matlab/Simulink搭建了EMCC-CVT的仿真模型，依据变速器夹紧力和速比的跟随情况对EMCC-CVT仿真模型进行了校验，对比了EMCC-CVT、EM-CVT系统的效率损失，计算了考虑EM-CVT和EMCC-CVT效率的整车模型的等速百公里油耗及十五工况折合百公里油耗，校验了考虑EMCC-CVT效率的整车是否能够满足动力性需求。　　本研究主要内容包括：⑴设计了金属带无级变速电控电动执行机构及EMCC-CVT的计算模型，并为执行机构各部件匹配了合理的参数；基于遗传算法完成了 EM-CVT和EMCC-CVT系统中的碟簧参数优化匹配。⑵对比了EH-CVT、EM-CVT和EMCC-CVT执行机构的设计功率及EM-CVT和EMCC-CVT在速比变化过程中整个CVT系统及带与带轮间的转矩损失大小。通过定量的分析，可以看出双电机式电控电动执行机构相比液压式执行机构，其设计功率下降了50%以上；虽然双电机式电控电动执行机构相比单电机式执行机构的设计功率大，但由于EM-CVT从动带轮夹紧力由碟簧提供且不可主动调节，实际工作中，金属带与带轮之间存在较大的富余力，大大提高了EM-CVT系统的能量损失，通过对比仿真得出EMCC-CVT相比EM-CVT，其富余力的减小值较大，根据富余力的差值可估算出EMCC-CVT相比EM-CVT，其金属带与带轮之间减小的功率损失值约占发动机输出功率的5%~8%。⑶利用Matlab/Simulink搭建了EMCC-CVT及搭载EMCC-CVT的整车控制系统模型，通过变速器夹紧力和速比的良好跟随验证了EMCC-CVT执行机构的设计方法、结构参数及仿真模型的合理性；对比分析了EM-CVT和EMCC-CVT执行机构的效率，结果证明EMCC-CVT效率优于EM-CVT；计算了考虑EM-CVT和EMCC-CVT效率的整车模型的等速百公里油耗及十五工况折合百公里油耗，十五工况下搭载EMCC-CVT的整车油耗比搭载EM-CVT的整车油耗下降了6.6%，即得到了EMCC-CVT相比EM-CVT更能够改善整车经济性的结论，同时验证了考虑EMCC-CVT效率后的整车仍能够满足动力性需求。
作者：	王冬雪
专业：	车辆工程
导师：	孙冬野;游同生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文