金属带式无级变速器液压控制系统的仿真

　　农业机械学报金属带式无级变速器液压控制系统的仿真；张宝生张伯英周云山王红岩汽车动态特性的影响。通过分析液压系统的实现过程，建立了液压控制系统的数学模型，给出了速比变化率的控制方法。对加速工况的仿真明，所建立的系统模型基本上能够反映液压控制系统的实际工作状况，这为液压控制系统的开发提供了理论依据。v叙词无级变速装置液压控制仿真在金属带式无级变速器中，无级变速传动机构是其核心部分，其功能的实现是通过对液压控制系统的控制来完成的。因此对液压控制系统进行深入细致分析，在无级变速器自主开发过程中具有重要意义1动力传动系统模型装仃金属带式无级变速传动装置的汽乍动力传动系统是十分复杂的系统，包括许多非线性环节。为讨论问方便，同时满足实用性的要求，对装有该传动装置的汽车动力传动系统进行合理的简化，简化模型1模型中包括由发动机无级变速器车轮构成的整个动力传动系统将转动惯量分别向无级变速器的输入轴和输出轴上简化，转化为具有两个旋转质量的模型系统转动惯量心包括发动机惯量和01输入轴部分的惯量。转动惯量心包括与整车平移的转动惯量及作俞出轴部分的等效转动惯量。描述整个系统的方程为+收稿日期2000326国家自然科学基金资助项目项目编号50005026张宝生吉忭人汽车学芎，士主导6.130025氏春山张伯英吉林大学汽车学院博士生周云山吉林大学汽车学院教授，S.，l，U.ll，f T作用在车轮上的阻力矩包括滚动阻来实现的。

　　力风阻爬坡阻力1式1可以出，速比变化率3对汽车加速度对夹紧力控制系统，由液压系统的连续性方程可以得到如下关系具负的作用效果。闲此在汽乍加速过程中。若速比变化率过大，在汽车加速的初始阶段反而会出现负加速度现象，尤其在发动机转矩较小时，这种现象会更加明1相反，如果逐渐加大发动机功率，同寸对无级变速装置作用以负的速比变化率，则汽车的加速度会刻增加1由以上的分析町以沿出尤级变速系统的速比变化率对汽车的动态响应效果具有决定性影响。而速比变化率由液压控制系统确定，是需要控制的参数，因此必须对液压控制系统进行分析，以获得对速比变化中的控制方法2液压控制系统模型金属带式无级变速器的液压控制系统的主要功能是保证发动机转矩高效可靠地传递，同时实现速比按定规律的连续变化与此相对应，典型的，丁液压控制系统可以分为夹紧力控制系统和速比控制系统12，系统2夹紧力控制系统主要由夹紧力控制阀构成，它控制着液压系统的压力大小，个压力直接作用于从动轮油缸在速比定比控制系统主要包括速比控制阀和主动轮油缸，通过速比控制，拧制主动轮汕缸的充油量，从而改变主动轮油缸内的压力，在金属带的制约下，使主动轮组中町移动带轮的轴向位置发生变化虞现变速比的控制液压控制系统的工作原理文献2在液系统的边模过程中，将其看作是个分布参数系统，般地。系统中的夹紧力控制阀是溢流阀，而速比控制阀是方向控制阀流量控制阀速比艾中Qn油泵的流量Qp进入速比控制系统的流量Qs逃入从动轮油缸的流1 Q夹紧力控制阀叫油衍的流n从动油缸及前部管路的总奔积U油液体利弹性模！

　　Cs液压系统的泄漏系数P从动汕缸的工作压力对速比控制系统，根据液体的能量与连续性方程，可以确定系统的压力与流量的关系为P速比控制阀的出口压力pp左动油缸压力Qpc进入主动1缸的流！

　　d油液密度Lpc速比控制阀到主动油缸间管路长度Ap管路的横截面积Cr主动汕缸的泄呢系数Vr主动油缸容积Sr1动轮轴向，动，度速比控制阀的开口变化取决于系统的输入量，它改变了主动轮油缸的进排油量，造成系统速比的变化因此，为了解影响速比变化率的因素，必须建立速比控制阀的模型，其结构意3主动控娜舰局粼，速比控制阀流量系数冬动轮速比控制阀的开口面积与阀芯的位移有关，由m57.速比找制阀陶芯质1 Csr速比控制阀阀芯的滑动阻力系数XP，比控制阀芯位移XPl池比控制恂柱恶位私FsPn弹货预紧力Asr阀芯横截而积pr，皮托管压力KsP弹性系数速比控制阀的动作是通过加速踏板带动节气门控制凸轮对阀芯端施加的作用力和代发动机转速号的皮托化力，7作用作1另部的力相衡的结13中柱塞的位移抓与节气门的开度对应，代了在定节气门开度下的目标转速，因此速比的控制过程就相当于种闭环的速度反馈控制过程在加速时，踏下加速踏板，使柱塞有位移，相当于设定了发动机目标转速如果节气门的开度较大，则与其对应的发动机1标转速与丈际转速之间相差就大，因而柱塞的位移增大，通过弹簧作用在阀芯上，使阀芯位移奸增大，速比控制阀开口面积减小，速比变化率大；反之，速比变化率就小采用不叫的4之间的线性成非线性关系。丁以改变速比变化特性上动轮的轴向移动速度可以为。

　　此山式⑶可知速比变化率及之间具有复杂的非线性关系，它还与带传动装置的结构参数有关在相同的参数变化乃势下采用不同的阀的开口面积与阀芯移动量之间的非线性关系对速比变化率有不同影响。式7是液压控制系统与动力传动系统之间相互连接的关键，通过液压系统控制的速比变化率，决定着动力传动系统的动态特性从整个系统的输入量与液压系统的控制关系来看，在稳定状态下，主从动轮在金属带的约束下处于平衡状态。速比保持不变。此，山速比控制阀进入主动轮油缸的流！为零，压1力为胃标力斤。动轮衡的目标1力，是从动轮油缸1土力传递转矩几和速比的函数23当主从动轮油缸的压力发生变化时，系统爷衡状态波破坏，速比发十变化对于主动轮汕缸，其当前压力与保持平衡的目标压力不通时统的速比发十变化试验结小速比变化率与上动轮油缸的压力，和目标玉力1之左么。=7.；5主动轮的。灯速度及速比之间的关系可以为液压控制系统根据这关系式控制系统压力变化，可实现对速比变化率的控制这样，就把速比变化率与系统参数之间的复杂关系简化为与主动轮油缸的压力和标压力差么，的闲数关系，易实现3仿真分析具建立的无级变速汽车动力学仿真模型，4所祚系统税哩中。发动机的输出转矩采用发动机稳态试验数据构成的数，它是关于发动机节气门开度讶转速阶的函数计算时，在每个采样周期内对节气门开度货口发动机转速作值进行查，求出相应的发动机输出转矩7；在模型中，节气门开度变化作为系统的输入信号，它和发动机转速信号计算得出发动机转矩。液压控制系统根据系统输入，包括节气门开度速比输入转矩转速和运行工况，控制系统的速比变化率。

　　系统将速比变化率和发动机的转矩输入到丁动95加，过程仿九结果速度幻速比幻速比变化率幻油缸压力车速速比速比变化率和油缸的压力随时间的变化历程在节气门开度增大后，从动轮油缸内的压力在夹紧力控制阀的控制下迅速增大。速比控制的阀芯在弹簧的作用下左移，使主动轮油缸泄油，压力下降，51；在金属带的约束作用下，速比向低挡方向变化，发动机的转速迅速增加，5随发动机的转速增加，皮托压力增加，推动速比控制阀的阀芯右移，泄油口关闭，向主动轮油缸内充油。

　　随着主动轮油缸的压力增加，主从动轮油缸内的压力达到平衡，发动机转速达到与节气门开度对应的目标转速，速比达到相应的高挡，在稳定的目标转速下，汽车加速行驶反映到速比变化率上，在加速初始阶段，主动油缸泄油，速比变化率向正方向增大，在阀芯右移的过程中，泄油口关闭，进油口打开，向主动轮油缸充油，速比变化率为负。随着与目标压力值的接近，速比变化率在数值上减少，当车速稳定后，速比变化宇为零阁565由5还可以看出，通过液压系统对速比变化率的良好控制，加速过祝的初始阶段，车述1.斤咐加，满足了对汽车动力性和平顺性的要求以上仿真结果与试验结采，变化趋势致说明述的系统模型是正确的4结论在整车模型基础上，分析得出无级变速系统的速比变化率是影响汽乍的动态特性的关键因素之。仿真研究速比变化率与汽车参数之间的关系，对汽车无级变速器的设计开发和系统匹配具有重要意义。

　　速比变化率由液压系统控制产生，它与系统的压力流量及结构参数之间具有复杂的非线性关系人传动系统的理健，它由带轮系统的，衡关系的变化来决定龙输入转队速比和输入转速的函数速比变化率是联系液压控制系统和动力传动系统的5键仿真结果明，所建立的无级变速汽车的仿真模型基本上能够正确地反映实际系统的工作情况，该模型可以为无级变速器液压控制系统的设计和外发提供州！论依批1红岩，方泳龙，周云山等。金属带式无级变速系统动态特性的仿真分析。汽车技术，1999514 2方泳龙，张伯英，董秀国等。金属带式无级变速器液压控制系统。吉林工业大学自然科学学报，2000，3031心193周云山，裘熙定，王红岩。无级变速传动01电子控制系统的动态建模。中国机械工程，19983336 5王红岩，方泳龙，周云山等。金属带式无级变速传动系统动态特性的理论与试验分析。汽车工程，1999525仿过程中。发动机初始转速设定为15，17，初始车速为301儿汽车匀速运行28后，开始增大发动机节气门开度到5，其仿真结果t