1999-01-0062
無(wú)級(jí)變速功率分流傳動(dòng)仿真研究
陸志堅(jiān)，格雷戈里J •湯普森，維克多H•馬奇諾和詹姆斯E •史密斯 西弗吉尼亞大學(xué)
摘要
無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)的為提高改善車輛的性能和駕駛性能提供了保證。對(duì)于中型功率或大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和執(zhí)行已經(jīng)被金屬傳動(dòng)帶限制傳遞的的功率所限制。相比與以前的設(shè)計(jì)，一個(gè)具有功率分流設(shè)計(jì)的無(wú)級(jí)變速箱，當(dāng)增大所需要傳遞的轉(zhuǎn)矩時(shí)，已經(jīng)可以很好的減小作用在金屬帶的力。為了幫助無(wú)級(jí)變速功率分流傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和提高，一個(gè)模擬器程序已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功。與其他變速器相比較，該模擬器可用于優(yōu)化無(wú)級(jí)變速功率分流傳動(dòng)。最后，一個(gè)優(yōu)化的無(wú)級(jí)變速功率分流傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案已經(jīng)提出。
引言
無(wú)級(jí)變速器尚未在美國(guó)市場(chǎng)廣泛接受。部分的原因涉及到消費(fèi)者的接受現(xiàn)狀，部分涉及到無(wú)級(jí)變速器無(wú)法利用其理論實(shí)現(xiàn)節(jié)油的潛力[1]。該問(wèn)題可能包括對(duì)變化率率比要求低，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，或者一個(gè)不常見(jiàn)的更重的變速器[2]。其實(shí)，最重要的一點(diǎn)是，無(wú)級(jí)變速器軸對(duì)軸傳遞的扭矩太小，這種類型的無(wú)級(jí)變速器需要改善整體效率。增加金屬傳輸帶的的尺寸，就會(huì)減少當(dāng)前無(wú)級(jí)變速器在包裝上的優(yōu)勢(shì)。要成為未來(lái)汽車的重要的一部分，新開(kāi)發(fā)的無(wú)級(jí)變速器將需要提供更大的容量，更高的效率，才能得到更好地響應(yīng)[3]。
有三種方法來(lái)提高使用拉或推帶無(wú)級(jí)變速器的功率/扭矩容量。一種方法是增加金屬帶和帶輪之間的接觸壓力來(lái)增大摩擦力。第二種方法是增加金屬帶和帶輪的尺寸。第三種方法是通過(guò)行星齒輪和差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)對(duì)無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行功率分流。最后一種方法是本文所強(qiáng)調(diào)的。
一個(gè)V帶無(wú)級(jí)變速器與行星齒輪機(jī)構(gòu)相結(jié)合，可以提供功率分流技術(shù)，產(chǎn)生功率分流傳動(dòng)系統(tǒng)[4-7]。這項(xiàng)技術(shù)使人們有可能設(shè)計(jì)一種體系，使通過(guò)金屬帶單元的功率流動(dòng)可控。這種帶在低速比的情況下，只傳遞總輸入功率中很小的一部分，而當(dāng)在高速比的情況下金屬帶就能傳遞大部分的輸入功率。通過(guò)行星輸出軸獲得的輸出轉(zhuǎn)矩要比通過(guò)帶輪獲得的循環(huán)轉(zhuǎn)矩大。功率分流功能主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)：首先，由于齒輪機(jī)構(gòu)和輸出軸之間的連接，實(shí)現(xiàn)可變速比所需要的齒輪尺寸不需要改變；第二，帶容量不再限制了該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)矩的能力。因此，功率分流無(wú)級(jí)變速器可以提高變速器的傳輸能力，使得V帶無(wú)級(jí)變速器可以供大排量發(fā)動(dòng)機(jī)車輛使用。