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20 0 8年 2月
机床与液压MACHI OOL& HYDRAUL CS NE T I
Fb 20 e.0 8 V0. 6 No 2 13 .
第3 6卷第 2期
汽车无级变速器液压系统的建模与分析熊新，王玮玲，王琪，李书伟，吕红明(盐城工学院机械工程学院，江苏盐城 24 0 ) 2 03摘要：通过对汽车无级变速器液压系统的结构分析，采用了传递函数法与灰箱建模法相结合的办法，建立其数学模型，并进行了稳定性分析和其它动态特性分析，证明了建模理论的可行性，为同类液压系统分析提供了一定的理论依据。 关键词：无级变速器；液压系统；建模中图分类号：T 17 3 H 3.3文献标识码：A 文章编号：10—38 (0 8 0 1 8 1 20 )2— 8 3 0 3—
M o e i g a d Ana y i f Hy r ul y t m fAu o o l d ln n l sso d a i S s e o t m bi CVT c e
XO GXn I N i,WA G We ig N in,WA G Q,L h w i V H nmig l N i IS u e,L o g n ( c ol f c a i l nier g a ce gIstt o eh o g,Y n hn i gu2 4 0,C ia S ho o Meh n a E g ei,Y n h n ntue f c nl y a c egJ n s 2 0 3 hn ) c n n i T o aA s at h t cueo.o t uul vr bet nm si ( V bt c:T es utr f ni os ai l r s i o C T)o u m b ew saa zd cm iigtem t do r r c n y a a sn fat o i a nl e, o bnn eh f o l y h ot n￣rf n t n wi r y b x mo ei g t e mo e a o sr c e, te sa i t d oh rd n mi p r r n c s wee a ay e . r s c i t g e— o d l, h d l W c n t t d h t l y a te y a c ef ma e r n ls d a u o h n s u b i n o h d l s p o e e n e,a d i p v d ss me t e r t a a i o e a ay i o h i lrh d a l y tm. T e mo e a r v d r a
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Kew rs o t uul vr l t nm si ( V ) y od:C ni os ai e r s i o C T;H dal yt n y b a a sn yrui ss m;M e n c e d i o lg
通常的建模方法如解析法、功率键合图法和传递函数法等，只要方程的系数确定了，模型便确定了，这就要求对所研究的系统的结构、尺寸和性能等作全
1汽车金属带式无级变速器液压系统简介 汽车金属带式无级变速器及液压系统结构如图 2所示，由 呈 V型槽的主动轮、 从动轮和金属带组成，它的作用原理是利用液压控制系统调
面的了解，即将系统视为“白箱”,才能准确地确定出其数学模型。在汽车金属带式无级变速器液压系统的建模过程中，为了解决数学模型的准确性问题，我们引入一种新的建模方法——“箱”建模法与传灰递函数相结合的方法。一
“灰箱”建模法是一种理论与实验辨识相结合的种建模方法。其步骤是，首先利用数学分析方法根
据元件在系统中的功能和作用建立元件 (或子系统 ) 的数学模型，然后根据系统拓扑结构分析、节点特征和元件作用、节点拓扑约束条件和边界约束条件将子系统模型组成液压大系统模型…。如图 1所示。利用灰箱建模的中间结果，进行传递函数建模，将会取得较合理的结果。
节两带轮可动端的轴向作用力，控制金属带在主、从动轮间径图 2汽车金属带式无级变向移动，使主、从动速器液压系统示意图轮的作用半径发生变
化，实现传动比的无级变化。其液压控制系统示意图 如图 1所示，该系统可以看成一个液压伺服系统，液压泵直接由发动机驱动向系统提供压力油，液压泵输出的压力油一部分直接进入从动轮液压缸，其压力由 夹紧力控制阀调节，以控制金属带的夹紧力，另一部分压力油经速比控制阀后进入主动轮液压缸，以控制无级变速器传动速比无级变化的建立
。
2汽车金属带式无级变速器液压系统数学子模型2 1液压系统拓扑结构图的建立 .图 1汽车金属带式无级变速器液压
系统“灰箱”建模法的步骤收稿日期：2 0 0 0
0 7— 4— 9
利用“箱”建模法对汽车金属带式无级变速灰器液压系统进行建模，通过对该系统进行功能分析和拓扑结构分析，可以建立与原液压系统等价的用节点
作者简介：熊新，男，汉族，盐城工学院机械工程学院讲师，研究方向：汽车电器与液压。电话：0 1 5 5—33 2 2 196,1 9 1 91 7 3 6 9 3 8。 E—ma l in xn 9 6 1 6 c m。 i:xo g i l 7@ 2 . o
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机床与液压
第3 6卷
和元件 (系统 )表示子的液压系统拓扑结构图， 如图3所示。图中符号意义如下：
q 2 z D+Ap D+ =A z G z z D
( 6)
式中：q晓为进人主动油缸的流量。
D为动力元件，此。处指液压泵。
S、S为控制元件。。:
其中 s。为速比控制阀 (压伺服阀 ),为夹液；S
图 3汽车金属带式无级变速器液压系统拓扑结构图
紧力控制阀 (比例控制阀 )。:为系统内节点，。N、N其中 N为三通口，N为双通口节点。。: B一 B为外节点 (界条件 )。 边；其中 B为系统。与油箱连接节点，由边界条件知 P=。(油箱压。 P为力 );
式中：P。 为作用在速比控制阀阀芯的液体压力；F 为指令控制力；F。。为弹簧预紧力；m。 为速比控制阀阀芯质量；。 为速比控制阀阀芯位移；口为节流 I。= I
ql s=K。 s— 1)+K ( l s ) ( l s 0 P—Pl 0
() 8
式中：K。为速比控制阀流量增益系数；K为流量一压力系数；XO s为工作点阀芯位移；P l舯为阀工作
B为速比控制阀控制信号，: 为夹紧力控制阀控制信号。 G、G为执行元件，其中 G为从动轮油缸，G :。:为主动轮油缸。
2 2各元件 (系统 )的数学模型 .子( )D液压泵 ) I。( 流量连续方程为：I/
K s鸵
( 9)
式中：m为夹紧力控制阀阀芯质量；() 1
为夹紧力控
制阀阀芯位移；B为夹紧力控制阀阻尼系数；K为夹 l
ql qn一△ I= o Q一J、
紧力控制阀刚度；A为为阀芯作用面积；F为弹簧鸵 o预紧力；P为油液密度，取 9 8
k / . 1g m s;口为节流 I= I
式中：gI I为油泵的实际流量；q。为发动机每转一周的排量；r为发动机转速；P为泵的出口油压；A , l。 Q
为泵的泄漏量；V为泵出口容积；K为油液体积弹性模量。 泵内的压力平衡方程为：P= q￡ l R+由 () 2
q2 S=K。戈 (鸵一X2)+K ( G—p2) S 0 Pl s 0
(0 1)
式中：K为流量增益；为流量压力系数。。 ql q】 G I s+q l ql鸵 I=q ( 1 1) ( 2) 1