基于热弹流润滑的金属带式CVT滑摩传动润滑油膜特性分析

摘要

金属片与带轮之间的润滑油膜同时承载着动力传递与润滑的任务，是金属带式CVT（Continuously Variable Transmission）动力传递链中最为关键的环节。油膜特性直接决定变速器的润滑效果和传动效率，但在实际工况下油膜参数无法直接测量，难以对其进行精确控制。针对此问题，本文基于热弹流润滑理论构建了求解润滑油膜特性参数的数学模型，采用数值模拟方法，分析了金属带滑移率、传递转矩、传动速比等工作参数对油膜特性的影响规律，为金属带式CVT的设计及发展基于油膜特性参数的控制方法提供参考。论文主要进行了以下工作：
　　(1)对无级变速机构及其动力传递过程进行了理论性分析。研究了传动过程中金属带各类滑动摩擦形成的机理，分析了金属带滑移对变速器传动效率的影响。对滑移状态下金属带与带轮之间润滑油膜形成机理进行了分析，发现润滑油膜处于弹流润滑状态，且温度对油膜有较大影响。
　　(2)基于热弹流润滑的相关理论，建立了适合本研究的油膜数学模型。根据变速机构结构参数推导了传递转矩、速比、滑移率与模型中相对速度、载荷及综合曲率半径之间的关系，并根据实际工况确定了方程的边界条件。分析了模型中各方程的特点，确定了求解流程，并进行了求解。
　　(3)通过数值模拟得到了油膜压力、油膜厚度及油膜温度的分布情况。借助数值仿真研究了各工作参数对油膜对称面上压力、温升、膜厚影响规律。设计了考虑交互作用的正交试验，得到了最大压力、最小膜厚、最大温升对各工作参数的敏感度。
　　(4)设计了油膜温度试验，获取了油膜在各工作参数不同水平下的温度。试验结果显示试验所测温度值与仿真值之间存在一定差值，最大可达12℃，但是变化趋势基本一致，仿真结果经过修正后可以作为金属带式 CVT的设计及发展基于油膜特性参数控制方法的参考依据。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 CVT发展历史趋势

1.3 金属带式CVT研究现状

1.4 本文主要研究内容

1.5 本章小结

第2章 滑摩传动机理分析

2.1 金属带式CVT传动原理

2.2 金属带滑摩传动分析

2.3 润滑油膜工作条件分析

2.4 本章小结

第3章 润滑油膜数值建模及求解

3.1 热弹流润滑基本方程

3.2 控制方程中各参数分析

3.3 材料相关参数

3.4 计算总流程

3.5 本章小结

第4章 油膜特性数值仿真结果分析

4.1 数值计算结果

4.2 油膜压力特性分析

4.3 油膜温度特性分析

4.4 油膜厚度分析

4.5 基于正交试验法的敏感性分析

4.6 本章小结

第5章 油膜温度试验研究

5.1 试验目的

5.2 试验系统设计

5.3 试验步骤及结果分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文与研究成果