润滑机制下基于最小作用量原理的CVT传动安全裕度优化研究

摘要

针对现有金属带式无级变速器（Continuously variable transmission, CVT）滑摩传动过程中润滑机制影响金属带传递安全性与效率的问题。以某国产自主研发CVT为研究对象，对CVT从动带轮与金属带摩擦片之间作用力和应力分布趋势的分析，建立金属带轮运动下的热弹流润滑模型。由于CVT运行过程中油膜状态在多变约束空间下具有临界极值的特性，提出润滑特性符合最小作用量原理的假设，构建符合最小作用量原理的CVT润滑特性Lagrange函数及最小作用量原理模型，推导出CVT润滑过程中实际作用量和理论最小作用量的数值，厘清变温环境下膜厚作用量的变化趋势，验证假设的合理性。求得金属带轮与摩擦片间宏观摩擦因数与微观油膜剪切力的函数表达式，结合CVT传动综合试验，分别测试摩擦因数、温度、传动效率与转矩比的工作关系，计算金属带最佳传递转矩数值。将运行特定工况参数范围得到的结果进行插值处理，确定CVT滑摩传动安全裕度，分析变速机构不同速比、输入转矩与转速在确定安全裕度下传动效率的变化特性。结果表明，基于最小作用量原理优化下的CVT传动效率可有效提升2.62%～3.76%。为解决CVT传递安全性及效率问题提供了一种新的优化思路。