乘用車無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（下載送圖紙）

本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)乘用車無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)系部名稱：汽車工程系專業(yè)班級(jí)：車輛工程B05-18班學(xué)生姓名：高新明指導(dǎo)教師：安永東職稱：副教授黑龍江工程學(xué)院二○○九年六月TheGraduationThesisforBachelor'sDegreePassengerCVThydraulicsystemdesignCandidate：GaoXinMingSpecialty：VehicleEngineeringClass：B05-18Supervisor：AssociateProf.AnYongDongHeilongjiangInstituteofTechnology2009-06·Harbin黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章緒論1.1課題背景研究目的及意義隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，人類生活節(jié)奏的加快，活動(dòng)空間的迅速增加，汽車已經(jīng)深入到人類社會(huì)的各個(gè)方面，成為現(xiàn)代化文明社會(huì)不可缺少的東西。汽車工業(yè)歷經(jīng)百余年取得了巨大的發(fā)展，究其原因，主要有兩點(diǎn)：首先是科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，給汽車工業(yè)的發(fā)展提供了必要的物質(zhì)條件；其次是汽車工業(yè)本身為了不斷適應(yīng)各個(gè)時(shí)期的社會(huì)背景（能源危機(jī)和環(huán)境污染等），滿足人們對(duì)汽車使用性能的更高要求，在技術(shù)上不斷改革、創(chuàng)新。因此汽車的發(fā)展歷史，間接的記錄了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)背景的改變和人類不斷實(shí)現(xiàn)完美追求的歷史。汽車是人類文明發(fā)展的標(biāo)志，它的發(fā)展必須符合人類社會(huì)的發(fā)展要求。節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境已經(jīng)成為人類發(fā)展的主題。而全球數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的汽車已經(jīng)成為能源消耗和環(huán)境污染的一個(gè)主要的因素。迫于能源危機(jī)和環(huán)境污染的壓力，世界許多國(guó)家或地區(qū)都制定了嚴(yán)格的法規(guī)，力圖降低汽車的排放和提高燃油經(jīng)濟(jì)性。因此采取措施，應(yīng)用新技術(shù)，降低汽車能源消耗和減少?gòu)U氣排放已成為汽車的發(fā)展方向之一。汽車傳動(dòng)系設(shè)計(jì)性能的好壞直接關(guān)系到整車主要的性能指標(biāo)，所以,為了達(dá)到節(jié)能與降低排放的目的，研究與改進(jìn)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)，大力發(fā)展和應(yīng)用速比能夠連續(xù)變化且具有等功率供應(yīng)特性的無(wú)級(jí)變速液壓系統(tǒng)（CVT）將不失為一種理想的選擇。無(wú)級(jí)變速器(CVT)液壓系統(tǒng)由液壓泵供油、系統(tǒng)的壓力由壓力控制閥(比例溢流閥)調(diào)節(jié)，它直接作用在從動(dòng)輪液壓缸內(nèi)，變速器的速比由速比控制閥(位置伺服閥)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)主動(dòng)輪液壓缸內(nèi)的壓力。在控制系統(tǒng)中，主、從動(dòng)輪液壓缸內(nèi)的壓力由壓力傳感器測(cè)量，測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)A／D轉(zhuǎn)換輸入給單片機(jī)，單片機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)D／A、驅(qū)動(dòng)放大去控制比例溢流閥，從而控制主、從動(dòng)輪液壓缸內(nèi)的壓力變化，該控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)為發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，輸出信號(hào)為兩個(gè)液壓缸的位移，控制規(guī)律由單片機(jī)產(chǎn)生，液壓系統(tǒng)的比例溢流閥、減壓閥、位置伺服閥、液壓缸、安全閥等液壓元件全部集成在閥體上，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、傳至單片機(jī)，單片機(jī)產(chǎn)生控制規(guī)律控制主、從動(dòng)輪液壓執(zhí)行缸的位移，以便改變帶輪的傳動(dòng)比。位移及壓力傳感器將信號(hào)反饋到輸入端與輸入信號(hào)進(jìn)行比較形成負(fù)反饋控制，該系統(tǒng)為多輸人多輸出系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.1[1]。圖1.11.2乘用車無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢(shì)無(wú)級(jí)變速器(CVT)的裝車使用只有十幾年的時(shí)間，但是CVT技術(shù)的發(fā)展已有100多年的歷史。目前，市場(chǎng)上的CVT有三種產(chǎn)品：P821型，采用電磁離合器作為起動(dòng)裝置，機(jī)一液或電一液控制系統(tǒng)，以外齒輪泵作為液壓源，實(shí)用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量在1.3L以下的小型轎車；P811型實(shí)用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量在1.8L以下的中型轎車；P844型，采用新型金屬傳動(dòng)帶，將液力變矩器與CVT綜合，全電子控制系統(tǒng)，實(shí)用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量在3.3以下的豪華轎車。日本在研制CVT的初期，即將電子控制技術(shù)與CVT技術(shù)結(jié)合，成功地開(kāi)發(fā)出電子控制技術(shù)的CVT，即ECVT，陸續(xù)裝在Rex，Sambar和Justy上[3]。我國(guó)對(duì)無(wú)級(jí)變速液壓系統(tǒng)的研究工作是近幾年才開(kāi)始的，而且是針對(duì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)進(jìn)行的研究，目前尚處于理論研究階段。北京理工大學(xué)對(duì)金屬帶傳動(dòng)機(jī)理的研究做了一些研究，但是還只是停留在定傳動(dòng)比的穩(wěn)態(tài)分析階段；東北大學(xué)致力于金屬帶的研究與開(kāi)發(fā)；華南理工大學(xué)對(duì)CVT的液壓系統(tǒng)控制進(jìn)行了一些理論研究；吉林大學(xué)在金屬帶的傳動(dòng)機(jī)理、傳動(dòng)系的匹配規(guī)律、金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的特性分析及液壓控制等方面的研究取的了初步的進(jìn)展，并與東風(fēng)汽車集團(tuán)公司合作開(kāi)發(fā)出了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)CVT裝置，并成功的在吉林大學(xué)自主開(kāi)發(fā)的CVT實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行了一系列的液壓系統(tǒng)的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，取得了一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。1.3設(shè)計(jì)的主要工作1.3.1主要設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)的主要工作是在眾多的無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)的方案中選擇一種能夠適應(yīng)于乘用車無(wú)級(jí)變速器的液壓系統(tǒng)。（1）查閱、分析相關(guān)資料，熟悉汽車變速器液壓系統(tǒng)的工作原理及各項(xiàng)參數(shù)，選出適合轎車的無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)。結(jié)合變速器的傳動(dòng)方式和給定設(shè)計(jì)參數(shù)，論證分析確定最優(yōu)傳動(dòng)方案。（2）依據(jù)給定參數(shù)設(shè)計(jì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器液壓控制系統(tǒng)，包括：動(dòng)力部分、控制部分、執(zhí)行部分和輔助部分。1）帶傳動(dòng)所需夾緊力的計(jì)算；2）液壓元件的選用；3）執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)；4）調(diào)壓閥的設(shè)計(jì)（3）應(yīng)用AUTOCAD2007軟件對(duì)整個(gè)無(wú)級(jí)變速器的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。1.3.2主要技術(shù)指標(biāo)、要求額定功率：75/6000（）；最大扭矩：135/4500（）；調(diào)壓閥的性能參數(shù)：公稱壓力：6Mpa、卸荷壓力：0.4Mpa、公稱流量：60L/min、調(diào)壓范圍：0.5-6Mpa。第2章乘用車無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1液壓系統(tǒng)概述2.1.1液壓系統(tǒng)的組成和型式為實(shí)現(xiàn)某種規(guī)定功能，由液壓元件構(gòu)成的組合，叫液壓回路。液壓回路按給定的用途和要求組成的整體，叫做液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)通常由三個(gè)功能部分和輔助裝置組成，見(jiàn)表2-1。液壓系統(tǒng)按液流循環(huán)方式有開(kāi)式和閉式兩種。表2-1[4]液壓系統(tǒng)的組成動(dòng)力部分控制部分執(zhí)行部分輔助裝置液壓泵用以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能，有時(shí)也將蓄能器作為緊急或輔助動(dòng)力源各類壓力、流量，方向等控制閥[2]用以實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度、方向、作用力等的控制，也用于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、程序控制等液壓缸、液壓馬達(dá)等用以將液體壓力轉(zhuǎn)換成機(jī)械能管道、蓄能器、過(guò)濾器、油箱、冷卻器、加熱器、壓力表、流量計(jì)等2.1.2液壓系統(tǒng)的類型和特點(diǎn)表2-2[5]液壓系統(tǒng)的類型特點(diǎn)按主要用途分液壓傳動(dòng)系統(tǒng)以傳遞動(dòng)力為主液壓控制系統(tǒng)注重信息傳遞，以達(dá)到液壓元件運(yùn)動(dòng)參數(shù)的準(zhǔn)確控制為主按控制方法分開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)的或?qū)Ｓ玫拈_(kāi)關(guān)式液壓元件組成，控制元件運(yùn)動(dòng)參數(shù)的控制精度較低伺服控制系統(tǒng)傳動(dòng)部分或控制部分采用液壓伺服機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)，執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)能夠精確控制比例控制系統(tǒng)傳動(dòng)部分或者控制部分采用電液比例元件的系統(tǒng)數(shù)字控制系統(tǒng)控制部分采用電液數(shù)字控制閥的系統(tǒng)2.1.3液壓傳動(dòng)與控制的優(yōu)缺點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)1）同其他傳動(dòng)方式比較，傳動(dòng)效率相同，液壓傳動(dòng)裝置的重量輕，體積緊湊。2）可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，調(diào)速范圍大。3）運(yùn)動(dòng)件的慣性小，能夠頻繁迅速換向：傳動(dòng)工作平穩(wěn)：系統(tǒng)容易是實(shí)現(xiàn)緩沖吸震，并能自動(dòng)防止過(guò)載。4）與電氣配合，容易實(shí)現(xiàn)動(dòng)作也操作自動(dòng)化：與微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)控制工作。5）元件已基本上系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，利于CAD技術(shù)的應(yīng)用，提高工效，降低成本。(2)缺點(diǎn)1）容易產(chǎn)生泄露，污染環(huán)境。2）因有泄露和彈性變形大，不易做到精確的定比傳動(dòng)。3）系統(tǒng)內(nèi)容易混入空氣，會(huì)引起爬行，噪聲和振動(dòng)。4）適用的環(huán)境溫度比機(jī)械傳動(dòng)小5）故障診斷與排除要求較高技術(shù)。2.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)就是液壓設(shè)備的一個(gè)組成部分，它與主機(jī)的關(guān)系密切。其設(shè)計(jì)要求，一般是必須從實(shí)際出發(fā)，重視調(diào)查研究，注意吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，力求做到設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)重量輕、體積小、效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作和維護(hù)保養(yǎng)方便、經(jīng)濟(jì)性好。設(shè)計(jì)步驟大致如下。2.2.1明確設(shè)計(jì)要求（1）明確主機(jī)用途、操作過(guò)程、周期時(shí)間、工作特點(diǎn)、性能指標(biāo)和作業(yè)環(huán)境的要求。（2）明確液壓系統(tǒng)必須完成的動(dòng)作，運(yùn)動(dòng)形式，執(zhí)行元件的載荷特性和對(duì)速度的要求。（3）動(dòng)作的順序、控制精度、自動(dòng)化程度和連鎖要求。（4）防塵、防寒、防爆、噪聲控制要求。（5）效率、成本、經(jīng)濟(jì)性和可靠性要求等。2.2.2總體規(guī)劃、確定液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件的類型、數(shù)量、安裝位置和與主機(jī)的連接關(guān)系，對(duì)主機(jī)的設(shè)計(jì)有很大的影響，所以，在考慮液壓設(shè)備的總體方案時(shí)，確定液壓執(zhí)行元件與確定主機(jī)整體結(jié)構(gòu)布局是同時(shí)進(jìn)行的。2.2.3確定系統(tǒng)的工作壓力系統(tǒng)工作壓力由設(shè)備類型、載荷大小、結(jié)構(gòu)要求和技術(shù)水平而定。系統(tǒng)工作壓力高，省材料，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，是液壓的發(fā)展方向，但要注意泄漏、噪聲控制和可靠性問(wèn)題的處理。2.2.4方案選擇本設(shè)計(jì)的方案是針對(duì)金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的2.3本章小結(jié)此章是本設(shè)計(jì)較重要的一章，其主要內(nèi)容是針對(duì)本次設(shè)計(jì)的無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)的方案選擇，使其設(shè)計(jì)合理化。第3章無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)3.1金屬帶式無(wú)級(jí)變速器帶傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)1、確定傳動(dòng)比確定：確定要求的最大變速比、最小傳動(dòng)比和變速范圍，設(shè)計(jì)給定的參數(shù)，初步確定最小傳動(dòng)比，則最大傳動(dòng)比。2、確定帶輪安裝軸徑和帶輪最小工作半徑根據(jù)輸入轉(zhuǎn)矩初步確定安裝軸徑，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：（實(shí)心軸）（3.1）（空心軸）（3.2）式中各參數(shù)：—扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位：；—軸所受的扭矩，單位：；—軸的抗扭截面系數(shù)，單位：；—計(jì)算截面處軸的直徑，單位：；—空心軸的內(nèi)徑與外徑的比值，；—空心軸的外徑，單位：；—空心軸的內(nèi)徑，單位：；—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位：。即主動(dòng)軸傳遞的最大扭矩為，從動(dòng)軸傳遞的最大扭矩為。取軸的材料均為40Cr，查表知=25~45。由于金屬帶式無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)中，軸必須是半空心軸，中空部分用來(lái)做液壓油路，取，按公式(3.2)主動(dòng)軸的最小允許直徑：(3.3)從動(dòng)軸的最小允許直徑：(3.4)由于從動(dòng)軸的最小允許直徑比較大，按從動(dòng)軸的最小允許直徑計(jì)算，一般設(shè)計(jì)時(shí)都主、從帶輪軸徑相等，初定，所以錐盤允許的最小工作半徑：(3.5)與金屬片的結(jié)構(gòu)有關(guān)是為了保證金屬帶傳動(dòng)的最小節(jié)圓，摩擦片下端不與帶輪軸相碰，取；則(3.6)金屬帶的結(jié)構(gòu)決定了帶輪的工作半徑與節(jié)圓半徑不重合（圖3.1），金屬帶傳動(dòng)的節(jié)圓半徑與帶輪最小工作半徑的關(guān)系為：與摩擦片的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，取;則由于要求的最大和最小傳動(dòng)比為和，因?yàn)?3.7)圖3.1帶輪徑向尺寸參數(shù)所以帶輪的最大節(jié)圓半徑為：(3.8)則主、從帶輪的外徑為：(3.9)目的是保證金屬帶傳動(dòng)節(jié)圓最大時(shí)，鋼帶環(huán)仍處于帶輪V形槽內(nèi)，取。3、初估中心距(3.10)4、初估金屬帶環(huán)的長(zhǎng)度(3.11)所以則5、根據(jù)初步確定的金屬帶環(huán)的長(zhǎng)度和中心距按所確定的金屬片側(cè)邊與錐盤母線的共軛關(guān)系調(diào)整金屬帶環(huán)的長(zhǎng)度為，其實(shí)主、從動(dòng)帶輪的尺寸并不一致，這是因?yàn)樗x定的傳動(dòng)的增、減速比分別為0.4和2.64，不成倒數(shù)關(guān)系，主動(dòng)輪的最小半徑要小于從動(dòng)輪的最小半徑，這樣可以有效的減小結(jié)構(gòu)尺寸。調(diào)整初估的參數(shù)，取、、，取。則可以得到、這樣，當(dāng)變速器減速工作時(shí)，帶輪工作半徑：、；可動(dòng)錐盤的軸向位移：；(3.12)當(dāng)變速器加速工作時(shí)，帶輪的工作半徑：、，則可動(dòng)錐盤的軸向位移：。(3.13)當(dāng)變速器減速狀態(tài)帶輪工作半徑：可移動(dòng)錐盤軸向位移：(3.14)當(dāng)變速器加速狀態(tài)帶輪工作半徑：可移動(dòng)錐盤軸向位移：(3.15)所以變速器的變速范圍變速比6、確定主、從動(dòng)帶輪的外徑，并驗(yàn)算中心距。(3.16)(3.17)其中為主、從兩帶輪安裝后邊緣之間的間隙，中心距與初估尺寸一致，說(shuō)明上一步的設(shè)計(jì)正確的，確定錐盤母線及各項(xiàng)參數(shù)可得。7、校核金屬帶環(huán)的強(qiáng)度金屬帶環(huán)的厚度為：金屬帶環(huán)的寬度為：金屬帶環(huán)的層數(shù)為：金屬帶環(huán)許用疲勞強(qiáng)度極限為：帶環(huán)的初拉應(yīng)力為：(3.18)帶的緊邊拉力為：(3.19)帶的緊邊拉應(yīng)力：(3.20)鋼帶環(huán)的彎曲應(yīng)力：(3.21)鋼帶環(huán)的最大拉應(yīng)力：(3.22)確定錐盤的軸向壓：(3.23)3.2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)中軸的設(shè)計(jì)理念就是結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：（1）軸應(yīng)便于加工，軸上零件應(yīng)易于安裝、調(diào)整和拆卸(制造安裝要求)；（2）軸的受力要合理，應(yīng)力集中?。唬?）軸上零件應(yīng)定位準(zhǔn)確、固定可靠；（4）軸的加工工藝性好。各軸的設(shè)計(jì)基本相同，本節(jié)主要是針對(duì)主動(dòng)軸和從動(dòng)軸設(shè)計(jì)3.2.1主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：（1）由于主動(dòng)軸的最小直徑為，首先確定、和，由于金屬帶的傳動(dòng)半徑，取段直徑為，長(zhǎng)度為，錐盤的頂圓寬度和的錐度確定；為了保證滾珠滑道結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度保證傳動(dòng)強(qiáng)度，取段為，。初步選擇滾動(dòng)軸承，因?yàn)橹鲃?dòng)軸上只承受徑向力，而且整軸采用左側(cè)完全定位，所以左側(cè)選擇0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6207和6208，尺寸分別，并根據(jù)軸承相對(duì)機(jī)體留有一定的距離，所以取。（2）軸上各零件周向定位方法的選擇動(dòng)錐盤與軸的周向定位采用滾子滑道結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)接。根據(jù)，選擇滑道的長(zhǎng)度為60mm，滾子直徑為5mm，為了保證傳動(dòng)強(qiáng)度，采用三個(gè)滑道沿圓周均勻分布。（3）軸上倒角和圓角的尺寸，按照下表3.1進(jìn)行選擇：表3.1零件倒角C和圓角半徑R的推薦值mm直徑C或R2.53.0圖3.2主動(dòng)軸設(shè)計(jì)原理圖3.2.2從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)1、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：由于從動(dòng)軸的最小直徑為，首先確定、和、、、，由于金屬帶的傳動(dòng)半徑，取、段直徑分別為、，長(zhǎng)度為、，錐盤的頂圓寬度和的錐度確定；為了保證滾珠滑道結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度來(lái)保證傳動(dòng)強(qiáng)度，取段為。初步選擇滾動(dòng)軸承，因?yàn)閺膭?dòng)軸上既承受軸向力也承受徑向力，而且整軸采用左側(cè)完全定位，所以左側(cè)選擇兩個(gè)0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的圓錐滾子軸承32208反向安裝，其尺寸為，并根據(jù)軸承相對(duì)機(jī)體留有一定的距離。右側(cè)選擇圓錐滾子軸承32207，其尺寸根據(jù)從動(dòng)軸和中間軸的軸向相對(duì)安裝尺寸進(jìn)行調(diào)整，取段長(zhǎng)度。對(duì)于段，；由同理裝配軸承可知。2、軸上各零件周向定位方法的選擇（1）動(dòng)錐盤與軸的周向定位采用滾子滑道結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)接。根據(jù)，選擇滑道的長(zhǎng)度為50mm,滾子直徑為5mm，為了保證傳動(dòng)強(qiáng)度，采用三個(gè)滑道沿圓周均勻分布。齒輪與軸的周向定位選擇平鍵聯(lián)接，一般8級(jí)精度以上的齒輪有定心精度要求應(yīng)選擇平鍵聯(lián)結(jié)。由于齒輪不在軸端，故選擇圓頭平鍵（A型）。根據(jù)從動(dòng)軸，查得鍵的截面尺寸：寬度、高度，由于輪轂的寬度，參考鍵的長(zhǎng)度系列，選取鍵長(zhǎng)（比輪轂寬度小些）。（2）校核鍵聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度由于鍵、軸、齒輪的材料都是鋼，由于無(wú)級(jí)變速器工作時(shí)幾乎無(wú)沖擊，載荷可定性為靜載荷，查得許用擠壓應(yīng)力為，可取。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪轂的接觸深度為，所以<（3.24）鍵的選擇合適，標(biāo)記為：鍵GB/T1096-1979（3）軸上各處倒角和圓角的尺寸根據(jù)表3.1選擇。（4）軸上各段的長(zhǎng)度如圖3.3圖3.3從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)原理圖3.3軸和軸承的校核3.2.1軸的校核整體觀察兩根軸，由于安裝尺寸的緣故，第二軸的軸承支撐點(diǎn)的跨度最大，而且，受力最復(fù)雜，汽車處于低速工作時(shí)，第二軸受到的轉(zhuǎn)矩也相當(dāng)大，對(duì)第二軸的校核過(guò)程如下：(a)(b)圖3.4第二軸錐盤受力分析由前可以知道，，由得，，所以，金屬帶傳動(dòng)，（3.25）緊邊拉力：；（3.26）松邊拉力：（3.27）平移到軸線上然后分解成豎直方向的分力和水平方向的分力，如圖3.4b、從動(dòng)軸的齒輪部分分解的力：切向力：，（3.28）徑向力：（3.29）軸向力：（3.30）由于主動(dòng)軸、從動(dòng)軸夾角成，做彎扭合成圖校核從動(dòng)軸：水平面上：（3.31）（3.32），如圖3.5b;垂直面上：（3.33）（3.34）如圖3.5c:,彎矩和扭矩合成圖如圖3.5d、3.5e：可見(jiàn)1截面是危險(xiǎn)截面，根據(jù)公式（3.35）式中參數(shù)：—軸的計(jì)算應(yīng)力，單位：；—為折合系數(shù)，扭轉(zhuǎn)減怯應(yīng)力循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，；M—軸所受到的彎矩，單位：；T—軸所受的扭矩，單位：；W—軸的抗彎截面系數(shù)，單位為，（1截面處有鍵槽），d為軸的直徑，b為軸上鍵槽的寬度，t為鍵槽的深度；圖3.5彎扭合成圖根據(jù)上面圖3.5可以得到以下結(jié)論：—對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，所以=70MPa，滿足強(qiáng)度要求。3.3.2軸承的校核軸承的校核，滾動(dòng)軸承的正常失效形式是滾動(dòng)體或者內(nèi)外圈滾道上的點(diǎn)蝕破壞。這是在安裝、潤(rùn)滑、維護(hù)良好的情況下，由于大量重復(fù)地承受變化的接觸力所致。滾動(dòng)軸承在工作時(shí)，滾動(dòng)體或軸套的滾動(dòng)表面反復(fù)受接觸應(yīng)力的作用，工作一段時(shí)間后，出現(xiàn)疲勞裂縫并繼續(xù)發(fā)展，使金屬表層產(chǎn)生麻坑或片狀剝落，造成疲勞點(diǎn)蝕。致使軸承不能正常工作。通常點(diǎn)蝕是滾動(dòng)軸承的主要失效形式。因?yàn)槠嚧蠖鄶?shù)工作在高速狀態(tài)，所以校核軸承時(shí)應(yīng)校核軸承工作在高速時(shí)的壽命。首先對(duì)差速器軸承進(jìn)行校核：軸承效率由于第二根軸使用了圓錐滾子軸承，其效率、齒輪傳遞效率、金屬帶傳動(dòng)部分的效率，所以（3.36）（3.37）（3.38）對(duì)于軸和軸上斜齒輪的受力分析：如圖3.6：（3.39）（3.40）（3.41）圖3.6受力圖垂直面內(nèi)（3.42）（3.43）水平面內(nèi)（3.45）（3.46）所以（3.47）軸承2被壓緊，所以，（3.48）軸承1的壽命計(jì)算（3.49），對(duì)于幾乎無(wú)沖擊的軸承取計(jì)算系數(shù)，所以（3.50）（3.51）對(duì)于圓錐滾子軸承，查得，（3.52）3.4箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動(dòng)零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。通常用灰鑄鐵鑄造，對(duì)于受沖擊載荷的重型減速器也可采用鑄鋼箱體。汽車變速器箱體類鑄鐵件的平做平澆鑄造工藝，克服了其立做立澆鑄造工藝所存在的缺點(diǎn)，可以減少加工余量、提高鑄件表面質(zhì)量，優(yōu)化澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還可使該箱體類鑄件型腔內(nèi)金屬液的溫度梯度趨于正溫度梯度分布的良性狀況，有利于減少氣孔、澆不足、冷隔類鑄造缺陷。1、機(jī)體結(jié)構(gòu)的選擇對(duì)于轎車變速器來(lái)說(shuō)，尤其是金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，對(duì)變速傳動(dòng)的軸向定位要求比較嚴(yán)格，要有很高的軸向定位精度，并且為了本設(shè)計(jì)的裝備關(guān)系，本設(shè)計(jì)采用上一箱、下兩箱的設(shè)計(jì)。2、機(jī)體要有足夠的剛度機(jī)體剛度不夠，工作過(guò)程中產(chǎn)生不允許的變形，引起軸承座孔中心線歪斜，在傳動(dòng)中產(chǎn)生偏載，影響減速器的正常工作。因此在設(shè)計(jì)機(jī)體時(shí)，首先應(yīng)保證軸承座的剛度。為此應(yīng)使軸承座有足夠的壁厚，并在軸承座附近加支撐肋。3、應(yīng)便于機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑、密封及散熱由于無(wú)級(jí)變速器的特殊性，金屬帶出動(dòng)部分的動(dòng)力傳動(dòng)并非靠，金屬片和錐盤之間的金屬摩擦傳遞動(dòng)力，而是靠?jī)烧咧g的壓力油膜的拖動(dòng)來(lái)傳遞動(dòng)力的，這需要整個(gè)變速器腔體內(nèi)充滿油液，所以腔體內(nèi)部各傳動(dòng)部件的潤(rùn)滑也是靠這種油液來(lái)進(jìn)行的，所以在進(jìn)行機(jī)體設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有必要對(duì)潤(rùn)滑部分做特殊設(shè)計(jì)，不過(guò)要保證密封部分的制造精度。4、機(jī)體結(jié)構(gòu)要有良好的工藝性機(jī)體結(jié)構(gòu)工藝性的好壞，對(duì)提高加工精度和裝配質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率以及便于檢修維護(hù)等方面有直接影響。設(shè)計(jì)鑄造機(jī)體時(shí)，應(yīng)考慮到鑄造工藝特點(diǎn)，力求形狀簡(jiǎn)單、壁厚均勻、過(guò)渡平緩、金屬不要局部積聚。3.5本章小結(jié)本章是本設(shè)計(jì)中最為重要的一章，其中包括了帶傳動(dòng)、各個(gè)軸的設(shè)計(jì)，同時(shí)也對(duì)部分的軸和軸承進(jìn)行了校核，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷修改完善金屬帶式無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)的各個(gè)部件[6]，使其更加合理，更加符合本設(shè)計(jì)的要求第4章液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓缸作為液壓系統(tǒng)[7]中的執(zhí)行元件，以直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)擺動(dòng)的形式，將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出。液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，用來(lái)實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)尤其方便，其應(yīng)用范圍廣泛。在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)工作條件和液壓缸在機(jī)構(gòu)中所要執(zhí)行的任務(wù)來(lái)選擇液壓缸的類型和結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)工作要求（輸出的力、速度和行程）計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)液壓缸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。4.1油缸選型確定為了滿足各種機(jī)械的不同用途，液壓缸的種類繁多[8]。按供油方式可分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸僅作單向出力運(yùn)動(dòng)，靠外力使活塞桿返回。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓力油，活塞的正反方向運(yùn)動(dòng)均靠液壓力來(lái)完成。液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，其形式多樣，按照其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為活塞式、柱塞式和擺動(dòng)式按照作用方式分又可分為單作用和雙作用兩種。其中以雙作用活塞式液壓缸應(yīng)用最多?；钊揭簤焊字亓枯p、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、拆裝方便，易于維修的特點(diǎn)，廣泛適用于車輛、工程機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、礦山機(jī)械及其它機(jī)械工業(yè)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中。柱塞式液壓缸適用于行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合。擺動(dòng)式液壓缸加工工藝較復(fù)雜一般用于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。由于本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的液壓缸是無(wú)級(jí)變速器的液壓缸所以與我們常見(jiàn)的液壓缸結(jié)構(gòu)上有所不同，但其工作原理與雙作用單活塞液壓缸的工作原理相似！如圖4.1所示4.2液壓缸主要尺寸的確定已知參數(shù)見(jiàn)表4-1參數(shù)表4-1設(shè)計(jì)參數(shù)公稱壓力Mpa58公稱流量L/min55液壓缸行程L/(mm)12.59液壓缸負(fù)載力F/(N)280474.2.1液壓缸工作壓力的確定液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型確定，對(duì)不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。設(shè)計(jì)時(shí)，可采用類比法來(lái)確定。如表4-2列出的數(shù)據(jù)，可供選定工作壓力時(shí)參考。圖4.1表4-2液壓設(shè)備常用的工作壓力設(shè)備類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械工程、機(jī)械中的輔助機(jī)構(gòu)壓力機(jī)重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械船舶起貨機(jī)大中型挖掘機(jī)磨床組合機(jī)床車、鏜、銑床龍門刨床、拉床工作壓力p/MPa0.8～2.03～52～4<1010～1620～324.2.2液壓缸內(nèi)徑D按運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算缸筒的內(nèi)徑D當(dāng)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度v有要求的時(shí)，可根據(jù)液壓缸的流量q計(jì)算。對(duì)于無(wú)活塞桿腔，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度為v1,進(jìn)入液壓缸的流量為q時(shí)（4.1）查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取無(wú)級(jí)變速器液壓缸內(nèi)缸徑標(biāo)準(zhǔn)值為60mm。4.2.3液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可以分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值D/≥10的圓筒稱為薄壁圓筒。汽車和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算≥（4.2）式中——液壓缸壁厚；D——液壓缸的內(nèi)徑；——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍（MPa）；——缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼：=110～120MPa；[9]鑄鋼：=100～110MPa；鋼管：=100～110MPa；高強(qiáng)度鑄鐵：=60MPa；灰鑄鐵：=25MPa。=1.516=24MPa本設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向液壓缸的材質(zhì)是鋼管，其=100～110MPa，所以選=110MPa將Py、值代入（4.2）式中，可求得≥5.45mm液壓缸壁厚度算出后，即可求出缸體的外徑為≥（4.3）將值代入（4.3）式中，可求得≥=129.35mm查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[10]，取液壓缸外徑標(biāo)準(zhǔn)值為130mm。4.2.4液壓缸工作行程的確定(1)液壓缸工作行程的確定（4.4）式中——工作時(shí)液壓缸兩鉸接點(diǎn)最長(zhǎng)距離——工作時(shí)液壓缸兩鉸接點(diǎn)的最短距離液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，本設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)中給出液壓缸行程是12.59mm。查《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，主要技術(shù)指標(biāo)中給出液壓缸行程13mm所以本設(shè)計(jì)的液壓缸行程為13mm，為活塞行程S標(biāo)準(zhǔn)值。4.3液壓缸的強(qiáng)度和剛度校核4.3.1鋼筒壁厚的校核對(duì)中、低壓液壓系統(tǒng)，由于液壓缸缸筒的壁厚由結(jié)構(gòu)工藝來(lái)決定，強(qiáng)度一般是足夠的，不必校核。在高壓系統(tǒng)中，若1時(shí)為厚壁，按薄壁公式校核缸筒最薄處的壁厚，即≥（4.5）式中——缸筒壁厚；D——缸筒內(nèi)徑；——缸筒試驗(yàn)壓力，液壓缸的額定壓力≤16MPa時(shí)的=1.5，額定壓力>16MPa的=1..25；——缸筒材料許用應(yīng)力[12]，=，為材料的抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般取n=5。D/<時(shí)為厚壁，按材料力學(xué)中壁厚公式進(jìn)行校核，即≥（4.6）由于D=60mm，=5.45mm，所以1。按薄壁公式校核缸筒最薄處的壁厚，即（4.6）公式。因?yàn)椤?6MPa的=1.5，所以=24MPa。==1.33MPa==0.226MPa。將、、D值代入（4.5）式中，可求得≥=4.26mm取=5mm因?yàn)?5mm<5.45mm,所以缸筒壁厚滿足強(qiáng)度要求。缸筒材料多為鋼管，其外徑無(wú)需加工，算出的壁厚一般要根據(jù)無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)向大尺寸方向作適當(dāng)?shù)膱A整。4.4液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置、及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等[9]。由于工作條件不同、結(jié)構(gòu)形式也各部相同。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。4.4.1缸體與缸蓋的連接形式（1）缸體與缸蓋的連接形式缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。表4-3為常見(jiàn)的缸蓋連接形式。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的液壓缸安裝到變速器內(nèi)，所以要考慮徑向尺寸、重量、成本、強(qiáng)度等因素，因此所設(shè)計(jì)的液壓缸缸體與缸蓋的連接形式為法蘭連接4.4.2密封裝置密封裝置[11]的作用是防止液體泄露或污染雜質(zhì)從外部侵入液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，密封裝置應(yīng)滿足以下4點(diǎn)要求。（1）在工作壓力下具有良好的密封性能，并隨著壓力的增大能自動(dòng)提高密封性能。（2）密封裝置對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的摩擦阻力要小，并且摩擦阻力穩(wěn)定。（3）耐磨性好，工作壽命長(zhǎng)。（4）制造簡(jiǎn)單，便于安裝和維修。本設(shè)計(jì)采用接觸密封，選用O形密封圈保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈。4.4.3液壓缸的緩沖裝置液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)速度較高，則在到達(dá)行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置?，F(xiàn)介紹幾種常見(jiàn)的緩沖結(jié)構(gòu)。（1）環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置[12]適用于運(yùn)動(dòng)慣性不大、運(yùn)動(dòng)速度不高的液壓系統(tǒng)。表4-3液壓缸缸體與缸蓋的連接形式連接方式優(yōu)缺點(diǎn)連接方式優(yōu)缺點(diǎn)法蘭連接優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低（2）容易加工、便于裝拆（3）強(qiáng)度較大、能承受高壓缺點(diǎn)：（1）徑向尺寸較大（2）重量比螺紋連接大；缸體為鋼管時(shí)，用拉桿連接的重量也較大（3）用鋼管焊上法蘭、工藝過(guò)程復(fù)雜些內(nèi)半環(huán)連接優(yōu)點(diǎn)：（1）外形尺寸較?。?）結(jié)構(gòu)緊湊，重量較輕缺點(diǎn)：（1）缸筒開(kāi)槽，削弱了強(qiáng)度（2）端部進(jìn)入缸體內(nèi)較長(zhǎng)，安裝時(shí)密封圈易被槽口擦傷螺紋連接優(yōu)點(diǎn)：（1）外形尺寸?。?）重量較輕缺點(diǎn)：（1）端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝要求高（2）裝拆時(shí)需用專用工具（3）擰端蓋時(shí)損壞密封圈外半環(huán)連接優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單（2）加工裝配方便缺點(diǎn)：（1）外形尺寸大（2）缸筒開(kāi)槽，削弱了強(qiáng)需增加缸筒壁厚（2）三角槽式節(jié)流緩沖裝置三角槽式節(jié)流緩沖裝置，也是利用被封閉液體的節(jié)流產(chǎn)生的液壓阻力來(lái)緩沖的。（3）可調(diào)節(jié)流緩沖裝置調(diào)節(jié)針形節(jié)流閥的流通面積，便可改變緩沖的強(qiáng)弱和效果。綜上所述的緩沖裝置，本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)，需要改變主動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)的推力，所以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要選擇可調(diào)節(jié)流緩沖裝置。4.4.4液壓缸的排氣裝置如果排氣閥設(shè)置不當(dāng)或者沒(méi)有設(shè)置，壓力油進(jìn)入液壓缸后，缸內(nèi)仍會(huì)存在空氣。由于空氣具有壓縮性和滯后擴(kuò)張性會(huì)造成液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)在工作中的顫振和爬行，影響液壓缸的正常工作。對(duì)于運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定性高的較高的機(jī)床液壓缸和大型液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置，如排氣閥等。排氣裝置的結(jié)構(gòu)有多種形式。常用的有兩種結(jié)構(gòu)。排氣閥一般安裝在液壓缸的最高處，雙作用的液壓缸需裝設(shè)兩個(gè)排氣閥。4.5本章小結(jié)本章首先主要轉(zhuǎn)向液壓缸油缸分析確定，還對(duì)轉(zhuǎn)向液壓缸的主要尺寸進(jìn)行了估算，估算出了液壓缸內(nèi)徑D、和液壓缸工作行程最小導(dǎo)向長(zhǎng)度、缸蓋厚度和缸體長(zhǎng)度等確定，然后又對(duì)轉(zhuǎn)向液壓缸進(jìn)行了計(jì)算選型，并且對(duì)其進(jìn)行了校核分析，以使轉(zhuǎn)向液壓缸在液壓系統(tǒng)中能夠正常工作，從而使無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)能夠正常工作。另外，本章中也對(duì)液壓缸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，并選擇了適合的缸體與缸蓋的連接形式、液壓缸的緩沖裝置和液壓缸的排氣裝置。

第5章數(shù)字調(diào)壓閥的設(shè)計(jì)5.1數(shù)字調(diào)壓閥的理論基礎(chǔ)5.1.1液阻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)概述液壓控制閥通過(guò)改變閥口流量面積來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)壓力或流量的控制，這種過(guò)流面積可變的控制閥口可抽象為一個(gè)可變液阻。按照液阻的調(diào)控方式，液阻可分為固定液阻、可調(diào)液阻和可控液阻[13]。固定液阻的過(guò)流面積不可調(diào)，如常用的固定節(jié)流孔；可調(diào)液阻的過(guò)流面積可直接調(diào)節(jié)，如節(jié)流閥閥口；可控液阻的過(guò)流面積由彈簧力、液壓力和電磁力進(jìn)行控制，如溢流閥的先導(dǎo)閥口和主閥口。可調(diào)液阻和可控液阻一般又稱為可變液阻。固定液阻、可調(diào)液阻和可控液阻的不同組合就構(gòu)成了多種形式的液阻控制網(wǎng)絡(luò)，液壓控制閥一般至少包含一個(gè)可變液阻。人們通過(guò)調(diào)節(jié)或控制液阻網(wǎng)絡(luò)中液阻值的大小來(lái)控制液壓元器件的特性。因此，液阻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)學(xué)是分析與設(shè)計(jì)液壓控制閥的理論基礎(chǔ)。將各類具體的液壓控制閥或回路抽象為液阻網(wǎng)絡(luò)，從液阻和液阻網(wǎng)路出發(fā)，研究液壓控制閥或回路的共性問(wèn)題，是液阻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)學(xué)的基本內(nèi)容。在各類常規(guī)液壓控制閥、比例控制閥和伺服控制閥等液壓元器件中，為了得到較好的控制特性，提高液壓元器件的技術(shù)特性，往往使用多個(gè)液阻來(lái)構(gòu)成液阻控制控制網(wǎng)絡(luò)。在液壓元器件或液壓回路中使用的液阻網(wǎng)絡(luò)有半橋液阻網(wǎng)絡(luò)、全橋液阻網(wǎng)絡(luò)、π橋液阻網(wǎng)絡(luò)及其他液阻網(wǎng)絡(luò)。5.1.2π橋液阻網(wǎng)絡(luò)π橋液阻網(wǎng)絡(luò)由3個(gè)液阻構(gòu)成，由于其原理圖形似希臘字母π，故得其名。π橋液阻網(wǎng)絡(luò)由R1，R2，R3組成，它有1個(gè)輸入控制口，兩個(gè)輸出控制口，類似半橋的分類方法，根據(jù)R1，R2，R3為固定或可變液阻，可將π橋分為7種類型，分別用A、B、C、D、E、F、G表示，F(xiàn)型π橋液阻如圖5.1所示圖5.1F型π橋溢流閥[14]其中A型π橋的3個(gè)液阻都是可變液阻，B、C、D型π橋均有兩個(gè)可變液阻，1個(gè)固定液阻。E、F、G型橋有1個(gè)可變液阻，2個(gè)固定液阻，因此，E、F、G型π橋的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單。與半橋液阻網(wǎng)絡(luò)相比，π橋液阻網(wǎng)絡(luò)具有更優(yōu)越的控制特性。半橋液阻網(wǎng)絡(luò)具有的特性，π橋液阻網(wǎng)絡(luò)都具有，這是因?yàn)楫?dāng)π橋液阻網(wǎng)絡(luò)的R1或R3的液阻值為零時(shí)，π橋液阻網(wǎng)絡(luò)就成了相應(yīng)的半橋液阻網(wǎng)絡(luò)。除此之外，π橋液阻網(wǎng)絡(luò)還具有一些獨(dú)特的特性，這些特性是半橋液阻網(wǎng)絡(luò)不可能具有的。以溢流閥來(lái)說(shuō)，以半橋?yàn)橄葘?dǎo)控制網(wǎng)絡(luò)的溢流閥存在一個(gè)正的穩(wěn)態(tài)調(diào)壓偏差，而以π橋?yàn)橄葘?dǎo)控制網(wǎng)絡(luò)的溢流閥可根據(jù)先導(dǎo)回路結(jié)構(gòu)參數(shù)的不同，使其穩(wěn)態(tài)調(diào)壓偏差為正或?yàn)榱恪?.2數(shù)字調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理液壓系統(tǒng)的數(shù)字控制技術(shù)將計(jì)算機(jī)技術(shù)和液壓技術(shù)緊密結(jié)合，用計(jì)算機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，更好地發(fā)揮了液壓控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在金屬帶從動(dòng)輪夾緊力實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，本文首次采用數(shù)字控制調(diào)壓閥代替了常用的電磁比例閥，以解決液壓控制中的非線性，控制系統(tǒng)復(fù)雜等問(wèn)題，從而提高了控制精度和可靠性，降低了CVT電液控制系統(tǒng)的成本。在液組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)學(xué)理論基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了一種數(shù)字式調(diào)壓閥，結(jié)構(gòu)如圖5.2所示。1溢流閥閥體2主閥芯3阻尼孔R(shí)14主閥彈簧5先導(dǎo)閥芯6阻尼孔R(shí)27先導(dǎo)閥彈簧8步進(jìn)電機(jī)圖5.2步進(jìn)電機(jī)式數(shù)字調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)數(shù)字控制閥調(diào)壓閥[15]是在已有的手動(dòng)調(diào)壓閥基礎(chǔ)上，利用步進(jìn)電機(jī)作為電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的一種壓力控制閥。由于它直接與計(jì)算機(jī)連接而不需要D/A轉(zhuǎn)換，與傳統(tǒng)的電磁比例調(diào)壓閥比較，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、抗污染能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、重復(fù)精度高和功耗小等優(yōu)點(diǎn)。為了更清楚地說(shuō)明數(shù)字閥的工作原理，用本文研制的數(shù)字閥結(jié)構(gòu)圖并結(jié)合壓力-流量特性曲線圖5.3一起進(jìn)行分析。數(shù)字閥的壓力—流量特性曲線常稱為啟閉特性曲線，圖5.3中橫坐標(biāo)表示壓力，縱坐標(biāo)表示溢流量，在縱坐標(biāo)的左側(cè)，橫坐標(biāo)由左向右表示壓力P升高；而在縱坐標(biāo)的右側(cè)，橫坐標(biāo)由右向左表示壓力P升高。在縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)交點(diǎn)處的壓力Ps是調(diào)定壓力。圖5.3數(shù)字調(diào)壓閥的壓力-流量曲線壓力油從進(jìn)油口A進(jìn)入主閥芯2的上腔，經(jīng)阻尼孔R(shí)1進(jìn)入先導(dǎo)閥前腔，作用在先導(dǎo)閥芯5上。當(dāng)系統(tǒng)壓力低于先導(dǎo)閥開(kāi)啟壓力P2時(shí)，先導(dǎo)閥閥芯5保持關(guān)閉，閥內(nèi)壓力油不流動(dòng)，阻尼孔R(shí)1前后壓力相等，由于主閥芯2右側(cè)的受壓面積大于左側(cè)的受壓面積，所以主閥芯2在左右兩側(cè)作用力的差值和彈簧4的作用下保持關(guān)閉。這就是圖5.3中a點(diǎn)之前的情況，縱坐標(biāo)上對(duì)應(yīng)a點(diǎn)的流量q0是主閥芯配合處的泄漏量。當(dāng)系統(tǒng)壓力升到P2時(shí)，先導(dǎo)閥閥芯5處于欲開(kāi)未開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)主閥芯2的受力情況為：S2P2+KSXS+G+FK>S1P2(5.1)式中:S1--是主閥芯左側(cè)承壓面積；S2--主閥芯右側(cè)承壓面積；KS--主閥彈簧剛度；XS--主閥彈簧預(yù)壓縮量；G--主閥芯自重；FK--主閥與閥體配合處的液壓卡緊阻力。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到超過(guò)先導(dǎo)閥閥芯5開(kāi)啟壓力P2，達(dá)到P1時(shí)，閥芯5已經(jīng)打開(kāi)，壓力油經(jīng)阻尼孔到先導(dǎo)閥閥芯5，經(jīng)由阻尼孔R(shí)2溢出。因阻尼孔有油流動(dòng)，流過(guò)該孔的流量在主閥芯2左右兩側(cè)產(chǎn)生壓差。這時(shí)先導(dǎo)閥閥芯5雖然被打開(kāi)，但是溢流量較小，因此阻尼孔左右的壓差也較小，在主閥芯左側(cè)的壓力略高于右側(cè)的壓力P2R。此時(shí)，在主閥芯2左右側(cè)面積差產(chǎn)生的液壓力還不足以打開(kāi)主芯2，其受力情況為S2P2+KSXS+G+FK>S1P1(5.2)這是圖5.3中b點(diǎn)的狀況，先導(dǎo)閥雖已打開(kāi)，但主閥芯處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)壓力繼續(xù)升高到主閥芯2開(kāi)啟壓力P0時(shí)，先導(dǎo)閥閥芯5的開(kāi)口量增加，溢流量增加至Q，此溢流量流過(guò)阻尼孔造成的壓降增大，主閥芯2左側(cè)壓力P1進(jìn)一步高于右側(cè)的壓力P2R，使得作用于主閥芯2上的力相互平衡，即S2P2+KSXS+G+FK=S1P0(5.3)這是圖5.3中c點(diǎn)的狀況，先導(dǎo)閥已開(kāi)得較大，主閥芯處在欲開(kāi)未開(kāi)的狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到調(diào)定壓力PS時(shí)，主閥芯2被打開(kāi)至通過(guò)公稱流量Qg的開(kāi)口量，此時(shí)主閥芯的力平衡方程為S2PL+KS(XS+X1)+G+FK+C1πD1X1PSsin2α1=S1PS(5.4)式中:PS--系統(tǒng)壓力為調(diào)定壓力；PL--主閥芯右側(cè)與先導(dǎo)閥前腔的壓力X1--主閥芯通過(guò)公稱流量時(shí)的開(kāi)口量C1--主閥閥口流量系數(shù)；α1--主閥芯閥口處錐角半角；D1--主閥座孔徑。這是圖5.3中d點(diǎn)的狀況，即調(diào)定工況時(shí)的溢流狀態(tài)。以上是數(shù)字閥的開(kāi)啟過(guò)程，相當(dāng)于圖5.3中縱坐標(biāo)左側(cè)曲線所示過(guò)程。系統(tǒng)壓力從PS下降的過(guò)程為閉合過(guò)程，相當(dāng)于圖5.3中縱坐標(biāo)右側(cè)曲線過(guò)程。這時(shí)，主閥芯2先關(guān)閉，先導(dǎo)閥閥芯5后關(guān)閉，圖中e點(diǎn)為主閥關(guān)閉點(diǎn)，f為先導(dǎo)閥關(guān)閉點(diǎn)。但是，由于純?cè)谀Σ磷枇?，在主閥開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)對(duì)閥芯方向改變所引起的影響開(kāi)啟過(guò)程摩擦阻力向右，為“+”號(hào)，閉合過(guò)程摩擦阻力向左，為“—”號(hào)因此無(wú)論是先導(dǎo)閥的閉合壓力，還是主閥的閉合壓力，均低于相應(yīng)的開(kāi)啟壓力。通過(guò)上述動(dòng)作過(guò)程的分析，說(shuō)明數(shù)字閥主閥的開(kāi)啟和閉合是由先導(dǎo)閥進(jìn)行控制的。主閥的開(kāi)口量與先導(dǎo)閥的開(kāi)口量有關(guān)，它隨先導(dǎo)閥開(kāi)口量的增大而增大。先導(dǎo)閥的開(kāi)口量則隨系統(tǒng)壓力而變，當(dāng)系統(tǒng)壓力高于或低于調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥的開(kāi)口量將相應(yīng)地增大或減小。這就是說(shuō)，系統(tǒng)壓力的變化改變著先導(dǎo)閥開(kāi)口量的大小，并由先導(dǎo)閥控制著主閥開(kāi)口量的大小，再由主閥開(kāi)口量控制著溢流量的大小，從而使系統(tǒng)壓力基本上恒定在調(diào)定壓力上。調(diào)定壓力的高低取決于先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧7的彈簧壓縮量大小，彈簧壓縮量大系統(tǒng)壓力就高，反之就低。與傳統(tǒng)手動(dòng)調(diào)壓閥、電磁閥不同的是，數(shù)字調(diào)壓閥由步進(jìn)電機(jī)8通過(guò)推塊來(lái)調(diào)節(jié)先導(dǎo)閥彈簧7，從而方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)字式的控制。使用時(shí)是要根據(jù)作用在先導(dǎo)閥芯上的最大液動(dòng)力、先導(dǎo)閥彈簧剛度及工作中需要的最大工作頻率合理地選擇步進(jìn)電機(jī)，以滿足CVT的工作要求。5.3數(shù)字調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)字調(diào)壓閥的控制效果主要取決于閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)。在完成設(shè)計(jì)后，對(duì)其各性能參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究。如圖5.4所示為數(shù)字調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，總體結(jié)構(gòu)由主閥和先導(dǎo)閥兩部分組成，詳細(xì)結(jié)構(gòu)及其與步進(jìn)電機(jī)的聯(lián)接見(jiàn)圖所示。其中主閥套和閥座內(nèi)部孔道的幾何形狀應(yīng)使油液流過(guò)時(shí)盡可能縮小渦流區(qū)并減輕流場(chǎng)的激變，以減小壓力損失，為此要盡量使之內(nèi)孔形狀簡(jiǎn)單。閥芯和閥座在閥口處的形狀和錐角大小，對(duì)主閥芯的受力大小和動(dòng)作平穩(wěn)性有關(guān)。先導(dǎo)閥芯采用錐閥式，和球閥式相比，錐閥芯雖然使得主閥開(kāi)啟較慢，但可以快速而穩(wěn)定，應(yīng)用到CVT上可以得到較好的平順性。數(shù)字調(diào)壓閥的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定相關(guān)幾何尺寸，并進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性分析，以檢驗(yàn)是否滿足設(shè)計(jì)要求。圖5.4數(shù)字調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)CVT控制系統(tǒng)的特性，主要設(shè)計(jì)要求如表5.1所示。表5.1數(shù)字調(diào)壓閥性能指標(biāo)5.3.1幾何尺寸確定1）進(jìn)油口直徑D（5.5）式中：Vg--進(jìn)油口d處油液流速，一般取Vg=5m/s。（2）主閥芯直徑d主閥芯直徑d的值可以根據(jù)數(shù)字調(diào)壓閥的公稱流量參考已有的調(diào)壓閥設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和液壓手冊(cè)選擇，這里定為10mm。（3）阻尼孔R(shí)1的直徑d0d0的選取是十分重要的，若阻尼孔太大，將起不到阻尼作用，這不僅影響閥的啟閉性能，還會(huì)在工作中出現(xiàn)較大的壓力擺振；反之，阻尼孔太小，會(huì)造成加工困難，易受油污堵塞，閥的工作不穩(wěn)定，壓力超調(diào)量也會(huì)加大?？梢愿鶕?jù)下式做初選d0=0.3~1.8mm=1.0(mm)(5.6)（4）阻尼孔R(shí)2的直徑d2阻尼孔R(shí)2的直徑d2的選取非常重要，它關(guān)系到該數(shù)字閥的流量壓力特性，當(dāng)改變R2的值是，其流量壓力特性會(huì)出現(xiàn)3種形式。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，先初步選取一個(gè)值d2=0.5~2.0mm=1.5(mm)(5.7)（5）先導(dǎo)閥芯錐角半角α1先導(dǎo)閥過(guò)流面積和先導(dǎo)閥芯與導(dǎo)閥座的接觸應(yīng)力大小與α1值有關(guān),α1值越小，過(guò)流面積和接觸應(yīng)力就越大,反之就越小。過(guò)流面積的大小涉及主閥工作性能的好壞，接觸應(yīng)力的大小則涉及閥的使用壽命的長(zhǎng)短。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值α1=20°。（6）先導(dǎo)閥口直徑d1由于先導(dǎo)閥液流通過(guò)該口與作用在導(dǎo)閥芯上的調(diào)壓彈簧壓力平衡，因此先導(dǎo)閥口直徑直接影響調(diào)壓彈簧的剛度。該值大了，相應(yīng)的調(diào)壓彈簧剛度也大，而過(guò)小則會(huì)影響閥的穩(wěn)定性。一般取d1=2mm。7）最高調(diào)定壓力Psmax下主閥芯的額定開(kāi)口量X1X10=(5.8)式中：C1—主閥閥口流量系數(shù)，取C1=0.8；ρ—油液密度，取900kg/;代入數(shù)據(jù)后，得X10=0.125cm（8）卸荷時(shí)主閥芯的開(kāi)口量X1xX1x==(5.9)代入數(shù)據(jù)后，得X1x=0.367cm（9）系統(tǒng)壓力為開(kāi)啟壓力[P1]時(shí)先導(dǎo)閥前油腔的壓力P2RP2R=[P1]-(5.10)式中：[P1]--主閥開(kāi)啟壓力，根據(jù)設(shè)計(jì)要求規(guī)定[P1]≥0.9Psmax，取[P1]=0.9Psmax=5.4Mpaν--油液運(yùn)動(dòng)粘度，取0.235c㎡/s；[Q]--開(kāi)啟壓力[p0]時(shí)的溢流量，取[Q]=10L/min；L0--阻尼孔長(zhǎng)度，取L0=l4mm；a0--阻尼孔面積，a0=πd02/4代入數(shù)據(jù)后，得P2R=5.0Mpa。(10)液壓卡緊阻力FK=0.27fλkLDP2R(5.11)式中：f--摩擦系數(shù)，取f=0.06;L--主閥芯與閥套的配合長(zhǎng)度L，取L=8mm;λk--液壓卡緊系數(shù)，取λk=0.08。代入數(shù)據(jù)后，得Fk=0.415N。（11）主閥彈簧剛度K1與預(yù)壓縮量X0K1X0=A1P0–AdP2R–G–FK(5.12)代入數(shù)據(jù)后，根據(jù)主閥調(diào)壓彈簧的作用可知，它既要保證主閥芯有足夠的復(fù)位力，又希望主閥芯在開(kāi)啟過(guò)程中彈簧力的變化平緩，即剛度K1要小，而預(yù)壓縮量X0要大。因此，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值X0=4mm，K1為0.5N/mm。（12）系統(tǒng)壓力為開(kāi)啟壓力P0時(shí)先導(dǎo)閥的開(kāi)口量X2qX2q=(5.13)取C2=0.5，代入上式得X2q=0.004cm。（13）先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧剛度K2與預(yù)壓縮量X1K2=(5.14)式中:A2—先導(dǎo)閥口面積，A2=d22/4;X1=X2q/0.01=0.4cm代入數(shù)據(jù)后，得K2=12N/mm。5.4數(shù)字調(diào)壓閥驅(qū)動(dòng)裝置的選擇本文采用的是直線式步進(jìn)電機(jī)作電—機(jī)械轉(zhuǎn)換的數(shù)字閥。對(duì)數(shù)字閥的控制從本質(zhì)上說(shuō)就是對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字式的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)電氣—機(jī)械轉(zhuǎn)換器，它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)得角位移。它由專用的驅(qū)動(dòng)電源（控制器）供給電脈沖，每輸入一個(gè)脈沖，電動(dòng)機(jī)輸出軸就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)則有運(yùn)轉(zhuǎn)和定位兩種基本狀態(tài)。每給它輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，它就輸出一定的位移，當(dāng)有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，輸出軸就一步一步地移動(dòng)。在沒(méi)有脈沖輸入時(shí)在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場(chǎng)會(huì)使轉(zhuǎn)子保持在原有位置而處于定位轉(zhuǎn)態(tài)。在不失步的情況下，由于它的位移量與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比，而且時(shí)間上與輸入脈沖同步，因而只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及各繞組的通電順序，便可獲得所要求的位移、速度和方向等特性。按工作原理不同，步進(jìn)電機(jī)有反應(yīng)式（轉(zhuǎn)子為軟磁材料）、永磁式（轉(zhuǎn)子材料為永久磁鐵）和混合式（轉(zhuǎn)子中既有永久磁鐵又有軟磁體）等，各步進(jìn)電機(jī)的具體工作原理可參閱相關(guān)文獻(xiàn)材料。其中反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用普遍；永磁式步進(jìn)電機(jī)步距角大，不適合控制；混合式步進(jìn)電機(jī)自定位能力強(qiáng)且步距角小。研究實(shí)踐表明，混合式步進(jìn)電機(jī)用作電液數(shù)字調(diào)壓閥的電氣—機(jī)械轉(zhuǎn)換器，控制性能和效果良好。5.5數(shù)字調(diào)壓閥的試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)字調(diào)壓閥的性能包括穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能兩種。穩(wěn)態(tài)特性包括穩(wěn)態(tài)控制特性、穩(wěn)態(tài)負(fù)載特性、壓力損失特性、溫度特性等。動(dòng)態(tài)特性則指電子控制裝置、電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器、液壓放大器及相關(guān)容腔在內(nèi)的整個(gè)電液比例控制裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。為了準(zhǔn)確描述閥的特性，本文分別對(duì)部分穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)兩方面的試驗(yàn)。圖5.5數(shù)字調(diào)壓閥特性試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)裝置如圖5.5所示，主要設(shè)備包括動(dòng)力源（交流電機(jī)和齒輪泵）、安全閥（采用電磁溢流閥）、壓力傳感器、信號(hào)處理設(shè)備以及壓力表和濾油器等輔助件。本測(cè)試系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、溢流閥液壓系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)為基礎(chǔ)件，通過(guò)壓力傳感器將采集來(lái)的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)傳給DSP芯片處理，最后經(jīng)由RS232端口輸出到計(jì)算機(jī)直接由屏幕顯示。5.6本章小結(jié)本章根據(jù)CVT電液控制系統(tǒng)的要求，完成了步進(jìn)式數(shù)字調(diào)壓閥的設(shè)計(jì)。，分析表明，數(shù)字調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)選擇是合理的，完全可以達(dá)到CVT電液控制系統(tǒng)實(shí)際工作要求。本閥設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，它可以直接接收由計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令，從而將數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用到CVT中，這提高了CVT的控制靈活性、精確性和可靠性。第6章液壓系統(tǒng)控制元件及輔助元件的選擇在液壓系統(tǒng)中，為了保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)能按設(shè)計(jì)要求安全可靠、準(zhǔn)確平穩(wěn)地工作，必須由液壓泵提供具有一定壓力的油液，并對(duì)油液在方向、流量和壓力上進(jìn)行控制，這些實(shí)施控制的元件稱為液壓控制閥。按其用途不同分為方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥三大類。一個(gè)液壓系統(tǒng)，不論其復(fù)雜程度如何，總是由一些完成一定功能的基本液壓回路組成。液壓回路主要是由各種液壓控制閥按一定需要組合而成。由于本設(shè)計(jì)的題目為無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)。在無(wú)級(jí)變速器液壓系統(tǒng)工作的時(shí)候，由于受到外界載荷的影響和路面狀況的變化，汽車需要通過(guò)改變無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)比來(lái)達(dá)到換擋的目的，而改變傳動(dòng)比需要對(duì)方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥等一些輔助控制閥進(jìn)行控制，以滿足工作需要。6.1液壓泵的選用由于齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，造價(jià)低，外行尺寸小，重量輕，自吸性能好，對(duì)油的污染不敏感，工作可靠且其工作壓力范圍為2.5～16Mpa，查機(jī)械手冊(cè)選擇型號(hào)：CB-B，滿足其工作要求。6.2方向控制閥的選擇 一個(gè)液壓系統(tǒng)中含有各種類型的控制閥，其中方向控制閥在數(shù)量上占的比例最大。在整個(gè)液壓系統(tǒng)中，方向控制閥也是品種規(guī)格最多的一類液壓控制元件。方向控制閥的工作原理較簡(jiǎn)單，從本質(zhì)上講，它是利用閥芯和閥體間相對(duì)位置的改變來(lái)實(shí)行閥內(nèi)部某些油路的連接和斷開(kāi)，以滿足液壓系統(tǒng)中各換向閥功能的要求。方向控制閥可分為單向閥、液控單向閥、電磁換向閥電磁球閥和手動(dòng)換向閥等。在本系統(tǒng)中選用三位四通換向閥，它的有點(diǎn)是可以減緩銜鐵的撞擊，使閥芯運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小，減少了運(yùn)動(dòng)副之間的磨損，延長(zhǎng)了電磁鐵的工作壽命。缺點(diǎn)是沒(méi)有卸荷功能，所以在選取時(shí)應(yīng)考慮在系統(tǒng)中安裝安全溢流閥。由系統(tǒng)工作壓力為6Mpa,選擇型號(hào)WE4AG24。6.3壓力控制閥在液壓系統(tǒng)中，用來(lái)控制液壓油壓力和利用液壓油壓力控制其他液壓元件動(dòng)作的閥稱為壓力控制閥。此類閥是根據(jù)油液壓力和彈簧力相平衡的原理工作地，按其功能和用途不同分為溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器等。本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)，所選的壓力控制閥有安全溢流閥和順序閥。安全溢流閥的作用是在液壓系統(tǒng)中，安全溢流閥主要的用途有：作為溢流閥，使系統(tǒng)壓力恒定，對(duì)系統(tǒng)起過(guò)載保護(hù)作用；作為背壓閥，接在系統(tǒng)回油路上，提供回油助力，使執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓或系統(tǒng)卸荷。由系統(tǒng)的工作壓力為6Mpa,選擇型號(hào)YTF3-5B。6.4流量控制閥的選擇流量控制閥是在一定得壓差下通過(guò)改變節(jié)流口通過(guò)面積的大小，改變通過(guò)閥口流量的閥。在液壓系統(tǒng)中，控制流量的目的是對(duì)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制，因此液壓系統(tǒng)流量控制回路又常稱為速度控制回路或調(diào)速回路。常見(jiàn)的流量控制閥有節(jié)流閥、調(diào)速閥。由于要適應(yīng)車速的要求，流量控制閥要不斷調(diào)節(jié)流量。本設(shè)計(jì)所選用的流量閥的型號(hào)為Z2FS22。6.5液壓輔助元件的選用液壓系統(tǒng)的輔助元件包括油箱、溫控裝置、過(guò)濾器和管件等，它們是保證液壓元件和系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行以及延長(zhǎng)使用壽命的重要輔助裝置[16]。6.5.1油箱1油箱作為液壓系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能有以下方面1）盛放油液2）散發(fā)熱量3）逸出空氣4）沉淀雜質(zhì)5）分離水分6）安裝元件2油箱的容量油箱通常用鋼板焊接成長(zhǎng)六面體或立方體的形狀，以便得到最大的散熱面積。而對(duì)清潔度要求較高的液壓系統(tǒng)，則用不銹鋼板制成，以防油箱內(nèi)部聲修而污染液壓油。對(duì)于行走的液壓系統(tǒng)，油箱的容積可確定為液壓泵每分鐘的流量。油箱選擇AB40-33型。6.5.2濾油器濾油器用于濾出油液中非可溶性顆粒污染物，對(duì)油液進(jìn)行凈化，以保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定和延長(zhǎng)液壓元件的使用壽命。1過(guò)濾精度過(guò)濾精度是濾油器的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。過(guò)濾精度是指濾芯所能濾掉的雜質(zhì)顆粒的公稱尺寸，以m來(lái)度量。2典型機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)中常用的濾油器，按濾芯形式分，有網(wǎng)式、線隙式、紙芯式、燒結(jié)式、磁式等；按連接方式可分為管式、板式、法蘭式和進(jìn)油口用四種。過(guò)濾器選擇XU-10x200型。6.5.3管件及接頭管件包括管道、管接頭和法蘭等，其作用保證油路的連通，并便于拆卸、安裝；根據(jù)工作壓力、安裝位置確定管件的連接結(jié)構(gòu)；與泵、閥等連接的管件應(yīng)由其接口尺寸決定管徑。6.6本章小結(jié)本章首先對(duì)液壓系統(tǒng)中的主要控制元件進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)件的分析選取，比方說(shuō)壓力控制閥、流量控制閥和分流閥等。目的是為使系統(tǒng)能夠正常工作，適應(yīng)駕駛員的駕駛需求。結(jié)論通過(guò)分析金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的工作原理,得出了無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)中液壓系統(tǒng)的重要作用,液壓系統(tǒng)是無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)中的關(guān)鍵技術(shù),因此有必要對(duì)其設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。建立了CVT傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、動(dòng)力傳遞模型,為CVT液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了數(shù)值參考。針對(duì)日益廣泛應(yīng)用的比例控制技術(shù)提出了改進(jìn)的電液控制系統(tǒng)，從而將數(shù)字比例控制技術(shù)應(yīng)用到CVT中。對(duì)自主研制的數(shù)字調(diào)壓閥，進(jìn)行了CVT電液控制系統(tǒng)性能試驗(yàn)。通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)，試驗(yàn)表明其性能能滿足CVT變速控制的需要。參考文獻(xiàn)[1]張利平.液壓閥原理、使用與維護(hù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005,388-395[2]黃緯綱，王旭永，王顯正等.高速電磁開(kāi)關(guān)閥開(kāi)關(guān)特性的機(jī)理研究.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2008,(12):38-41[3]李狀云葛宜遠(yuǎn)主編.液壓元件與控制.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004[4]胡燕平，彭佑多編.液阻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002:10-20[5]許益民編著.電液比例控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005[6]張伯英,周云山,張有坤.金屬帶式無(wú)級(jí)變速器電-液控制系統(tǒng)的研究.汽車工程,2001,23(5):315-319[7]揚(yáng)爾莊.液壓技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向及展望.液壓氣動(dòng)與密封,2003(4):1-9[8]官忠范主編，液壓傳動(dòng)系統(tǒng).第3版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997[9]杜國(guó)森等遍.液壓元件產(chǎn)品樣本.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000[10]廣延洪,洪德濤主編.密封件使用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社1994[11]王益群，張偉.流體傳動(dòng)與控制技術(shù)的綜述.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2003,39(10):95-99[12]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京市:高等教育出版社，2001：184-234.[13]WashioS,NakamuraY,YuY.Staticcharacteristicsofapiston-typpilotreliefvalve.ProceedingsoftheInstitutionofMechanicaEngineers,PartC:JournalofMechanicalEngineering,1999,213(3)[14]Hehn,A.H.FluidPowerTroulleshooting.USA:MarceDekker,Inc.1995[15]BusaktShamtan.CatalogofHydranlicSeals-Linear.2004[16]JamesA.Sullivan.FluidPower:TheoryandApplicationgs.4thEdition.Columbus,Ohio,USA:PrenticeHall,1998致謝本設(shè)計(jì)是在我尊敬導(dǎo)師的安永東副教授的精心指導(dǎo)下完成的。他淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的專業(yè)知識(shí)和崇高的敬業(yè)精神將使我終身受益，終身難忘。在這半年時(shí)間里，安永東老師在專業(yè)知識(shí)上給予我精心的指導(dǎo)，值此設(shè)計(jì)論文完成之際，在此向我的尊敬導(dǎo)師致以深深的謝意。在撰寫論文期間，同時(shí)也得到了汽車系多位老師的指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝！還要感謝我的同學(xué)，在工作、學(xué)習(xí)上的關(guān)心和幫助！最后向參加我論文評(píng)審和答辯的老師、專家們表示我最衷心的感謝。附錄AbstractFromtheappearanceoftheautomobile,Peoplehavemadegreateffortstoimprovetheperformanceofautomotivetransmission.Thecontinuouslyvariabletransmission(CVT)canchangespeedratioautomaticallyandcontinuously,satisfythedriver’severydrivingpurpose,propitioustoachievetheoptimalmatchingandcontrolofpowertrain,anditisregardedastheidealautomobiletransmissionwiththeadvantagesofeasyoperation,comfortableandsmoothdriving,excellentperformance.MetalV-belttypeCVThassuchmeritsasbiggerpowertransferringapacity,transmissionefficiencyandlongerlife,soithasbeenthemostwidelyused.EarlyCVTwasalwayscontrolledbythemechanical-hydraulicservotechnology,itsresponseisquickanditsprecisionhigh,butitscontrollingmodulecomplicatedandpowerlossbig.Besides,itissensibleofoilpollution,andneedsdevelopingforacertaintypeasitcan’tbeappliedtootherCVT,thedevelopmentofsuchcontrollingmoduleissoexpensivethatithasn’tbeenwidelyused.ItisinevitableforCVTtoadoptdigitalcontrollingtechnologywiththedevelopmentofthecomputer.Digitalcontrollingtechnologycombinesboththesuperiorityofbighydraulicpower-weightratioandflexibleelectronic-computercontrolling,soitdevelopsquicklyinallindustryfields.DigitalcontrollingtechnologycanmeettherequirementofdynamicandstaticperformanceofCVT,andhassuchmeritsaslowcost,stronganti-pollutionability,handlingperformance,easyautomobile,simplestructureandlowenergyconsumption.Onthewhole,itisbeneficialtoresearchanddevelopthedigitalelectro-hydrauliccontrollingmoduletoimprovetheperformanceofCVTandreduceitscostforeconomicalandsocialbenefit.Basedonthedemandsaboveandaimingatelectro-hydrauliccontrollingsystemofmetalbeltCVT,thispaperistoresearchthecontrollingtheoryanddigitalproportionalcontrollingtechnologyonCVT.Thispaperhasfivechaprers,andthemaincontentsarefollowing:（1）Basedonlotsofprofessionaldocuments,thedissertationreviewsthedevelopmentprocessandthetechniqueofCVTbriefly.Throughthecomparisonwithothertransmission,showingthatthemetalpushingV-BelttypeCVTcanmeetthecurrentlydemandofdrivability,economicsandemissionetc,andstatingthattheCVTistheidealtransmissionwhichwillbethedevelopingtendencyforthetransmissionofpassengercar.Inthepaperthebackgroundandthenecessityofthisthemeinscienceandpracticearegiven.（2）ThestructureandprincipleofoperationofCVTwereintroduced.Thekeysectionsofthetransmissionareintroduced.Themainresearchissueisthecontrolmethodthatincludethreepoint:theclampforcecontrol,theratiocontrolandtheclutchcontrol.Onlywhenthethreeaspectsareallinoptimumstatethevehiclefunctionquotacanelaboratecompletely.（3）Theadvanceddigitalproportionalelectro-hydrauliccontrollingtechnologywasappliedonCVTtoimprovethecontrollingsystemofCVT.Thestructureandprincipleofhigh-speedon-offvalvewereintroduced.（4）Thedigitalvalveweredesigned,andthemathmodelofthedigitalvalvebuiltandanalyzedthroughcomputersimulationwithMatlab.Theanalysisshowsthatthedigitalvalvehasfineperformanceondynamicandstaticstate,andastheresult,itcanmeettherequirementofelectro-hydrauliccontrollingsystemofCVT.（5）Designofexperimentwasappliedontheapplicationparametersofthedigitalvalveowingtothefluctuationofhydraulicpressure.Intheend,wedidbenchtestunderthetestconditionwehavetodemonstratethecontrol-theoryrightornot.Thetestincludedconstantspeedratiofollowandstepspeedratiofollow,fromthetestresulewecanseethiscontrolsystemeffectallrightandpossessdefinitefeasibility,butowingtolimitationoftestcondition,wecan’tproceedthenextbenchtestandauto-test.TheresultshowsthatthedigitalvalvecanmeettherequirementofratiocontrollingofCVT.Themostlyinnovationofthepaperistodevelopastepmotorcontrolleddigitalvalvesuitableforelectro-hydrauliccontrollingsystemofCVTandapplydigitalproportionalcontrollingtechnologytoCVT.Thetestresultshowsthatthedigitalvalvehashighcontrollingaccuracyandreliability,andthatdigitalproportionalcontrollingtechnologycanreducethecostofelectro-hydrauliccontrollingsystem.Atthesametime,itcanimprovethequalityandthecompetitivenessofCVT,sothedigitalproportionalcontroll