机械式无级变速器（CVT, Continuously Variable Transmission）能按汽车的行使要求，传动速比自动连续变化。它除了具有普通自动变速器的优点外，还有利于实现发动机与动力传动系统的最佳动力匹配、变速平稳和噪音低等优点，是一种理想的变速装置。因而，有着广阔的发展空间和市场前景。在无级变速器的几种类型中，金属带式无级变速器（Metal V-Belt CVT，以下简称CVT）一直是以其独特的优势占据无级变速的主导。结合近些年来电子控制技术的发展，CVT 有了长驱发展。国际市场上，早已推出装配 CVT 的轿车。而我国在这方面的研发比较落后，因而，进行该领域的研究，对促进我国的汽车知识产权的自主化，加快民族汽车工业的发展都具有非常重要的意义。 在参阅了国内外的大量文献的基础上，本文浅析了金属带式 CVT 的结构特点、工作机理、运动学和关键的控制技术。CVT 是一个集机械、液压、电子的综合系统，要掌握其传动机理、控制系统、整车匹配等核心关键技术，需要进行许多研究和试验。本论文正是立足于 CVT 的测试和控制系统,为探究CVT 控制目标和控制规律，需要设计出一套 CVT 的试验开发系统。在该系统中，需要对 CVT 在试验中的工程参数，如扭矩、压力、转速等进行精确测量。鉴于传统扭矩传感器的缺陷，为了实时准确地测量系统的扭矩，来满足 CVT试验台扭矩测量的需要，以满足 CVT 电液控制系统、控制策略研究以及效率提高等试验需求。本文结合数字技术和光电技术开发了新型光电扭矩传感器。 该传感器是利用转轴的扭转变形来测量扭矩。转轴在受转矩后，两截面的相对转角和扭矩成正比。传感器正是利用这一点，在传动部分的不同位置安装上光栅片，利用光栅片来检测界面的相对转角，进而进行扭矩测量。在开发过程中，基于先进软件技术对传感器硬件核心－弹性元件进行了优化设计。并对研制出的传感器编制了测试程序，用 A/D 板进行信号采样，经过硬件的信号滤波、整形和倍频，再经过软件的零脉冲动态追踪、实时测量追踪和累计误差的动态刷新消除技术以及信号倍频技术等处理，研制出完整的扭矩测量系统。这其中，尤其要提到的是信号倍频技术，通过对原始信号的识别，利用原始信 75<WP=80>吉 林 大 学 硕 士 学 位 论 文号间的特征生成新的可用信号，使传感器能进行更细微的信号识别，这无疑在几乎同样的成本情况下，提高了传感器的测试精度。 对开发出的传感器进行了标定，并对标定结果进行了最小二乘拟合。然后进行了扭矩振荡输入下的定性追踪试验，阶跃和脉冲输入下的响应试验研究。并就传感器静态指标线性度、迟滞、重复性和灵敏度分析，从这些指标来看，开发的传感器有很好的线性度、重复性和较小的迟滞。在此基础上，建立了传感器的模型，并对其进行了幅频和相频分析。最后，对传感器进行了动静态试验研究和机械、电学的验证试验。进一步证明了研制的光电扭矩传感器能满足CVT 试验开发系统的需求。 全文立足于 CVT 和其试验开发系统，重点介绍了用于 CVT 的光电扭矩传感器系统的研制和试验。该传感器的成功研制为进一步的 CVT 试验系统的开发提供了试验测量和控制保证。此外，所研制的传感器，亦可用于工程上的一般扭矩测量，实现了扭矩测量的数字化。 本文在以下几个方面有所创新： （1）应用数字化技术和光电技术开发了扭矩传感器。既能用于 CVT 的试验开发系统，又能用于一般的工程扭矩测量。 （2）在扭矩传感器的研制过程中，开发了零脉冲动态追踪、实时测量追踪和累计误差的动态刷新消除技术。 （3）开发了硬件和软件的倍频技术，使传感器能进行更细微的信号识别，这无疑在几乎同样的成本情况下，提高了传感器的测试精度。