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车辆自动变速器系统起步和换挡非线性特性仿真与实验研究

作　者: 李文广
导　师: 李平康
学　校: 北京交通大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 变速器模糊控制多模式可控换挡器离合器
分类号: U463.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 23次
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内容摘要

自动变速技术是车辆研究中的关键技术,为了解决传统自动变速器换挡过程中动力中断问题,有学者提出了一种新型的传动方案—基于多模式可控换挡器的动力换挡自动变速器。这种变速器是对传统机械式自动变速器(Automatic Manual Transmission,AMT)的改进,同时吸收双离合器式自动变速器的优点,换挡过程中的动力性能有了很大改善。双离合器式自动变速器的核心部件是双离合器组件,与此类似,此变速器的核心部件是一组多模式可控换挡器。通过对多模式可控换挡器进行模式的组合和控制,可以实现无动力中断的挡位切换,既避免了传统AMT换挡过程中摩擦片离合器的分离,克服了动力中断,又避免了液力自动变速器和双离合器式自动变速器动力换挡时必须进行的离合器、制动器搭接控制。本文以基于多模式可控换挡器的动力换挡自动变速器为研究对象,采用建模仿真、理论分析和实验研究的方法,对自动变速器中的关键部件：发动机、摩擦片离合器、多模式可控换挡器进行了研究,对自动变速器的起步和换挡过程进行了仿真分析。首先对自动变速器中的主离合器—摩擦片离合器进行了分析,对离合器膜片弹簧的动态特性进行了研究,采用动态扭矩模型对离合器接合过程进行了建模。同时对传动系统中的发动机、变速器、车体进行了建模分析,最后建立了整车模型,通过对车辆动力特性的仿真和比较,对模型进行了验证。通过对起步过程中离合器的控制方法进行比较,对控制参数进行分析,选择油门开度、离合器主从动盘转速、接合行程作为控制器的输入参数。本文采用离合器变接合速度方法,基于模糊控制理论设计了起步控制器。模糊控制器包括起步意图模糊控制器和离合器接合速度控制器,通过与离合器定接合速度控制对比,验证了控制策略的正确性和参数选取的合理性。最后,针对变速器的核心部件—多模式可控换挡器进行了研究。设计了一种基于超越原理的换挡执行机构,对其动力学特性进行了理论分析和建模仿真,搭建了换挡器测控实验台,对其功能进行了验证。采用两参数换挡策略,行了换挡过程仿真,通过与液力自动变速器换挡过程进行比较,对其换挡特性进行了分析。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
目录  8-10
1 引言  10-20
  1.1 论文研究的目的和意义  10-11
  1.2 自动变速器的类型及研究现状  11-15
    1.2.1 自动变速器的类型  11-12
    1.2.2 AMT换挡动力中断及解决方案  12-14
    1.2.3 离合器控制技术现状  14-15
  1.3 基于多模式可控换挡器的动力换挡变速器原理  15-19
  1.4 本文主要研究内容  19-20
2 离合器特性分析及建模优化  20-36
  2.1 膜片弹簧离合器的原理及特性分析  20-30
    2.1.1 膜片弹簧离合器的结构和工作原理  20-23
    2.1.2 离合器扭矩传递模型  23-27
    2.1.3 离合器摩擦模型分析  27-30
  2.2 离合器膜片弹簧的优化  30-35
  2.3 本章小结  35-36
3 传动系统建模及动力学特性分析  36-50
  3.1 建模仿真工具的介绍  36
  3.2 传动系统部件的模型分析  36-44
  3.3 汽车的动力性能仿真  44-48
    3.3.1 最高车速仿真  45-46
    3.3.2 加速性能仿真  46-47
    3.3.3 爬坡能力仿真  47-48
  3.4 本章小结  48-50
4 自动变速器起步过程研究  50-68
  4.1 离合器接合控制策略研究  50-53
    4.1.1 起步过程分析  50-52
    4.1.2 起步过程影响因素分析  52-53
  4.2 模糊控制的基本理论  53-54
  4.3 驾驶员起步意图的模糊判断  54-56
    4.3.1 输入输出量的模糊化  55-56
    4.3.2 起步意图模糊控制规则  56
  4.4 离合器接合速度模糊控制  56-62
    4.4.1 离合器变接合速度的模糊控制  56-58
    4.4.2 起步过程仿真及对比  58-62
  4.5 起步过程中离合器摩擦副温度场分析  62-67
    4.5.1 摩擦副温度场的热传递模型  62-63
    4.5.2 摩擦副瞬态温度场的建立  63-67
  4.6 本章小结  67-68
5 多模式可控换挡器的设计与实验  68-84
  5.1 多模式可控换挡器的设计  68-70
  5.2 可控换挡器动力学分析  70-77
    5.2.1 运动学特性分析  70-75
    5.2.2 运动学仿真  75-77
  5.3 实验台总体结构设计与实现  77-83
    5.3.1 实验台方案设计  77-81
    5.3.2 换挡器功能特性的实验研究  81-83
  5.4 本章小结  83-84
6 自动变速器换挡过程仿真  84-98
  6.1 换挡规律的研究  84-87
    6.1.1 换挡规律的类型  84-85
    6.1.2 传动系统动力学模型  85-87
  6.2 基于Stateflow的换挡控制器设计  87-90
  6.3 换挡过程仿真结果分析  90-96
  6.4 本章小结  96-98
7 结论  98-100
  7.1 全文总结  98-99
  7.2 展望  99-100
参考文献  100-104
作者简历  104-108
学位论文数据集  108

车辆自动变速器系统起步和换挡非线性特性仿真与实验研究

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