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自动变速传动系统实时仿真建模方法的研究

作　者: 黄睿
导　师: 詹军
学　校: 吉林大学
专　业: 车辆工程
关键词: 传动系模型模块化锁止离合器模型自动变速模型限滑差速器模型
分类号: U463.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

汽车动力加速性是汽车五大性能之一,准确模拟加速性能,特别是加速动态过程及其对操纵稳定性的影响一直是车辆动力学建模与仿真领域的研究重点之一。结合吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室对提高汽车开发型驾驶模拟器动力学模型仿真精度和扩展应用工况的需要,本次研究主要完成了：调研对比了动力传动系统的建模方法,在相分析的基础上建立了适合驾驶模拟器的动力传动系实时仿真模型；传动系模块化分析,实现传动系模块统一接口,方便不同形式传动系建模与替换；调研对比了液力变矩器的建模方法,并实现基于动静摩擦分离的带锁止离合器的液力变矩器建模；调研对比了不同类型限滑差速器建模原理,及其对操纵稳定性的影响；最后通过与商业软件Carsim仿真结果的对比,验证了模型的正确性和精度。传动系模型建模方法研究。首先调研对比了动力传动系统实时仿真建模方法,根据力矩转换器状态和档位状态对传动系进行相分析,对不同相下的动力传动系的运动状态的传递和约束力矩的计算进行了详细的分析,在相分析的基础上提出了本文的二自由度动力传动系模型。研究了传动系模型的模块化。在相分析的基础上,确定了各模块间运动和力矩的传递关系,为模块化接口定义奠定了基础；其次把相同功能的部件封装为相同的模块,即：力矩转换器模块,变速箱模块,分动器模块和差速器模块,分别定义了模块功能及统一接口。自动变速系统建模方法研究。调研对比了液力变矩器的建模方法,并在此基础上,建立了用特性曲线描述液力变矩器泵轮涡轮端稳态特性,用静动摩擦分离模型描述锁止离合器滑磨与锁死的动态过程的液力变矩器模型,和基于两参数自动换挡规律的自动变速器模型。研究了限滑差速器模型的建模方法。对几种典型的限滑差速器(摩擦片式、粘性、锁止式和差速离合器式)的建模方法进行了对比分析,分别建立模型,并分析了其性能对车辆的动力性和操纵稳定性的影响。传动系模型的仿真与验证。将传动系模型通过定义的输入输出接口与发动机模型和整车7自由度模型相连接为9自由度模型,在visual studio环境下编写c程序将其实现。进行汽车动力加速性和操纵稳定性工况仿真,并将仿真结果与商业软件CarSim的仿真结果对比,获得了所建模型与CarSim仿真结果一致的结论,从而验证了模型的准确性和精度。同时通过定义的传动系模块化,简单方便的替换变速子系统和差速子系统进行动力性和操纵稳定性的分析,通过工况对比说明了不同形式的传动系对汽车的动力性和操稳性的影响。

全文目录

论文摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 课题的提出及意义  11-12
    1.1.1 课题的提出  11
    1.1.2 课题的意义  11-12
  1.2 国内外研究现状分析  12-19
    1.2.1 液力变矩器模型概述  12-15
    1.2.2 限滑差速器模型概述  15-19
  1.3 本文研究内容  19-21
第2章动力传动系建模及模块化研究  21-32
  2.1 动力传动系模型建模方法的对比分析  21-23
  2.2 动力传动系相分析及模型的建立  23-27
  2.3 传动系模型模块化研究  27-31
    2.3.1 传动系整体的模块化及接口定义  28-30
    2.3.2 传动系内部的模块化及接口定义  30-31
  2.3 本章小结  31-32
第3章液力自动变速系统建模研究  32-45
  3.1 液力变矩器建模方法研究  32-41
    3.1.1 液力变矩器建模方法的对比分析  32-35
    3.1.2 液力变矩器泵轮涡轮模型的建立  35-36
    3.1.3 液力变矩器锁止离合器模型的建立  36-41
    3.1.4 液力变矩器传递总力矩的计算  41
  3.2 自动变速箱建模方法研究  41-44
    3.2.1 变速箱输入输出端关系  41
    3.2.2 自动换挡规律的建立  41-44
  3.3 本章小结  44-45
第4章限滑差速系统建模研究  45-56
  4.1 限滑差速器建模方法的对比分析  45-48
  4.2 限滑差速器模型的建立  48-55
    4.2.1 摩擦片限滑差速器模型  48-51
    4.2.2 粘性限滑差速器模型  51-53
    4.2.3 锁止式差速器模型  53-54
    4.2.4 差速离合器模型  54-55
  4.3 本章小结  55-56
第5章整体系统仿真与验证  56-76
  5.1 发动机及整车动力学模型  56-63
    5.1.1 发动机动力学模型  56-58
    5.1.2 整车7自由度动力学模型  58-61
    5.1.3 轮胎纵向力和侧向力模型  61-62
    5.1.4 车辆纵向阻力模型  62-63
  5.2 主要仿真参数  63-64
  5.3 动力性仿真验证及分析  64-70
    5.3.1 50km/h空挡滑行试验  64-65
    5.3.2 自动变速车辆起步换挡加速到最高车速试验  65-68
    5.3.3 爬坡试验  68-69
    5.3.4 对开路面直线行驶试验  69-70
  5.4 传动系模型对操纵稳定性仿真的影响分析  70-75
    5.4.1 稳态转向试验  70-72
    5.4.2 角阶跃试验  72-73
    5.4.3 蛇形试验  73-75
  5.5 本章小结  75-76
第6章全文总结及研究展望  76-77
  6.1 全文总结  76
  6.2 研究展望  76-77
参考文献  77-81
致谢  81

自动变速传动系统实时仿真建模方法的研究

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