混合动力客车用变速器换档执行机构及控制系统的研究

论文摘要

混合动力客车是一个多动力系统高度集成、协调工作的综合系统,混合动力客车的这一特点要求传动系统中的变速器能够实现自动变速,以便于各动力系统间更好的协调工作,从而更好地实现混合动力客车低能耗、低排放的目的。在当前的几种自动变速器中,电控机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission, AMT)以其生产继承性好、效率高等突出特点更加适合我国汽车工业的现实。混合动力客车是当前研究和开发的热点,研究用于混合动力客车的变速器更具有现实意义。在有关混合动力客车用变速器的研究中,变速器执行机构的设计与优化及电控单元的开发是其中的重点和难点,其中的关键包括执行机构和控制单元的可靠性问题,另外还有车辆行驶过程中的换档决策问题。本文结合混合动力客车对换档的要求,以机械式固定轴式变速器产品为研究对象,对混合动力客车用变速器开发的中的换档执行机构及控制系统进行研究。本文的主要研究内容如下：1)通过对混合动力客车用变速器的国内外发展现状的论述,详细分析了混合动力客车用变速器对换档的要求。2)在对现有的三种换档执行机构形式的具体设计要求进行分析的基础上,针对混合动力客车用变速器对换档的要求,提出了两种换档执行机构的设计方案,分别为电动平行式换档执行机构和电动正交式换档执行机构。3)通过对传统客车换档规律的研究和并联混合动力客车驱动工作模式动力特性的分析,总结出并联混合动力客车的换档规律,并给出了该换档规律的求解方法。4)为保证设计的换档执行机构的可靠性满足要求,将可靠性分析工具故障模式与影响分析(Failure Mode and Effects Analysis, FMEA)应用到混合动力客车用变速器换档执行机构的设计当中,对设计的换档执行机构进行可靠性分析,明确换档执行机构的设计重点。5)针对混合动力客车用变速器对换档的要求,设计了换档执行机构硬件系统的结构；根据并联混合动力客车换档规律的特点,研究了并联混合动力客车最佳档位的求解流程,制定了增加控制系统可靠性的硬件配置方案和软件控制方法。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章. 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究的背景与意义
• 1.2.1 混合动力客车概述
• 1.2.2 电控机械式自动变速器概述
• 1.2.3 研究的意义
• 1.3 主要研究内容
• 1.3.1 本文的主要研究内容
• 1.3.2 本文的结构
• 1.4 本章小结
• 第二章. AMT换档执行机构设计分析
• 2.1 AMT换档执行机构的工作原理
• 2.2 AMT换档执行机构的设计
• 2.2.1 AMT换档执行机构设计的要求
• 2.2.2 AMT换档执行机构的设计方案
• 2.3 AMT换档执行机构的形式
• 2.3.1 电控液动式换档执行机构
• 2.3.2 电控气动式换档执行机构
• 2.3.3 电控电动式换档执行机构
• 2.4 换档过程的动力学分析
• 2.4.1 离合器分离过程
• 2.4.2 换档过程
• 2.4.3 离合器接合过程
• 2.5 本章小结
• 第三章. 并联混合动力客车换档规律的研究
• 3.1 传统客车的换档规律
• 3.1.1 参数型的换档规律
• 3.1.2 目的型的换档规律
• 3.2 并联混合动力客车动力系统的动力分配特征
• 3.3 电机工作特性的研究
• 3.3.1 电机的动力输出特性
• 3.3.2 电机的能耗特性
• 3.4 并联混合动力客车最佳动力性换档规律
• 3.4.1 纯电机驱动工作模式的最佳动力性换档规律的确定
• 3.4.2 电机发动机联合驱动工作模式下换档规律的确定
• 3.5 并联混合动力客车最佳经济性换档规律
• 3.5.1 纯电机驱动工作模式下的换档规律的确定
• 3.5.2 电机发动机联合驱动工作模式下的换档规律的确定
• 3.6 并联混合动力客车制动模式的换挡规律
• 3.7 本章小结
• 第四章. 混合动力客车用变速器换档执行机构及控制系统设计
• 4.1 变速器SG154-90简介
• 4.2 混合动力客车用变速器换档执行机构的结构方案
• 4.2.1 电动平行式换档执行机构结构方案
• 4.2.2 电动正交式换档执行机构结构方案
• 4.3 混合动力客车用变速器换档执行机构的设计
• 4.3.1 电动平行式换档执行机构的设计
• 4.3.2 电动正交式换档执行机构的设计
• 4.3.3 两种方案特点的比较
• 4.4 并联混合动力客车变速器换档控制系统设计
• 4.4.1 并联混合动力客车用变速器控制系统的原理
• 4.4.2 控制系统的硬件
• 4.4.3 并联混合动力客车的最佳档位的求解流程
• 4.4.4 控制系统的可靠性设计
• 4.5 本章小结
• 第五章. 基于FMEA的换档执行机构可靠性分析
• 5.1 基于FMEA的可靠性分析
• 5.1.1 机械产品的可靠性分析
• 5.1.2 FMEA的概念及其应用
• 5.1.3 基于FMEA的可靠性分析流程
• 5.2 电动平行式换档执行机构的可靠性分析
• 5.2.1 系统级的FMEA可靠性分析
• 5.2.2 单机级的FMEA可靠性分析
• 5.3 本章小结
• 第六章. 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文