液力自动变速器换挡过程研究及仿真

论文摘要

随着车辆技术的发展,人们对车辆操纵方便性和舒适性提出了越来越高的要求,自动变速器作为车辆传动系统中的主要部件,其换档过程中的品质优劣对于车辆传动系的使用性、可靠寿命和整车行驶性能有很大的影响。自动变速器是用液压操纵的摩擦结合元件的接合和分离来实现换档的,换档过程实际上是离合器分离和接合状态交替转换的过程。由于速比的变化,传动系运动状态、传力状态均发生突变；离合器分离、接合交替过渡不及时；以及摩擦元件传递的摩擦接合力矩变化,都会引起摩擦元件的滑磨功增大、车辆产生较大冲击影响驾乘舒适性。本文首先分析了自动变速器换档动作对车辆平顺性、传动系统动载荷、结合元件使用寿命的影响,此外还分析影响换档品质的各种因素：离合器摩擦转矩、换档机构动作定时、惯性能量、油压控制、间隙变化和ATF粘度。并根据影响换档品质的各种因素,提出了从动力源（发动机）、换挡执行机构、换挡时序（油压变化规律和搭接时序和闭锁离合器）改善换档品质的三种途径。将自动变速器中的行星传动机构简化为等效杠杆,利用等效杠杆的受力平衡图和转速关系图可直观判断离合器的接合或分离、换挡执行元件的工作状态及动力传递路线,可以大大简化行星齿轮系统的复杂度,从而得出行星轮系的动力学方程。本文对用模拟杠杆法对行星式变速器进行了较为详细分析。得出了行星轮系各构件的转速比、力矩比和动力学方程。依据所建立的简化模型,对自动变速器的换档过程进行了深入的研究,对各构件运动、动力传递、换档过程的搭接控制、油压变化规律进行详细分析,获得许多对提高换档品质有益的控制结论。根据对换挡过程的动力学分析,建立了大众某款自动变速器动力传动系统的仿真模型,分别对其2H-3H之间的升挡和降档过程进行了分析。仿真结果证明了模型的正确性,并且验证了对换档结合元件合理的油压变化规律控制可以显著的提高换档品质。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 自动变速器换挡品质研究的意义
• 1.1.1 换档品质控制的目的
• 1.1.2 换档品质控制的内容
• 1.1.3 换档品质控制的方法
• 1.2 自动变速器换挡品质研究现状
• 1.3 发展趋势及展望
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第二章 换档品质及影响因素
• 2.1 换档品质及其评价
• 2.1.1 换档平顺性
• 2.1.2 传动系统动载荷
• 2.1.3 结合元件使用寿命
• 2.2 影响换档品质的因素
• 2.2.1 离合器摩擦转矩对换挡品质的影响
• 2.2.2 油压控制对换档品质的影响
• 2.2.3 换档时序的影响
• 2.2.4 惯性能量对换挡品质的影响
• 2.2.5 间隙变化对换挡品质的影响
• 2.2.6 ATF粘度对换档品质的影响
• 2.3 换档品质改善途径
• 2.3.1 从执行机构外部进行控制
• 2.3.2 从执行机构本身设计改进方面进行控制
• 2.3.3 从动力传动系进行整体控制
• 2.4 本章小结
• 第三章 自动变速器换档过程运动分析
• 3.1 换挡过程的数学建模
• 3.1.1 建模假设
• 3.1.2 发动机和液力变矩器的数学模型
• 3.1.3 等效力学模型
• 3.1.4 换挡过程的运动方程
• 3.1.5 换挡前后结合元件的状态
• 3.2 自动变速器换挡过程分析
• 3.2.1 升档过程分析
• 3.2.2 降档过程分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 换档过程的油压变化规律
• 4.1 升档过程油压变化规律
• 4.2 离合器油压变化规律的优化
• 4.2.1 换挡过程状态空间分析
• 4.2.2 权值的选取
• 4.3 改进后的油压规律
• 4.4 降档过程油压变化规律
• 4.5 本章小结
• 第五章 自动变速器换档过程仿真
• 5.1 技术参数
• 5.2 结构介绍
• 5.3 自动变速器的动力学模型
• 5.4 建立SIMULINK仿真模型
• 5.5 仿真的已知参数和初始条件
• 5.6 仿真结果分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文