52吨自卸矿车自动变速器换挡规律研究

论文摘要

车辆行驶性能的好坏,不仅取决于发动机,而且还在很大程度上依赖于动力传动系统,尤其是发动机与液力变矩器的共同工作及匹配对车辆的动力性、经济性与排气污染程度有很大的关系。作为工程车辆,例如自卸矿车,每天的工作环境是矿区,环境极其复杂多变,负载经常在最大值与最小值间剧烈波动,还会引起频繁换挡等问题,大大增加了驾驶员的劳动强度,分散了注意力,另外,若受到极其寒冷气候的影响,采用手动变速器,会因控制换挡的钢缆被冻坏而无法实现换挡。因此,为了能减轻操作者的劳动强度,把精力集中在作业上,减少外界环境的影响,大多工程车辆都采用自动变速器来代替手动变速器,自动变速器在工程车辆上的应用已经是今后发展的一个必然趋势。电控液力自动变速器能根据车辆行驶状况的不同通过控制参数来实现自动换挡。装用自动变速器的车辆能够实现自动换挡,提高车辆的操作方便性、减少驾驶员的工作强度,从而提高车辆的作业效率。电子控制自动变速器能实现自动变速的前提是制定了确定的换挡规律,当车辆在行驶过程中达到预先确定的换挡条件时就会按照换挡规律实现自动换挡。作为电子控制自动变速器的核心——电子控制单元(ECU),里面存储着车辆各种模式的换挡规律,根据所选用的工作模式,按照控制参数的不同,实现自动换挡。由此看来,换挡策略的制定是研究自动变速器的关键。因此,本文就自卸矿车这一具体车型,根据所装配的自动变速器,对其自动换挡规律进行改进:文中首先介绍了变速器的分类,通过大量文献的阅读,描述了国内外自动变速技术在工程车辆上的发展过程及研究现状。其次,介绍了液压控制液力自动变速器和电子控制液力自动变速器这两种液力自动变速器的组成及各部分的作用,并着重介绍了电子控制液力自动变速器的控制原理和电控液力自动变速器的一些关键技术,以此作为后续章节研究的理论基础。然后,对车辆的动力源——发动机的数值模型做了详细的介绍,包括发动机的输出转矩模型和发动机的油耗和功率模型,还有液力变矩器的特性分析和基本性能的介绍,在此基础上研究了发动机与液力变矩器的共同工作和匹配。根据换挡控制参数的不同,将自动换挡规律分为三类(单参数、两参数和三参数),并做了详细的介绍,采用目前比较成熟的两参数换挡规律的制定方法研究了车辆的最佳动力性和最佳经济性换挡策略。最后,建立了包括发动机、液力变矩器和变速器、换挡逻辑判断、整车运动学的车辆仿真模型,以此仿真模型为载体,将所确定的换挡策略带入模型中,验证换挡策略的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 变速器的分类及自动变速器的发展过程和现状
• 1.2.1 变速器的分类
• 1.2.2 自动变速器的发展过程和研究现状
• 1.3 工程车辆自动换挡控制技术在国内外的发展过程及研究成果
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 液力自动变速器的理论基础
• 2.1 液力传动装置的结构
• 2.1.1 液力自动变速器的分类
• 2.1.2 电控液力自动变速器的控制原理
• 2.2 电子控制自动变速器与液压控制自动变速器的比较[19]
• 2.3 电控液力自动变速器的关键技术
• 2.3.1 液力变矩器闭锁规律
• 2.3.2 自动换挡的规律和换挡的好坏
• 2.3.3 电子控制液力自动变速器的核心——电子控制单元的开发
• 2.4 本章小结
• 第三章 发动机与液力变矩器的数学模型及匹配研究
• 3.1 发动机的数值模型
• 3.1.1 输出转矩的模型
• 3.1.2 发动机油耗与功率数学模型
• 3.1.3 发动机仿真模型的建立
• 3.2 液力变矩器的数值模型
• 3.2.1 液力变矩器的组成
• 3.2.2 液力变矩器的特性及基本性能
• 3.2.3 液力变矩器的数值模型[28]
• 3.3 发动机与液力变矩器共同工作的匹配
• 3.3.1 发动机与液力变矩器共同工作的输入特性
• 3.3.2 发动机与液力变矩器共同工作的输出特性
• 3.4 本章小结
• 第四章 车辆自动换挡规律的研究
• 4.1 车辆自动换挡规律的分类[8]
• 4.1.1 单参数换挡规律
• 4.1.2 两参数换挡规律
• 4.1.3 三参数换挡规律
• 4.2 换挡特性及自动变速器换挡策略的制定
• 4.2.1 最佳动力性换挡特性
• 4.2.2 最佳经济性换挡特性
• 4.2.3 综合性换挡规律
• 4.3 本章小结
• 第五章 车辆模型的建立与仿真分析
• 5.1 建立汽车系统数学模型的简化假设
• 5.2 车辆模型的建立
• 5.2.1 变速器模型的建立
• 5.2.2 换挡规律及换挡逻辑判断模型
• 5.2.3 车辆运动学模型的建立
• 5.3 整车传动系统模型的仿真分析
• 5.3.1 整车传动系统仿真模型
• 5.3.2 整车模型的仿真分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 致谢