重型汽車AMT液壓換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計_圖文

1、 重型汽車AMT液壓換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計作者:張輝, 劉振軍, 秦大同, ZHANG Hui, LIU Zhen-jun, QIN Da-tong作者單位:重慶大學(xué),機(jī)械傳動國家重點實驗室,四川,重慶,400044刊名: 液壓與氣動英文刊名:CHINESE HYDRAULICS & PNEUMATICS年,卷(期:2007,(9被引用次數(shù):2次參考文獻(xiàn)(3條1.劉振軍.秦大同.胡建軍重型車輛自動變速技術(shù)及發(fā)展趨勢期刊論文-重慶大學(xué)學(xué)報 2003(102.朱新才.周秋沙液壓與氣動技術(shù) 20033.趙世琴.黃宗益.陳明同步器換程接合過程的數(shù)學(xué)模型 1999(10相似文獻(xiàn)(10條1.期刊

2、論文胡建軍.劉振軍.蔣維.余猛進(jìn).HU Jian-jun.LIU Zhen-jun.JIANG Wei.YU Meng-jin AMT重型車輛制動控制策略分析-重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版2009,32(11在對車輛制動過程進(jìn)行力學(xué)分析和機(jī)械自動變速重型車輛降擋和不降擋兩種制動控制策略的比較基礎(chǔ)上,提出了在不降擋的前提下,當(dāng)發(fā)動機(jī)輔助制動力矩影響行駛穩(wěn)定性時分離離合器;當(dāng)車速降低到發(fā)動機(jī)輔助制動力矩不影響行駛穩(wěn)定性時接合離合器的控制策略.并對制動過程中分離離合器后是否再次接合離合器這2種情況下制動時的制動減速度、制動時間和制動距離進(jìn)行比較分析.分析表明當(dāng)發(fā)動機(jī)輔助制動力矩不影響行駛穩(wěn)定性時,接合離

3、合器可明顯減少制動時間和制動距離.基于全程調(diào)速發(fā)動機(jī)負(fù)載特性,優(yōu)化了車輛起步過程中離合器的自動控制策略。通過控制離合器行程,將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制在合適的范圍內(nèi),并且允許發(fā)動機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速區(qū)工作,在控制沖擊度在允許范圍內(nèi)的前提條件下,盡量減小離合器滑磨功,延長離合器片的使用壽命。建立了系統(tǒng)控制的參考模型,利用參考模型法,設(shè)計了控制軟件,實現(xiàn)了對AMT的離合器自動控制,并且通過實車試驗對控制策略進(jìn)行了驗證,取得了良好的效果。電控機(jī)械式自動變速器(AMT是在傳統(tǒng)的固定軸式變速器和干式離合器的基礎(chǔ)上,通過增加電控單元(ECU、傳感器以及相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)自動變速的。由于它具有傳動效率高、成本低和易制

4、造等優(yōu)點,從上世紀(jì)70年代中期起,就成為自動變速器發(fā)展的一個重要方向。隨著電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在自動變速器系統(tǒng)中的應(yīng)用,AMT技術(shù)得到了不斷發(fā)展和完善,性能也有很大提高。特別是上世紀(jì)90年代中期,車載網(wǎng)絡(luò)在車輛上的普及應(yīng)用更提高了AMT系統(tǒng)的控制性能、減少了傳感器數(shù)量和線束,為AMT的商業(yè)應(yīng)用打好了基礎(chǔ)。課題結(jié)合重慶市科技攻關(guān)項目重型車輛機(jī)械自動變速傳動系統(tǒng)研制及產(chǎn)品開發(fā)以及“863”計劃資助項目重型商用車機(jī)械自動變速器(AMT開發(fā),按照重型車輛對現(xiàn)代AMT電控系統(tǒng)的要求,基于SAE J1939 CAN通信協(xié)議,把AMT電控系統(tǒng)作為車載CAN通信網(wǎng)絡(luò)的一個智能節(jié)點,采用數(shù)字信號處理芯片TMS

5、320LF2407A設(shè)計開發(fā)了AMT電控系統(tǒng),本研究以構(gòu)建與實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化AMT電控系統(tǒng)為目標(biāo),以電控發(fā)動機(jī)(EDC7UC31和法士特變速器為研究對象,制定了相關(guān)的離合器接合與選換檔控制策略,并開發(fā)了相應(yīng)模塊的控制程序,具體做了如下幾項工作:(1通過對國內(nèi)外AMT發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行分析,提出智能化和網(wǎng)絡(luò)化控制是AMT的發(fā)展方向;指出在AMT系統(tǒng)中,發(fā)動機(jī)、離合器和變速器之間存在相互關(guān)聯(lián)、相互影響的關(guān)系,需要各子控制系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)配合;分析了現(xiàn)代AMT系統(tǒng)的組成部分和構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化AMT電控系統(tǒng)的基本要素。(2分析了CAN總線網(wǎng)絡(luò)的特點、J1939協(xié)議內(nèi)容以及EDC7UC31電控發(fā)動機(jī)的PGN定義,

6、制定了基于SAE J1939協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)化AMT智能節(jié)點PDU編碼,為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化AMT控制系統(tǒng)提供了網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),(3對AMT中離合器、變速器的控制進(jìn)行了研究,制定相關(guān)的離合器接合與選換檔控制策略,討論了離合器模糊控制和最佳動力三參數(shù)換檔規(guī)律在DSP系統(tǒng)中的實現(xiàn)過程,為系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)提供了控制依據(jù)。(4基于TI公司DSP TMS320LF2407A處理器開發(fā)智能AMT控制節(jié)點主控板、采集驅(qū)動板和設(shè)定及監(jiān)控模塊硬件系統(tǒng);討論了汽車控制器電磁兼容與DSP系統(tǒng)抗干擾設(shè)計,(5基于前面的硬件系統(tǒng)設(shè)計了信號采集與處理、SAE J1939通信、串口通信、離合器控制、選換檔控制等系統(tǒng)底層軟件模塊,為系統(tǒng)集

7、成和實驗奠定了堅實的基礎(chǔ),4.期刊論文劉振軍.秦大同.胡建軍重型車輛自動變速技術(shù)及發(fā)展趨勢-重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版2003,26(10 變速操縱自動化是重型車輛動力傳動系統(tǒng)發(fā)展的主要方向.介紹了幾種型式的自動變速系統(tǒng)原理與特點,國外重型車輛自動變速系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,特別是電控機(jī)械式自動變速系統(tǒng)在重型車輛上的應(yīng)用,并提出了對國內(nèi)發(fā)展重型車輛自動變速系統(tǒng)的思考,分析了重型車輛電控機(jī)械式自動變速系統(tǒng)開發(fā)要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題.目前國內(nèi)重型車普遍采用多檔手動機(jī)械變速器與機(jī)械式離合器,由于變速器檔位多,換檔操作頻繁且換檔操作力大,換檔時需要油門踏板、離合器踏板和換檔手柄協(xié)調(diào)配合動作,對駕駛操作技術(shù)要求高,

8、使駕駛員操作強度大,易疲勞,同時給行車安全性帶來一定影響。若將現(xiàn)有手動變速車輛改為電控機(jī)械自動變速(AMT車輛,取消離合器踏板,實現(xiàn)離合器分離接合與換檔過程的自動控制,將會降低駕駛技術(shù)難度,大大減輕駕駛操作強度,同時可提高車輛性能和技術(shù)水平。本論文接合所承擔(dān)的重慶市科委科技計劃重點攻關(guān)項目重型車輛機(jī)械自動變速傳動系統(tǒng)研制及產(chǎn)品開發(fā),對重型車輛離合器系統(tǒng)及其在起步過程中的控制進(jìn)行了深入的研究,主要開展了以下幾方面的研究工作: 設(shè)計開發(fā)了新型液控氣助力離合器自動控制系統(tǒng),以其等效物理模型為基礎(chǔ),建立了離合器自動控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,并對系統(tǒng)的響應(yīng)特性進(jìn)行了仿真分析;同時考慮到離合器自動控制系統(tǒng)閉環(huán)失效

9、的特殊情況,對離合器開環(huán)控制的方法進(jìn)行了研究,并給出了開環(huán)條件下高速開關(guān)電磁閥占空比的求取方法; 建立了離合器起步過程中的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型,分析了離合器的控制指標(biāo)和相關(guān)性能要求,研究了車輛起步過程中離合器接合速度的控制方法,以充分體現(xiàn)駕駛員意圖為起步控制原則,運用雙層模糊控制方法建立了起步過程離合器滑磨階段接合速度的控制模型; 分析了起步過程中發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制原理,給出了發(fā)動機(jī)數(shù)學(xué)模型,設(shè)計了發(fā)動機(jī)起步過程中電子油門控制器,在上述基礎(chǔ)上建立了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制模型,仿真分析了離合器起步過程發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化情況,同時分析了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生波動時,控制系統(tǒng)的抗干擾能力; 建立了離合器起步過程綜合控制仿真模型,

10、對車輛起步過程中的典型工況進(jìn)行了仿真分析,仿真結(jié)果表明:本文建立的車輛起步過程綜合控制策略將開發(fā)的離合器控制系統(tǒng)和制定的控制策略用于所開發(fā)AMT重型車輛，對離合器控制性能進(jìn)行了車載試驗分析。車載試驗結(jié)果表明：本文開發(fā)的重型 車AMT離合器自動控制系統(tǒng)能夠滿足整車起步性能要求。 6.期刊論文 龔群英.秦大同.劉振軍.GONG Qun-ying.QIN Da-tong.LIU Zhen-jun 基于DSP的重型車輛AMT電控系統(tǒng) 的設(shè)計 -機(jī)電工程2007,24(7 現(xiàn)代電控機(jī)械自動變速器(AMT控制系統(tǒng)中較多的控制參數(shù)、復(fù)雜的控制策略、較高的實時控制要求和惡劣的工作環(huán)境增加了其電子控制單元設(shè)計的

11、 難度.充分利用數(shù)字信號處理(DSP芯片TMS320LF2407A高效的運算速度以及豐富的內(nèi)置功能模塊單元,采用模塊化的軟件設(shè)計方法設(shè)計AMT控制單元,提高 了AMT控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實用性以及可升級換代的能力.按照裝備機(jī)械式燃油系統(tǒng)柴油發(fā)動機(jī)的重型車輛對AMT的要求,設(shè)計開發(fā)了相應(yīng)的電控單元. 7.學(xué)位論文 單偉 重型卡車AMT數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的研究與開發(fā) 2007 隨著車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以及電子技術(shù)在車輛上的應(yīng)用越來越廣泛，AMT 作為車載網(wǎng)絡(luò)中一個重要環(huán)節(jié)已經(jīng)成為提高車輛傳動性能的一項重要技術(shù)，尤 其是在現(xiàn)在還有很大發(fā)展空間的重型卡車領(lǐng)域，其重要性更加顯著。本文就是在這樣一個前提下為了更好的

12、研究 AMT 技術(shù)而開發(fā)的重型車輛 AMT 數(shù)據(jù) 采集處理系統(tǒng)，為分析最佳自動換擋規(guī)律提供了一個平臺。 本文首先簡要介紹了一下課題的背景、來源以及主要研究內(nèi)容和研究意義，接著針對本文的主要研究對象AMT技術(shù)以及采集系統(tǒng)信息的傳遞介質(zhì) J1939的國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀做了闡述。然后，通過介紹AMT的特點原理深入分析了AMT系統(tǒng)的信息需求，提出 AMT 信息系統(tǒng)架構(gòu)框圖，并詳細(xì)對各個模塊 進(jìn)行了分析說明。本文重點介紹了整個采集系統(tǒng)的組成，包括硬件設(shè)計部分和軟件設(shè)計部分。硬件設(shè)計基本上沿用 AMT 系統(tǒng)本身ECU硬件控制，采用 DSPTMS320LF2407A作為主控芯片，并輔助以CPLD的邏輯設(shè)計功能

13、，通過各個傳感器能有效的對各個模塊的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，文中還對數(shù)據(jù)采集的常用 電路和系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)做了介紹。在軟件設(shè)計方面，則是分為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分。下位機(jī)采用C語言進(jìn)行編程，主要是負(fù)責(zé)整個AMT系統(tǒng)的信息硬 件采集控制。上位機(jī)則是利用Labview的圖形化語言編程，設(shè)計PC機(jī)中的前臺人機(jī)交互界面和后臺數(shù)據(jù)處理程序，以實現(xiàn)對車輛數(shù)據(jù)的實時檢測和數(shù)據(jù)分 析。此外，本文還介紹了J1939在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用，J1939作為重型車輛及機(jī)械的一個專用車載網(wǎng)絡(luò)，為AMT與其它的車內(nèi)ECU進(jìn)行通訊提供了方便 可靠快速的接口，其發(fā)展?jié)摿薮蟆１疚囊灾袊仄惠v改裝HOWO為試驗平臺，在保證原車基本機(jī)

14、構(gòu)的基礎(chǔ)上，充分利用車上的氣源，對車輛進(jìn)行了機(jī) 械和電氣方面的改裝，基本上實現(xiàn)了自動換擋，對實際采得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，取得了良好的試驗結(jié)果。 8.學(xué)位論文 張輝 重型車電控機(jī)械式自動變速器執(zhí)行機(jī)械的研究與開發(fā) 2007 AMT是一種經(jīng)濟(jì)型的自動變速器，在重型載貨車上具有廣闊的應(yīng)用空間。目前，中國重型車輛裝用的都是手動機(jī)械式變速器，并且形成了相當(dāng)規(guī)模的 生產(chǎn)能力。與AT相比，AMT更適合中國汽車工業(yè)的現(xiàn)實，國內(nèi)重型車采用AMT自動變速技術(shù)既可以保留原有的手動變速器生產(chǎn)線，又可大大節(jié)省用于重建 專業(yè)生產(chǎn)線及設(shè)備的投資，具有重要的現(xiàn)實意義。 在電控機(jī)械式自動變速器設(shè)計開發(fā)中，離合器和選換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的

15、設(shè)計及優(yōu)化是AMT設(shè)計的重點和難點之一，其性能直接影響AMT系統(tǒng)的性能。本文 結(jié)合重慶市科技攻關(guān)重點項目以某重型車輛手動機(jī)械變速器為基礎(chǔ)，進(jìn)行AMT系統(tǒng)液壓驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開發(fā)設(shè)計與性能研究。 本文的主要工作內(nèi)容如下： 1.分析了國內(nèi)外重型車自動變速技術(shù)的發(fā)展，對重型車AMT的關(guān)鍵技術(shù)問題及操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述。 2.在AMT的設(shè)計與開發(fā)中，目標(biāo)之一就是使其具有良好的換檔品質(zhì)。因此對換擋品質(zhì)的研究己成為AMT技術(shù)體系研究中的關(guān)鍵部分。本文對影響換檔 品質(zhì)的各種因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析。 3.分析了傳動系統(tǒng)中離合器，變速器的特性。首先對膜片彈簧式離合器的操縱、接合及扭矩傳遞特性進(jìn)行系統(tǒng)分析，給出了扭矩

16、傳遞公式，并制定 出離合器控制規(guī)律。然后對變速器操縱及同步器同步特性進(jìn)行了分析，并對換檔力進(jìn)行了研究。 4.分析了AMT液壓驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計要求及結(jié)構(gòu)，并針對某12檔帶同步器的手動變速器，在原有離合器和變速器操縱機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計了新型的液壓驅(qū) 動自動操縱機(jī)構(gòu)。最后結(jié)合該機(jī)構(gòu)，對操縱系統(tǒng)所需傳感器進(jìn)行了選型。 5.進(jìn)行了AMT液壓操縱機(jī)構(gòu)的元件計算、選型及系統(tǒng)仿真、分析。對離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的電機(jī)參數(shù)及最大接合速度進(jìn)行了計算分析，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)在離 合器接合過程中的工作情況進(jìn)行建模仿真，與實際工作情況進(jìn)行了比較，驗證機(jī)構(gòu)工作的可行性。對換檔過程中液壓缸負(fù)載、工作速度進(jìn)行了分析設(shè)計 ，對液壓回路重要元件進(jìn)

17、行了選型并對動態(tài)響應(yīng)速度進(jìn)行了動態(tài)分析。 9.期刊論文 王洪亮.劉海鷗.關(guān)超華.陳慧巖.Wang Hongliang.Liu Haiou.Guan Chaohua.Chen Huiyan 重型車輛 AMT換擋過程控制方法研究 -汽車工程2009,31(6 在分析了同步器式機(jī)械變速器換擋過程的基礎(chǔ)上,結(jié)合電控液壓式AMT換擋操縱機(jī)構(gòu)的工作原理,提出換擋過程的控制策略.它基于對液壓系統(tǒng)的高速 開關(guān)電磁閥的脈寬調(diào)制控制,實現(xiàn)了換擋過程的準(zhǔn)確控制.通過臺架試驗,得到了電磁閥控制占空比與換擋力的關(guān)系.最后通過實車試驗,證實了換擋控制策 略的實用性. 10.學(xué)位論文 徐峰 AMT換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝配質(zhì)量控制及

18、評價 2010 隨著重型車輛的發(fā)展，機(jī)械式自動變速器(AMT由于其制造成本低、結(jié) 構(gòu)簡單而逐漸受到各變速器及汽車廠家的重視。變速器作為車輛傳動系的主要 部件，需要借助于換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成換檔。換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型包括滑動齒 輪、嚙合套、同步器、換檔離合器和自由輪，其中同步器是汽車變速器中廣泛 使用的執(zhí)行元件。本文在借鑒國內(nèi)外同步器性能試驗臺的應(yīng)用成果和參考國內(nèi) 外專業(yè)書籍文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對同步器的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析， 建立了換檔接合過程數(shù)學(xué)模型，提出了同步器裝配質(zhì)量的評價指標(biāo)，并在同步 器性能試驗臺上進(jìn)行了驗證。 為了建立通用的換檔接合過程數(shù)學(xué)模型，采用現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)的方法，通 過分析同步器的功能元件來分析同步器的結(jié)構(gòu)，找出了關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)參數(shù)和重要 的裝配尺寸。建立的數(shù)學(xué)模型包含了同步力矩和時間、換檔力和時間的關(guān)系， 還給出了同步條件和防抱死條件，并解釋了產(chǎn)生“同步中斷”現(xiàn)象的原因。 全面給出了同步器裝配質(zhì)量的評價指標(biāo)。理想的同步過程為既省力而又迅 速的，即換檔力和換檔時間的乘積越小越好，因此利用換檔沖量來評價同步器 是合理的。本文還對換檔沖量的計算方法進(jìn)行了探討，并編寫了部分