重型汽车AMT液压换挡执行机构的分析与设计_图文

1、 重型汽车AMT液压换挡执行机构的分析与设计作者:张辉, 刘振军, 秦大同, ZHANG Hui, LIU Zhen-jun, QIN Da-tong作者单位:重庆大学,机械传动国家重点实验室,四川,重庆,400044刊名: 液压与气动英文刊名:CHINESE HYDRAULICS & PNEUMATICS年,卷(期:2007,(9被引用次数:2次参考文献(3条1.刘振军.秦大同.胡建军重型车辆自动变速技术及发展趋势期刊论文-重庆大学学报 2003(102.朱新才.周秋沙液压与气动技术 20033.赵世琴.黄宗益.陈明同步器换程接合过程的数学模型 1999(10相似文献(10条1.期刊

2、论文胡建军.刘振军.蒋维.余猛进.HU Jian-jun.LIU Zhen-jun.JIANG Wei.YU Meng-jin AMT重型车辆制动控制策略分析-重庆大学学报(自然科学版2009,32(11在对车辆制动过程进行力学分析和机械自动变速重型车辆降挡和不降挡两种制动控制策略的比较基础上,提出了在不降挡的前提下,当发动机辅助制动力矩影响行驶稳定性时分离离合器;当车速降低到发动机辅助制动力矩不影响行驶稳定性时接合离合器的控制策略.并对制动过程中分离离合器后是否再次接合离合器这2种情况下制动时的制动减速度、制动时间和制动距离进行比较分析.分析表明当发动机辅助制动力矩不影响行驶稳定性时,接合离

3、合器可明显减少制动时间和制动距离.基于全程调速发动机负载特性,优化了车辆起步过程中离合器的自动控制策略。通过控制离合器行程,将发动机转速控制在合适的范围内,并且允许发动机进入不稳定工作转速区工作,在控制冲击度在允许范围内的前提条件下,尽量减小离合器滑磨功,延长离合器片的使用寿命。建立了系统控制的参考模型,利用参考模型法,设计了控制软件,实现了对AMT的离合器自动控制,并且通过实车试验对控制策略进行了验证,取得了良好的效果。电控机械式自动变速器(AMT是在传统的固定轴式变速器和干式离合器的基础上,通过增加电控单元(ECU、传感器以及相应的执行机构实现自动变速的。由于它具有传动效率高、成本低和易制

4、造等优点,从上世纪70年代中期起,就成为自动变速器发展的一个重要方向。随着电子技术和现代控制理论在自动变速器系统中的应用,AMT技术得到了不断发展和完善,性能也有很大提高。特别是上世纪90年代中期,车载网络在车辆上的普及应用更提高了AMT系统的控制性能、减少了传感器数量和线束,为AMT的商业应用打好了基础。课题结合重庆市科技攻关项目重型车辆机械自动变速传动系统研制及产品开发以及“863”计划资助项目重型商用车机械自动变速器(AMT开发,按照重型车辆对现代AMT电控系统的要求,基于SAE J1939 CAN通信协议,把AMT电控系统作为车载CAN通信网络的一个智能节点,采用数字信号处理芯片TMS

5、320LF2407A设计开发了AMT电控系统,本研究以构建与实现网络化AMT电控系统为目标,以电控发动机(EDC7UC31和法士特变速器为研究对象,制定了相关的离合器接合与选换档控制策略,并开发了相应模块的控制程序,具体做了如下几项工作:(1通过对国内外AMT发展现状及发展趋势进行分析,提出智能化和网络化控制是AMT的发展方向;指出在AMT系统中,发动机、离合器和变速器之间存在相互关联、相互影响的关系,需要各子控制系统的相互协调配合;分析了现代AMT系统的组成部分和构建网络化AMT电控系统的基本要素。(2分析了CAN总线网络的特点、J1939协议内容以及EDC7UC31电控发动机的PGN定义,

6、制定了基于SAE J1939协议的网络化AMT智能节点PDU编码,为实现网络化AMT控制系统提供了网络控制协议标准,(3对AMT中离合器、变速器的控制进行了研究,制定相关的离合器接合与选换档控制策略,讨论了离合器模糊控制和最佳动力三参数换档规律在DSP系统中的实现过程,为系统设计和实现提供了控制依据。(4基于TI公司DSP TMS320LF2407A处理器开发智能AMT控制节点主控板、采集驱动板和设定及监控模块硬件系统;讨论了汽车控制器电磁兼容与DSP系统抗干扰设计,(5基于前面的硬件系统设计了信号采集与处理、SAE J1939通信、串口通信、离合器控制、选换档控制等系统底层软件模块,为系统集

7、成和实验奠定了坚实的基础,4.期刊论文刘振军.秦大同.胡建军重型车辆自动变速技术及发展趋势-重庆大学学报(自然科学版2003,26(10 变速操纵自动化是重型车辆动力传动系统发展的主要方向.介绍了几种型式的自动变速系统原理与特点,国外重型车辆自动变速系统的发展趋势,特别是电控机械式自动变速系统在重型车辆上的应用,并提出了对国内发展重型车辆自动变速系统的思考,分析了重型车辆电控机械式自动变速系统开发要解决的关键技术问题.目前国内重型车普遍采用多档手动机械变速器与机械式离合器,由于变速器档位多,换档操作频繁且换档操作力大,换档时需要油门踏板、离合器踏板和换档手柄协调配合动作,对驾驶操作技术要求高,

8、使驾驶员操作强度大,易疲劳,同时给行车安全性带来一定影响。若将现有手动变速车辆改为电控机械自动变速(AMT车辆,取消离合器踏板,实现离合器分离接合与换档过程的自动控制,将会降低驾驶技术难度,大大减轻驾驶操作强度,同时可提高车辆性能和技术水平。本论文接合所承担的重庆市科委科技计划重点攻关项目重型车辆机械自动变速传动系统研制及产品开发,对重型车辆离合器系统及其在起步过程中的控制进行了深入的研究,主要开展了以下几方面的研究工作: 设计开发了新型液控气助力离合器自动控制系统,以其等效物理模型为基础,建立了离合器自动控制系统数学模型,并对系统的响应特性进行了仿真分析;同时考虑到离合器自动控制系统闭环失效

9、的特殊情况,对离合器开环控制的方法进行了研究,并给出了开环条件下高速开关电磁阀占空比的求取方法; 建立了离合器起步过程中的动力学数学模型,分析了离合器的控制指标和相关性能要求,研究了车辆起步过程中离合器接合速度的控制方法,以充分体现驾驶员意图为起步控制原则,运用双层模糊控制方法建立了起步过程离合器滑磨阶段接合速度的控制模型; 分析了起步过程中发动机转速控制原理,给出了发动机数学模型,设计了发动机起步过程中电子油门控制器,在上述基础上建立了发动机转速控制模型,仿真分析了离合器起步过程发动机转速变化情况,同时分析了发动机转速发生波动时,控制系统的抗干扰能力; 建立了离合器起步过程综合控制仿真模型,

10、对车辆起步过程中的典型工况进行了仿真分析,仿真结果表明:本文建立的车辆起步过程综合控制策略将开发的离合器控制系统和制定的控制策略用于所开发AMT重型车辆，对离合器控制性能进行了车载试验分析。车载试验结果表明：本文开发的重型 车AMT离合器自动控制系统能够满足整车起步性能要求。 6.期刊论文 龚群英.秦大同.刘振军.GONG Qun-ying.QIN Da-tong.LIU Zhen-jun 基于DSP的重型车辆AMT电控系统 的设计 -机电工程2007,24(7 现代电控机械自动变速器(AMT控制系统中较多的控制参数、复杂的控制策略、较高的实时控制要求和恶劣的工作环境增加了其电子控制单元设计的

11、 难度.充分利用数字信号处理(DSP芯片TMS320LF2407A高效的运算速度以及丰富的内置功能模块单元,采用模块化的软件设计方法设计AMT控制单元,提高 了AMT控制系统的稳定性、实用性以及可升级换代的能力.按照装备机械式燃油系统柴油发动机的重型车辆对AMT的要求,设计开发了相应的电控单元. 7.学位论文 单伟 重型卡车AMT数据采集处理系统的研究与开发 2007 随着车载网络的发展以及电子技术在车辆上的应用越来越广泛，AMT 作为车载网络中一个重要环节已经成为提高车辆传动性能的一项重要技术，尤 其是在现在还有很大发展空间的重型卡车领域，其重要性更加显著。本文就是在这样一个前提下为了更好的

12、研究 AMT 技术而开发的重型车辆 AMT 数据 采集处理系统，为分析最佳自动换挡规律提供了一个平台。 本文首先简要介绍了一下课题的背景、来源以及主要研究内容和研究意义，接着针对本文的主要研究对象AMT技术以及采集系统信息的传递介质 J1939的国内外的发展现状做了阐述。然后，通过介绍AMT的特点原理深入分析了AMT系统的信息需求，提出 AMT 信息系统架构框图，并详细对各个模块 进行了分析说明。本文重点介绍了整个采集系统的组成，包括硬件设计部分和软件设计部分。硬件设计基本上沿用 AMT 系统本身ECU硬件控制，采用 DSPTMS320LF2407A作为主控芯片，并辅助以CPLD的逻辑设计功能

13、，通过各个传感器能有效的对各个模块的信息数据进行采集，文中还对数据采集的常用 电路和系统的抗干扰技术做了介绍。在软件设计方面，则是分为上位机和下位机两部分。下位机采用C语言进行编程，主要是负责整个AMT系统的信息硬 件采集控制。上位机则是利用Labview的图形化语言编程，设计PC机中的前台人机交互界面和后台数据处理程序，以实现对车辆数据的实时检测和数据分 析。此外，本文还介绍了J1939在数据采集系统中的应用，J1939作为重型车辆及机械的一个专用车载网络，为AMT与其它的车内ECU进行通讯提供了方便 可靠快速的接口，其发展潜力巨大。本文以中国重汽一辆改装HOWO为试验平台，在保证原车基本机

14、构的基础上，充分利用车上的气源，对车辆进行了机 械和电气方面的改装，基本上实现了自动换挡，对实际采得的数据进行了分析，取得了良好的试验结果。 8.学位论文 张辉 重型车电控机械式自动变速器执行机械的研究与开发 2007 AMT是一种经济型的自动变速器，在重型载货车上具有广阔的应用空间。目前，中国重型车辆装用的都是手动机械式变速器，并且形成了相当规模的 生产能力。与AT相比，AMT更适合中国汽车工业的现实，国内重型车采用AMT自动变速技术既可以保留原有的手动变速器生产线，又可大大节省用于重建 专业生产线及设备的投资，具有重要的现实意义。 在电控机械式自动变速器设计开发中，离合器和选换档执行机构的

15、设计及优化是AMT设计的重点和难点之一，其性能直接影响AMT系统的性能。本文 结合重庆市科技攻关重点项目以某重型车辆手动机械变速器为基础，进行AMT系统液压驱动执行机构的开发设计与性能研究。 本文的主要工作内容如下： 1.分析了国内外重型车自动变速技术的发展，对重型车AMT的关键技术问题及操纵系统结构进行了阐述。 2.在AMT的设计与开发中，目标之一就是使其具有良好的换档品质。因此对换挡品质的研究己成为AMT技术体系研究中的关键部分。本文对影响换档 品质的各种因素进行了系统分析。 3.分析了传动系统中离合器，变速器的特性。首先对膜片弹簧式离合器的操纵、接合及扭矩传递特性进行系统分析，给出了扭矩

16、传递公式，并制定 出离合器控制规律。然后对变速器操纵及同步器同步特性进行了分析，并对换档力进行了研究。 4.分析了AMT液压驱动系统的设计要求及结构，并针对某12档带同步器的手动变速器，在原有离合器和变速器操纵机构的基础上设计了新型的液压驱 动自动操纵机构。最后结合该机构，对操纵系统所需传感器进行了选型。 5.进行了AMT液压操纵机构的元件计算、选型及系统仿真、分析。对离合器执行机构中的电机参数及最大接合速度进行了计算分析，对执行机构在离 合器接合过程中的工作情况进行建模仿真，与实际工作情况进行了比较，验证机构工作的可行性。对换档过程中液压缸负载、工作速度进行了分析设计 ，对液压回路重要元件进

17、行了选型并对动态响应速度进行了动态分析。 9.期刊论文 王洪亮.刘海鸥.关超华.陈慧岩.Wang Hongliang.Liu Haiou.Guan Chaohua.Chen Huiyan 重型车辆 AMT换挡过程控制方法研究 -汽车工程2009,31(6 在分析了同步器式机械变速器换挡过程的基础上,结合电控液压式AMT换挡操纵机构的工作原理,提出换挡过程的控制策略.它基于对液压系统的高速 开关电磁阀的脉宽调制控制,实现了换挡过程的准确控制.通过台架试验,得到了电磁阀控制占空比与换挡力的关系.最后通过实车试验,证实了换挡控制策 略的实用性. 10.学位论文 徐峰 AMT换档执行机构装配质量控制及

18、评价 2010 随着重型车辆的发展，机械式自动变速器(AMT由于其制造成本低、结 构简单而逐渐受到各变速器及汽车厂家的重视。变速器作为车辆传动系的主要 部件，需要借助于换档执行机构来完成换档。换档执行机构的类型包括滑动齿 轮、啮合套、同步器、换档离合器和自由轮，其中同步器是汽车变速器中广泛 使用的执行元件。本文在借鉴国内外同步器性能试验台的应用成果和参考国内 外专业书籍文献的基础上，对同步器的结构和工作原理进行了较为详细的分析， 建立了换档接合过程数学模型，提出了同步器装配质量的评价指标，并在同步 器性能试验台上进行了验证。 为了建立通用的换档接合过程数学模型，采用现代设计方法学的方法，通 过分析同步器的功能元件来分析同步器的结构，找出了关键的结构参数和重要 的装配尺寸。建立的数学模型包含了同步力矩和时间、换档力和时间的关系， 还给出了同步条件和防抱死条件，并解释了产生“同步中断”现象的原因。 全面给出了同步器装配质量的评价指标。理想的同步过程为既省力而又迅 速的，即换档力和换档时间的乘积越小越好，因此利用换档冲量来评价同步器 是合理的。本文还对换档冲量的计算方法进行了探讨，并编写了部分