越野车辆T．C．＋AMT与AMT自动变速系统换挡品质对比分析

吴超 杜志岐 李吉元
中国北方车辆研究所车辆传动国家重点实验室,北京100072

文章摘要:液力变矩器（T．C．）和机械式自动变速器（AMT）组成了T．C．＋AMT自动变速系统，应用AMEsim软件对越野车辆T．C．＋AMT以及AMT自动变速系统进行了建模和换挡过程仿真．在分析车辆换挡过程的基础上，对T．C．＋AMT与AMT的仿真结果在换挡品质方面进行了分析比较．研究结果为T．C．＋AMT自动变速系统的深入发展提供了理论依据．
文章主题:T．C．＋AMT 换挡品质 仿真分析

文章内容：2007年第3期车辆与动力技术&;总第107期文章编号:1009—4687(2007)03—0055—05越野车辆..+与自动变速系统换挡品质对比分析吴超,杜志岐,李吉元(中国北方车辆研究所车辆传动国家重点实验室,北京,100072)摘要:液力变矩器(..)和机械式自动变速器()组成了..+自动变速系统,应用软件对越野车辆..+以及自动变速系统进行了建模和换挡过程仿真.在分析车辆换挡过程的基础上,对..+与的仿真结果在换挡品质方面进行了分析比较.研究结果为..+自动变速系统的深入发展提供了理论依据.关键词:..+;换挡品质;仿真分析中图分类号:463.221391.9文献标识码:——..+,—,—(.,,,100072,):..+(..)—().—..+.,..+...+.:..+;:众所周知,液力变矩器(简称..)具有无级连续改变转速和扭矩的能力,对外部负载有自动调节和适应性能,是液力自动变速器()的重要组成部分.由于液体传动本身有一定的减振性能,能够有效地降低尖峰载荷和扭转振动,降低冲击,从而延长了动力传动系统的使用寿命.装有液力变矩器的动力传动系统可以保证车辆修稿日期:2007—06—16作者简介:吴超(1982一),男,硕士研究生平稳起步,变速和变矩,加速迅速,均匀,柔和,提高乘坐舒适性和车辆平均行驶速度以及行驶安全性和通过性.而机械式自动变速器()则保留了手动机械变速器效率高,结构简单,易于制造,生产工艺成熟,成本低等优点,因此,在的基础上将液力变矩器与固定轴式齿轮变速箱组合将得到..+车辆与动力技术2007正自动变速系统,这样就可以避免的行星齿轮变速器结构复杂,制造加工困难,成本高等缺点以及的起步和换挡控制比较困难,冲击大的缺陷.本文将用软件对某越野车的自动变速系统进行建模和换挡过程仿真,并对..+与在换挡品质方面进行比较.1仿真模型的建立1.1越野车动力传动系统概述本文所研究的越野车动力传动系统由柴油发动机,液力变矩器(带闭锁离合器),换挡离合器,变速箱,驱动桥和驱动轮等组成.其中,变速箱由定轴式主变速箱,行星式副变速箱组成,其简图如图1所示.主变速箱有四个前进挡,一个倒挡和一个爬挡,副变速箱有高,低两个挡,两者联合组成八个挡.副变速箱行星排的太阳轮输入,行星架输出,低挡时,齿圈固定;高挡时,齿圈与行星架连接使行星排整体旋转.油图1变速箱简图1.2..+模型提供了一个系统工程设计的完整平台,使得用户可以在同一平台上建立复杂的多学科领域系统的模型,并在此基础上进行仿真计算和深入的分析.根据越野车动力传动系统的结构以及图1所示的变速箱简图,用的机械库,信号库及动力传动库,搭建越野车..+动力传动系统的模型,如图2所示.速箱主变速箱图2..+的模型图中的,分别代表爬挡和倒挡,其余的数以数据也有大量不同的定义格式.在此,发动机子字表示前进挡1至8挡.下面简单说明一下副变速模型使用的是2表格式(即由发动机转速和油门箱模型.在副变速箱中,与齿圈相连的轴(以及同开度共同决定发动机的输出扭矩),液力变矩器子步器)是一同自由转动的,而同步器左侧两个相啮模型使用4个1表格式来定义,通过的合的齿轮是固定不动的,其右侧两个齿轮是自由转表格编辑器来创建子模型的数据文件.图2中各模动的.当同步器左移时,与其相连的齿圈就被固定型的参数按照车辆的实际值进行设定.一;同,乏圈1.3模型和行星架固连在一起,此时为高挡(即直接挡=～…懦1).为了与进行换挡品质比较,还搭建了模型中,需要将发动机以及液力变矩器的稳态动力传动系统的模型,如图3所示.特性数据定义在一个可被子模型读取的特模型中各参数设定同图2一致.殊格式的码文件中.由于使用目的不同,所第3期吴超等:越野车辆..+与自动变速系统换挡品质对比分析?57?油门2车辆换挡过程分析主变速箱图3的模型2.1换挡品质及其评价指标换挡品质是指换挡过程的平顺性,即在保证动力传动系统寿命的前提下,能迅速而平稳地变速换挡.车辆换挡后是靠离合器主,从动片的滑转达到同步来完成动力传递的.在整个换挡过程中动力传动系各零部件均处于动态变化过程,换挡并非瞬时完成,对于有级变速器,其传动比变化过程会有不同程度的冲击.当冲击严重时,不仅人不能忍受,还将大大增加传动系统的动载荷.因此对车辆换挡平顺性提出了具体要求:车辆换挡过程应平稳,冲击小,不出现过高的瞬时加速度或减速度,以减少传动系的冲击和保证乘坐的舒适性.换挡过程是发动机,离合器以及变速箱综合控制的过程,要求三者协调动作来减少冲击,降低噪声和保证离合器的使用寿命,从而提高换挡品质.一般来说,整个换挡过程包括以下五个阶段(以升挡为例,如图4所示):①换挡前原挡位行驶阶段();②减小油门和分离离合器阶段();③摘挡至空挡及选换挡阶段();④结合离合器和加油门阶段();⑤新挡位行驶阶段.要时间图4换挡过程示意图由于换挡阶段离合器处于分离状态,并且换挡同步过程本身产生的冲击很小,因此换挡阶段所产生的冲击对整车的行驶平稳性影响很小.真正影响车辆行驶平稳性的是离合器结合阶段产生的冲击.对离合器结合过程常采用冲击度和滑摩功.来进行评价.冲击度是以车辆加速度的变化率来表征的,即:<>0叼…一.¨其中如为主减速器传动比;为变速器传动比;叼为传递效率;为离合器输出扭矩;为车辆旋转质量换算系数;为车辆质量;为车轮半径;为常数.式(1)表明,离合器输出扭矩的变化率(/)越大,则换挡冲击越大,故较好反映了换挡过程的动力学本质.我国推荐冲击度最佳值为:[]=17.64/,因此,建立离合器在结合过程中的约束条件:[].(2)换挡过程中离合器的滑摩功为:一2.4.=.(一)+(2一).3(3)其中.为离合器从动盘转速;为换挡前后发动机转速;,2,3,为离合器开始滑转,完全分离,开始结合,完全结合时刻.从式(3)可以看出滑摩功的大小与接合过程的时间长短有关,接合过程长,滑摩功大,接合过程短,滑摩功小.滑摩功越小,车辆的功率损失越小,离合器的温升越低,离合器的摩损越小;滑摩功越大,车辆的功