雙離合變速器換擋動(dòng)力學(xué)及控制系統(tǒng)分析 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯(文件)
【正文】 ） 在即將接合的離合器達(dá)到其摩擦臨界點(diǎn)之前，即將分離的離合器壓力值應(yīng)該在其臨界點(diǎn)之上，這樣就可以保證扭矩傳遞的連續(xù)性，同時(shí)也避免了出現(xiàn)了動(dòng)力不穩(wěn)而使駕駛員會(huì)感到車(chē)輛動(dòng)力不足。 對(duì)于一個(gè)比較迅速的起步，滑移的扭矩會(huì)迅速下降，并且在一個(gè)很短的時(shí)間里達(dá)到離合器的接合扭矩。 這種情況導(dǎo)致了行駛過(guò)程中汽車(chē)抖動(dòng)，然而當(dāng)車(chē)輛處于運(yùn)動(dòng)模式時(shí)，這種情況就是可行的。 即將接合的離合器壓力值上升到需要達(dá)到的壓力水平，并且輸出扭矩在慣性階段開(kāi)始回升。圖 10 描述了在換擋控制中離合器的三種壓力值的具體情況。 另一方面，當(dāng)離合器受到的壓力值比最優(yōu)化壓力值小，就會(huì)觀察到一個(gè)很大的凹狀曲線，這個(gè)被稱(chēng)作“扭矩 坑”。在這個(gè)模型中，信號(hào)發(fā)生者還包括一個(gè)剎車(chē)裝置。主要目的是建造一個(gè) 完整的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)模型，并且模擬 DCT 在汽車(chē)起步，升檔和降檔過(guò)程中的工作性能。綜上可得，本文通過(guò)現(xiàn)有裝置可以完成一個(gè)對(duì) DCT 換擋特性有效而詳盡的分析說(shuō)明。 為了研究 離合器接合時(shí)機(jī)的 影響，構(gòu)建了離合器三種不同壓力值的相應(yīng)曲線，同時(shí)影響的輸出扭矩也分別作為個(gè)案進(jìn)行了研究。 圖 8 12 升檔過(guò)程的輸出扭矩圖 圖 9 雙離合器的相對(duì)角速度曲線圖 圖 10 12 換擋過(guò)程中離合器壓力曲線圖 圖 11 三種壓力值與輸出扭矩關(guān)聯(lián)曲線圖 圖 12 32 降檔過(guò)程的輸出扭矩曲線圖 7 結(jié)論 本文主 要研 究了 雙離 合器 自動(dòng)變 速器 的換 擋動(dòng) 力學(xué) 特性 。 圖 6 起步過(guò)程中輸出扭矩圖 圖 7 起步過(guò)程離合器壓力圖 32 降檔過(guò)程 實(shí)驗(yàn)?zāi)M了三檔到二檔的降檔過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖 12。紅色的壓力曲線是為了使換擋平滑而最優(yōu)化的。 輸出扭矩的變化值主要取決于離合器活塞受到的壓力。在車(chē)速大約為 20mph 時(shí)開(kāi)始換擋， 換擋過(guò)程中的輸出扭矩具體見(jiàn)圖 8。 一個(gè)最優(yōu)化的汽車(chē)起步應(yīng)該是在這兩種極端情況之間。 車(chē)輛的起步控制是通過(guò)選取離合器壓力表中的有關(guān)數(shù)值，同時(shí)應(yīng)將離合器液壓缸中的壓力值標(biāo)準(zhǔn)化。 在離合器壓力控制中需要注意兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)： （ a） 當(dāng)即將接合的離合器達(dá)到其摩擦的臨界點(diǎn)時(shí)，即將分離的離合器壓力值會(huì)達(dá)到 0。然而在扭矩階段里，速比并沒(méi)有發(fā)生改變。由輸出扭矩的性質(zhì)可以看出，離合器之間的換擋動(dòng)作由兩個(gè)階段組成：扭矩階段和慣性階段。 其中最重要有效的條件就是兩個(gè)離合器在什么時(shí)刻在原有檔位和預(yù)訂檔位輸出扭矩時(shí)，能夠流暢的傳遞扭矩。 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是與離合器接合時(shí)間有關(guān)的函數(shù)，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩隨著轉(zhuǎn)速變化而變化。在一檔的工作過(guò)程中，變速箱的輸出扭矩是一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，齒輪齒數(shù)比以及動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)的函數(shù)值。為了使換擋能快速進(jìn)行，有關(guān)離合器接合的曲線將會(huì)比一個(gè)換擋時(shí)間較長(zhǎng)的曲線陡峭。本文將每個(gè)離合器都通過(guò)圖表法建模，分別用一條上升的離合器壓力曲線和一條下降的離合器壓力曲線來(lái)代表即將接合和分離的離合器。 在Stateflow 子系統(tǒng)中安裝有脈沖發(fā)生器，這樣使得每當(dāng)檔位變化時(shí)都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖。 為了實(shí)現(xiàn)雙離合器的換擋邏輯功能，以下三點(diǎn)內(nèi)容需要注意： 1. 需要確定換檔的起始時(shí)間。 換擋控制器從不同的傳感器上接收輸入信號(hào)，傳感器包括油門(mén)開(kāi)度大小，行駛車(chē)速，齒輪所處位置，離合器接合規(guī)律，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等等。 每一個(gè)式子都可以看做是一個(gè)矩陣的元素，同時(shí)都含有在已知條件中的一個(gè)變量。 ishift表示 換擋過(guò)程中的齒輪齒數(shù)比，同時(shí)也是一個(gè)關(guān)于換擋時(shí)間的函數(shù)。 發(fā)動(dòng)機(jī) 其中， 0e? 在換擋初期發(fā)動(dòng)機(jī)角速度。在一個(gè)升檔的過(guò)程中，離合器 1 就會(huì)被放開(kāi)，同時(shí)離合器 2 就會(huì)被接合，也就是在換擋過(guò)程中兩個(gè)離合器都處于滑摩狀態(tài) 。比如處于三檔和六檔時(shí)的 Ieq可以通過(guò)分別通過(guò)以下內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算： （ 7） （ 8） （ 9） （ 10） （ 11） （ 13） （ 14） （ 15） （ 16） （ 17） （ 12） ? ?? ? ? ?piepiepieAeepieeemmmmmmoemKTTTTTTdtdICKTTTdtdI/1/1//C,????????????????????262231iIIIiIIIseqhe???? 其中， i3 和 i6 分 別表示處于在三檔和六檔時(shí)的齒輪齒數(shù)比。 ω im表示中間軸的角速度， ω o,ω w分別表示輸出軸和車(chē)輪的角速度。 Ie和 Im表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸和發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱總成塊， C1和 Cm表示輸入軸和發(fā)動(dòng)機(jī)支架的阻尼系數(shù) ， θ m,θ e以及 θ i/p分別表示發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī) 曲軸、輸入軸的角位移， ω m， ω e以及 ω i/p 分別表示發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、輸入軸的角速度。 當(dāng)在換擋過(guò)程中，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輪之間沒(méi)有直接的聯(lián)系，同時(shí)系統(tǒng)處于一個(gè)動(dòng)態(tài)的換擋狀態(tài)中，這個(gè)模型就按另一組公式進(jìn)行計(jì)算。發(fā)動(dòng)機(jī)懸置部分、輸入輸出軸被 建模成 成彈簧減震器元件來(lái)適應(yīng)其他的組成部分。 兩組想要同步的齒輪室在軸上空轉(zhuǎn)的，因此，可以將同步器認(rèn)為是一個(gè)簡(jiǎn)單的摩擦元件。 以上等式表明，在換擋過(guò)程中離合器的扭矩只取決于離合器受到的壓力和摩擦片的摩擦系數(shù)。根據(jù)離合器的參數(shù)和摩擦力特性，離合器中的扭矩可以通過(guò)以下步驟進(jìn)行計(jì)算： ??????????????? 2i2o3i3onCL RR RR32nFT ? （ 2） 其中 ? 表示離合器接合時(shí)的摩擦系數(shù)， Fn表示作用于離合器表面的常規(guī)壓力，Ro表示摩擦片的外圓直 徑 ， Ri表示摩擦片的內(nèi)圓直徑 ， n 表示摩擦片數(shù) 。發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩可以被插補(bǔ)調(diào)整，也就相當(dāng)于通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門(mén)開(kāi)度制作成一份圖表 來(lái)進(jìn)行。 3 構(gòu)件模型 DCT 系統(tǒng)包括組成元件水平上的復(fù)雜的子系統(tǒng)，比如發(fā)動(dòng)機(jī)，離合器，以及汽車(chē)道路載荷方面。 *所有的機(jī)械損失都被認(rèn)為是汽車(chē)阻力的一部分。這個(gè)仿真模型是將 輪 軸的扭矩和 車(chē)速作為輸出信號(hào)的。 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括雙離合器，傳動(dòng)齒輪組，傳動(dòng)軸 ，以及一個(gè)結(jié)合道路載荷和氣動(dòng)阻力構(gòu)建
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