雙離合變速器換擋動力學(xué)及控制系統(tǒng)分析 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯-全文預(yù)覽
【正文】 的汽車微分模型。 當(dāng)需要改變檔位時，原來接合的離合器就平穩(wěn)的分離，另一個離合器在同一時刻接合。離合器 1(CL1)與 奇數(shù)檔 相連 ，離合器 2（ CL2）偶數(shù)檔 相連 。汽車的起動和換擋過程都在試驗(yàn)中被模擬，由此來評 估變速箱的換擋品質(zhì)和證實(shí)換擋控制策略的有效性。 Matlab/Simulink 作為一個模擬平臺用作開發(fā)動力學(xué)模型和整車動力學(xué)的邏輯控制。與常規(guī) 自動 變速器已經(jīng)成熟的技術(shù)相比 ，雙離合器自動變速器的建模和控制仍然是一個全新的領(lǐng)域，并且與 DCT 設(shè)計(jì)和控制有關(guān)的技術(shù)也仍然處在發(fā)展的初級階段。 許多研究主要集中在汽車變速器的建模和控制部分，比如常規(guī)變速器 [46]，無級變速器 [7,8]和混合動力系統(tǒng) [912]。 這兩個離合器在不同的速度中會輪流工作，并且在換擋過程中，通過控制離合器的結(jié)合會使變速器的動力傳遞十分連貫。一種是只使用一個離合器，其本質(zhì)上就是在一個手動擋變速器的基礎(chǔ)上增加了控制單元，通過這樣實(shí)現(xiàn)了離合器 工作 和換擋的自動操作。而工業(yè)化生 產(chǎn)的自動擋變速器已經(jīng)被改進(jìn)為燃耗效率不高于 %。 關(guān)鍵詞： 雙離合器動變速器；自動變速器 １ 引言 近年來在汽車制造業(yè)上，提高車輛駕駛的 舒適性和燃油效率已經(jīng)成為了一個必然的趨勢。這個模型被用于研究在換擋過程中不同離合器的壓力狀況而引起的輸出轉(zhuǎn)矩變化情況。雙離合變速器換擋動力學(xué)及控制系統(tǒng)分析 Manish Kulkarni, Taehyun Shim, Yi Zhang 密歇根州迪爾伯恩大學(xué)，機(jī)械工程系， 美國 迪爾伯恩 48128 摘要 ： 雙離合變速器（ DCT）的換擋 是通過 由一個 離合器向另一個離合器在沒有摩擦干擾的情況下傳遞力矩來實(shí)現(xiàn)的，而力矩的傳遞是 由于控制 了 離合器的滑移 。 而整車的動態(tài)模型和邏輯控制是 采用 Matlab/Simulink 作為模擬平臺 。汽車 的起動和換擋過程都在試驗(yàn)中被模擬，由此來評估變速箱的換擋品質(zhì)和證實(shí)換擋控制的有效性。 手動變速器的燃油消耗效率占總體效率的 %，它是各種變速器中燃油消耗效率最高的。 現(xiàn)在對于自動變速器里的傳動結(jié)構(gòu)存在著兩種在技術(shù)上可行的設(shè)計(jì)。另外一種設(shè)計(jì)是在發(fā)動機(jī)和變速器之間使用了 一種雙離合器系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)克服了一個離合器這種設(shè)計(jì)的的缺點(diǎn)。 在汽車制造業(yè)中 ，使用分析建模的方法來實(shí)現(xiàn)動力總成系統(tǒng)的預(yù)測和分析是一種常見的方法。 這個集成系統(tǒng)模型是在一般情況下開發(fā)的代碼環(huán)境下或者在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)環(huán)境下工作的。其中，換擋的控制過程是用離合器的壓力分布作為控制信號的。 作為一個數(shù)據(jù)案例，這個模型被應(yīng)用于一輛裝有雙離合器自動變速器的汽車上來模擬在 開放性工作情況下的狀態(tài) 。在實(shí)心軸上安裝有二檔、四檔、六檔和倒檔的齒輪，而空心軸上裝有一檔、三檔和五檔的齒輪。另一個離合器就保持分離狀態(tài)，其上齒輪空轉(zhuǎn)。將發(fā)動機(jī)看做一個慣量，并且允許油門開度作為輸入來在曲軸上產(chǎn)生一個平均轉(zhuǎn)矩。離合器和同步器建模為將液壓作為控制信號的操縱摩擦元件。 *齒輪間不存在側(cè)隙。 *忽略溫度因素對動力傳動系統(tǒng)的影響?，F(xiàn)在將發(fā)動機(jī)假設(shè)為一個平均力矩的發(fā)射器，其中并不包括能量的傳送。 離合器 DCT 中的離合器 除了可以切斷發(fā)動 機(jī)和傳動裝置之間的動力連接以外，還是改變齒輪嚙合的重要元件 。 T 表示在某一行車速度離合器完全嚙合時作用在離合器上的扭矩。在換擋過程中，齒輪嚙合和同步器工作并不是同時發(fā)生的。 4 系統(tǒng)建模 雙離合器自動變速器 的動力學(xué)模型圖示見圖 2。當(dāng)汽車在某一個檔位中行駛，并且變速箱可以提供發(fā)動機(jī)與車輪之間的機(jī)械連接時，這個模型遵從于其中一組運(yùn)動公式。 檔位確定時的工作性能 發(fā)動機(jī)和輸入軸 dARLfdRRTWWVC???? ?? s inR 2A 其中， Tm表示發(fā)動機(jī) 總體 收到的扭矩， Ti/p表示輸入軸上受到的扭矩， Km和K1分別表示發(fā)動機(jī)和輸入軸的硬度系數(shù)。θ o和θ w分別表示輸出軸和車輪的角位移， Ii/p表示輸入軸的轉(zhuǎn)動慣量， TCL1和 TCL2表示雙離合器 受 到的扭矩， Tim表示傳遞一、二、三、四檔速度的中間軸 1 以及傳遞五、六、倒檔速度的中間軸 2 上受到的扭矩 ，具體可以參照圖 1 中所示。 it表示相應(yīng)的檔位傳動比。 換擋過程中的運(yùn)動公式 在換擋過程中，離合器就不會再 處于結(jié)合狀態(tài)。然而，在發(fā)動機(jī)和車輪之間平?jīng)]有機(jī)械連接 ，整個動力傳動系統(tǒng)的動力學(xué)特性是由一組方程來決定的，具體見以下內(nèi) 容。 iodd和 ieven分別表示在換擋過程中，當(dāng)前檔位和下一檔位的齒輪齒數(shù)比。比如，在一檔換成二檔時， Ieq 可以通過以下式子進(jìn)行計(jì)算： 5 換擋控制邏輯 以上得到的動力學(xué)公式都是 Simulink 平臺中仿真建模的組成部分。 圖 3 描繪了用于構(gòu)建 DCT 模型控制邏輯的決策塊部分 。在每個假設(shè)的 圖 3 決策邏輯塊 圖 22212 iIiIII sheq ??? （ 33） 圖 4 換擋規(guī)律圖 時間里，六種檔位變換的閾移速度根據(jù)當(dāng)時的油門開度進(jìn)行了計(jì)算，這六種檔位變換為 12， 21， 23， 32 一直到 56 和 65。 換擋過程中的連續(xù)動力學(xué)在 Stateflow/Simulink 平臺上進(jìn)行建模分析。如果將離合器控制不動，則離合器兩邊的結(jié)構(gòu) 都會以相同的角速度旋轉(zhuǎn)，此時 得相對角速度為 0。 離合器的接合時間比例也是其如何角速度下降為 0 速度的一個函數(shù) 。 在一檔的工作過程中，離合器 1 是完全接合的，離合器 2 是分離的 ， 2 檔齒輪已經(jīng)通過同步器 24 嚙合。 然而在換擋過程中，兩個離合器都在滑移同時都是部分接合的。 因此，在換擋過程中減少的扭矩值取決于兩個離合器的接合時機(jī)以及接合特性。 表 1 相關(guān)汽車數(shù)據(jù) 參數(shù)名稱 數(shù)值 發(fā)動機(jī) 排量 V6 整車質(zhì)量 3000kg 輪胎半徑 輪胎有效滾動半徑 差動齒輪轉(zhuǎn)動慣量 . 2m 最終傳動比 最終傳動齒輪轉(zhuǎn)動慣量 kg. 2m 變速箱檔位齒數(shù)比 一檔 ，二檔 ，三檔 ，四檔 ，五檔 ，六檔 ，倒檔 奇數(shù)檔位的轉(zhuǎn)動慣量 kg. 2m 偶數(shù)檔位的轉(zhuǎn)動 慣量 kg. 2m 發(fā)動機(jī)安裝阻尼系數(shù) 135 Nms/rad 發(fā)動機(jī)安裝彈
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