【導(dǎo)讀】自動變速器是現(xiàn)代車輛傳動系統(tǒng)中的重要部件。技術(shù)在國外已處于成熟發(fā)展階段，而我國技術(shù)水平相對落后。一定的設(shè)計(jì)與研究開發(fā)能力。然后計(jì)算液壓泵，蓄能器等液壓元部件的參數(shù)進(jìn)行了選型，對換擋滑閥。進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案原理圖，在仿真軟件AMESim環(huán)

　　

【正文】 ? 最大開口面積也可由下式 （ ）計(jì)算。 maxVs xA ?? （ ） 式中： ? 為面積梯度， m， 2d??? ； 2d 為閥芯臺肩直徑， m； maxVx 為最大閥芯位移， m； 當(dāng)流量小于 40 L/min 時(shí)， maxVx 的取值范圍 為 ～ mm[20]，在這里 取 maxVx = ， 則面 積梯 度 ? =。 則 閥芯 臺肩 直徑山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 2d =，取 2d =。 為了防止閥腔內(nèi) 部發(fā)生流量飽和現(xiàn)象和 滿足節(jié)流口可開條件，閥芯通道面積應(yīng)滿足下式 （ ）。 m a x2322 4)(4 Vxdd ?? ?? （ ） 式中 ， 3d 為閥芯軸直徑， m。 將上面得到的數(shù)據(jù)帶入上式，求的 3d ， 由于閥芯軸中還有控制油道，因此，閥芯軸直徑也不宜太小，取 3d =9mm。 為了閥芯的軸向限位及控制油壓具有足夠的推動力，閥芯左端臺肩直徑應(yīng)大些，取 1d =22mm。 （ 3）復(fù)位彈簧參數(shù)的確定 電磁閥要求在較小占空比，例如 10% 時(shí)，也能開啟，這就需要在較小的控制油壓的情況下，也能推動閥芯移動，此時(shí)由于控制油路及離合器油路在不斷地進(jìn)油、泄油，且泄油通道是相同的，故認(rèn)為二者之間的壓力是相等的 [2223]，一般電磁閥小占空比開啟時(shí)的輸出壓力要達(dá)到 ，根據(jù)公式 ，并忽略閥芯液動力阻尼剛度等 ，則開啟時(shí)閥芯處于平衡狀態(tài)的方程為 ： VCBAV KxSSSp ??? )( () 式中 ， vp 為控制油壓， MPa； AS 為滑閥中直徑為 1d 的面積， 2141 dSA ??；BS 為滑閥中直徑為 2d 的面積， 2241 dSA ?? ； CS 為滑閥中直徑為 3d 的面積，2341 dSC ?? ； K 為彈簧剛度， N/m； Vx 為滑閥閥芯位移， m。 假設(shè)彈簧的壓縮量為 3. 5 mm，將各參數(shù)依次代 入，解得復(fù)位 彈簧剛度為 K=，取 K=15N/mm。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 其他元部件的選型 （ 1） 過濾器 過濾器的作用是過濾掉油液中的雜質(zhì)，凈化油液，使其污染程度控制在允許范圍內(nèi)，保證液壓系統(tǒng)能夠正常工作 [24]。過濾器的工 作能力取決于濾芯的有效過濾面積 A。 410???? PQA ? ? () 式中 ， Q 為過濾器的額定流量， L/min； ? 為油的動力黏度， Pas； P? 為壓力差， Pa； ? 為濾芯材料的單位過濾能力， 2/cmL ； 線隙式濾芯 ? =10，紙質(zhì)濾芯 ? =； 12? () 式中 ， 1Q 為液壓泵的流量 。 根據(jù)上式求 得液壓泵處的過濾器流量Q=64/min，將 P? = 帶入（ ）求得 A= 2m ，選用線隙式過濾器 XU80 200? ，流量 80 min/L ，額定壓力 ，過濾精度 200 m? 。根據(jù)（ ）（ ）求得換擋滑閥處過濾器面積為 2m ,選用紙質(zhì)過濾器ZUH25 S10? ，流量 25 min/L ，額定壓力 32MPa，過濾精度 10 m? 。 （ 2） 冷卻器 液壓系統(tǒng)工作時(shí)，因液壓泵，液壓缸的容積損失和機(jī)械損失，或控制元件的壓力 損失等，全部轉(zhuǎn)化成熱量，大部分是油液和元件溫度升高 [25]。根據(jù)冷卻潤滑系統(tǒng) 的流量和壓力，選用風(fēng)冷式 ，換熱面積 2m 。 （ 3） 單向閥 液壓系統(tǒng)中單向閥使油液只能沿一個(gè)方向流動。根據(jù)冷卻潤滑系統(tǒng)部分的壓力和流量，選用 ，最高壓力 25MPa。 （ 4） 節(jié)流閥 借助改變閥口的通流面積或通道長度來改變對液流的阻力，對通過的流量起到限值作用，進(jìn)而調(diào)節(jié)流量 [26]。根據(jù)冷卻潤滑系統(tǒng)的流山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 量和壓力，選取 SRCT0350，最高壓力 25MPa。 （ 5） 溢流閥 通過對油液的溢流，使液壓系統(tǒng)保持穩(wěn)定，從 而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)壓，調(diào)壓和限壓 [26]。根據(jù)供油回路壓力和流量選取 DT02C22，額定壓力 21MPa，調(diào)壓范圍 ~。 液壓系統(tǒng)元部件型號見下表 。 表 液壓系統(tǒng)元部件型號 元部件 液壓泵 蓄能器 冷卻器 節(jié)流閥 型號 CBNF316 JSS2100 SRCT0350 元部件 過濾器 A 溢流閥 單向閥 過濾器 B 型號 XU80? 200 DT02C22 ZUH25? 10s 本章小結(jié) 本章 通過已知的參數(shù)對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件濕式離合器的壓緊力，流量等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并繪制相關(guān)的工況圖。通過計(jì)算得出的壓力和流量對蓄能器，液壓泵 等液壓元部件 進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，然后選型。 換擋電磁閥選擇先導(dǎo)式換擋電磁閥，對電磁閥的閥球直徑、油路參數(shù)的計(jì)算；換擋閥閥芯直徑、進(jìn)出油口、復(fù)位彈簧 剛度參數(shù)的計(jì)算。通過液壓系統(tǒng)的壓力和流量對各部分所需要的液壓 元部件進(jìn)行選型，最后列出液壓系統(tǒng)液壓元部件的匯總表。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 4 液壓系統(tǒng)的建模與 仿真分析 AMEsim 仿真 軟件簡介 AMESim（ Advanced Modeling Environment for performing Simulation of engineering systems） 是法國公司于 1995 年推出的基于鍵合圖的液壓機(jī)械系統(tǒng)建模、仿真及動力學(xué)分析軟件。 AMESim用戶界面采用易識別的標(biāo)準(zhǔn)圖標(biāo)和簡單直觀的多端口框圖 ， 方便用戶建立復(fù)雜系統(tǒng)及用戶所需的特定應(yīng)用實(shí)例 ， 用戶可以在這個(gè)單一平臺上建立復(fù)雜的多學(xué)科領(lǐng)域的系統(tǒng)模型 ， 并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真計(jì)算和深入分析，也可以在這個(gè)平臺上研究任何元件或系 統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能 ，操作比較方便。讓使用者可以利用其方便的、實(shí) 用的方案 ， 研究任何元件或回路的動力學(xué)特性。 例如在燃油噴射、制動系統(tǒng)、動力傳動、液壓系統(tǒng)、 機(jī)電系統(tǒng) 和冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用。面向工程應(yīng)用的定位使得 AMESim成為在汽車、液壓和航天航空工業(yè)研發(fā)部門的理想選擇。工程設(shè)計(jì)師完全可以應(yīng)用集成的一整套AMESim應(yīng)用庫來設(shè)計(jì)一個(gè)系 統(tǒng) ， 所有的這些來自不同物理領(lǐng)域的模型都是經(jīng)過嚴(yán)格的測試和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的 。 AMESim 中的 超元件功能讓 用戶可以 根據(jù)自己的意愿將幾個(gè)元件集合成 一個(gè)超元件 ,然后這個(gè)超元件就可以像普通元件一樣使用 。 此外 , AMESim內(nèi)置與 C(或 Fortran)和其它系統(tǒng)仿真軟件的接口。 用戶可以在環(huán)境中訪問任何 C 或 Fortran 程序、控制器設(shè)計(jì) 特征、優(yōu)化工具及能譜分析等工具。同時(shí)用戶還可以將一個(gè)完全非線性 子模型輸出到一個(gè)或多體軟件中去。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 液壓部分系統(tǒng)建模與 仿真 分析 壓力控制閥 模擬仿真 下圖 的模擬仿真 ，該閥控制 來自主油路的油壓進(jìn)行仿真分析。 圖 壓力控制 電磁閥 模型 根據(jù) 建立的 壓力控制 閥 模型 。為定性分析，此處輸入一個(gè)占空比變化而產(chǎn)生變化的電磁力，以此來對抗彈簧力。給其輸入一個(gè)確定的數(shù)值 ，可變節(jié)流負(fù)載設(shè)置為：前 1s 為 ，后 1 秒為 ，參數(shù)設(shè)置后運(yùn)行仿真。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 32 圖 壓力變化曲線 上圖 為 仿真結(jié)果 ， 由圖可以看出液壓油的油壓在經(jīng)過 2s 時(shí)間波動之后，趨于穩(wěn)定，并且達(dá)到 輸出足夠壓力的液壓油。 當(dāng)輸入一定壓力油之后，經(jīng)過壓力控制閥的調(diào)節(jié)之后，輸出壓力有所減小。 動態(tài)響應(yīng)是可 變節(jié)流變化時(shí)刻，輸出壓力有個(gè)震蕩，但是馬上穩(wěn)定下來，保持恒定，并且到達(dá)之前計(jì)算的油壓值。 主油路調(diào)壓閥模擬仿真 下圖 為建立的主油路調(diào)壓閥的模型圖。經(jīng)過主調(diào)壓閥出來的液壓油一部分流去變矩器和冷卻潤滑系統(tǒng)，一部分流去換擋機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。對其中流向變矩器和冷卻潤滑系統(tǒng)部分的壓力進(jìn)行仿真分析。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 圖 主油路調(diào)壓閥 模型 根據(jù)建立的主油路調(diào)壓閥模型對流向變矩器和冷卻潤滑系統(tǒng)的油壓進(jìn)行仿真分析。 參數(shù)設(shè)置后進(jìn)行運(yùn)行仿真。 圖 流向變矩器壓力變化曲線 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 34 圖 為主油路調(diào)壓閥流向變矩器和冷卻潤 滑系統(tǒng)的模擬仿真。由圖可知，壓力經(jīng)過一段時(shí)間變化之后趨于穩(wěn)定，并且達(dá)到輸出足夠壓力的液壓油。經(jīng)液壓泵輸出一定壓力的液壓油之后，經(jīng)過主調(diào)壓閥的控制調(diào)節(jié)，流向各個(gè)部 分。主調(diào)壓閥對壓力有一定的減小作用，并使液壓油油壓保持在一個(gè)穩(wěn) 值，達(dá)到變矩器和冷卻潤虎系統(tǒng)所需的油壓值，與計(jì)算相符。 換擋機(jī)構(gòu) 模擬仿真 下 圖 是建立的換擋 機(jī)構(gòu)的仿真模型，換擋機(jī)構(gòu) 模型主要由以下幾個(gè)子模塊組成 ：電磁線圈子模塊， 球閥子模塊，棒針及球閥質(zhì)量子模塊，平衡液壓力子模塊，泄油子模塊，閥芯質(zhì)量子模塊，主工作油路子模塊，彈簧子模 塊，離 合器子模塊，離合器質(zhì)量子模塊 等。 圖 換擋電磁閥模型 通過換擋電磁閥模型對換擋電磁閥進(jìn)行模擬仿真， 輸入的壓力為，復(fù)位彈簧，閥芯等 參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，參數(shù)設(shè)置后進(jìn)行運(yùn)行仿真。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 圖 壓力流量變化曲線 圖 流量變化曲線 圖 表示的為仿真結(jié)果， 由圖可以看出， 在經(jīng)歷 1s 的時(shí)間，壓力趨于穩(wěn)定并且達(dá)到預(yù)定的壓力值；流量也在規(guī)定時(shí)間內(nèi)充滿。 流向液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的液壓油需要經(jīng)過 換擋電磁閥 ，經(jīng)換擋電磁閥的調(diào)節(jié)來對控制離合器的結(jié)合和分離。由圖 可以看出 通向離合器的液壓油油壓達(dá)到計(jì)算的 數(shù)值，實(shí)現(xiàn)了 換擋滑閥換擋的功能 。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 36 章節(jié)小結(jié) 本章通過 AMEsim軟件對液壓系統(tǒng)中的壓力控制 閥、主油路調(diào)壓閥、換擋電磁閥進(jìn)行建模模擬仿真。通過對壓力控制閥， 對主油路調(diào)壓閥流經(jīng)變矩器的液壓油油壓進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證壓力的正確性；通過對 換擋機(jī)構(gòu)換擋電磁閥的仿真分析，驗(yàn)證油壓和流量計(jì)算的正確性。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 5 總結(jié)與展望 總結(jié) 我國的汽車工業(yè)起步較晚 ， 近年來 ， 汽車制造業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展期，但是我國的汽車技術(shù)和先進(jìn)國家相比仍然存在不小的差距 ， 需要加大對先進(jìn)技術(shù)的開發(fā)和研究。致力于 這個(gè)領(lǐng)域的研究人員也很缺乏 。 近年來 ， 國內(nèi)的一些高校 (吉林大學(xué) 、 同濟(jì)大學(xué)等 )在 AT 液壓系統(tǒng)的研究上做出了一定的貢獻(xiàn) ,本文也在前人的研究基礎(chǔ)上 ， 對轎車 AT 變速箱進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和功能要求，設(shè)計(jì)了液壓系統(tǒng)方案原理圖，對液壓系統(tǒng)元部件進(jìn)行了選型和參數(shù)設(shè)計(jì)，并對換擋滑閥進(jìn)行了結(jié)構(gòu)選型和參數(shù)設(shè)計(jì)，利用模塊化思想在仿真軟件 AMESim 環(huán)境下建立液壓回路的動態(tài)仿真模型 ， 通過仿真，驗(yàn)證了理論計(jì)算的正確性。 具體內(nèi)容如下： 液壓系統(tǒng)原理的設(shè)計(jì) 在掌握 轎車 AT 變速箱的液壓系統(tǒng) 原理的基礎(chǔ)上 ，明確設(shè)計(jì)要求，確定執(zhí)行元件 離合器和制動器 ，對離合器進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算，并確定液壓系統(tǒng)的四部分并進(jìn)行各部分回路的設(shè)計(jì)，最后設(shè)計(jì)出液壓系統(tǒng)原理圖。 液壓系統(tǒng)元部件的選型和參數(shù)計(jì)算 根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖 及各種液壓元件的原理分析 ，對其中的液壓泵，蓄能器 液壓元件進(jìn)行介紹、計(jì)算、選型，并對換擋滑閥進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 ，并對液壓原理圖中的元部件進(jìn)行了列表 。 液壓回路建模與仿真分析 在仿真軟件 AMEsim環(huán)境下建立液壓系統(tǒng)的 壓力控制閥模塊、主油路調(diào)壓閥模塊、 離合器換擋模塊進(jìn)行仿真分析 ，驗(yàn)證了計(jì)算正確性 。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 38 展望 這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 對轎車 AT 自動 變速箱 液壓系統(tǒng) 進(jìn)行了 設(shè)計(jì)， 因個(gè)人能力與時(shí)間等方面限制 ， 對液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 存在 考慮不足之處， 建議在以下幾個(gè)方面加強(qiáng)研究 ： （ 1） 建立完整的主油路調(diào)壓的電液比例調(diào)壓系統(tǒng) ， 進(jìn)一步優(yōu)化電液比例閥能夠讓其精確的控制結(jié)合元件結(jié)合和分離時(shí)油壓的變化，完善 自動變速器的電液比例控制的系統(tǒng)研究。 （ 2） 仿真研究和原理分析的結(jié)果停留在定性分析上，應(yīng)該達(dá)到定量測定、精確分析的要求。仿真模型的精度和參數(shù)設(shè)置的精度應(yīng)該更精確。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 39 參考文獻(xiàn) [1] 周守仁 . 自動變速箱 [M]. 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