【摘要】：變速器是汽車的關鍵部件,在常規(guī)動力、混合動力及純電動汽車中均發(fā)揮了至關重要的作用。長久以來,自動變速器始終處于汽車技術創(chuàng)新的最前沿,從早期的三/四擋AT、五擋AMT,發(fā)展到現(xiàn)在的九/十擋AT、七/八擋DCT,自動變速器的發(fā)展極大地推動了汽車技術進步。本文提出了一種采用摩擦離合器和超越離合器配合換擋的離合-超越自動變速器(Clutch and Overrunning Clutch Transmission,簡稱COT),運用系統(tǒng)動力學方法,建立了傳動系模型,分析了變速器的換擋特性,提出了換擋控制策略,進行了仿真計算和臺架試驗研究。具體工作如下:首先,開展了CST類自動變速器的結構方案研究。為減少自動變速器中摩擦離合器的數(shù)量,提出了基于知識網絡和TRIZ理論的知識創(chuàng)新方法,將該方法應用于自動變速器結構知識創(chuàng)新中,產生了一類僅采用一個摩擦離合器實現(xiàn)全部擋位無動力中斷換擋的自動變速器——CST(Clutch and Mechanical Switch Transmission)。CST分為兩個子類:采用離合-超越方式換擋的COT和采用離合-牙嵌方式換擋的CDT(Clutch and Dog Clutch Transmission)。通過對四種形式的CST進行結構布置及部分關鍵零部件的三維結構建模,說明CST具有成為自動變速產品的結構可行性。其次,進行了COT換擋過程的動力學特性分析。以COT機構原型為研究對象,建立了傳動系動力學模型,推導了變速器升擋和降擋過程的動力學方程,建立了發(fā)動機的轉矩計算模型、濕式離合器的轉矩計算模型、超越離合器的轉矩計算模型及整車阻力矩的計算模型。運用AMEsim軟件搭建了整車動力學仿真模型,進行了升擋和降擋仿真計算。在仿真研究的基礎上,進一步分析了這種變速器換擋時的動力學基本特性,進而得到了這種變速器的換擋共同特征,即換擋時無動力中斷、換擋迅速和換擋時存在轉矩沖擊。然后,進行了超越離合器接合沖擊的計算方法研究。針對COT降擋過程中超越離合器自動接合會對系統(tǒng)帶來轉矩沖擊的問題,采用超越離合器-超越離合器換擋試驗臺進行了臺架試驗。運用牛頓力學方法分階段建立被測對象的動力學模型,運用顯式動力學有限元方法獲得超越離合器接合產生的沖擊激勵,將超越離合器接合產生的激勵和傳動系輸入轉矩的激勵疊加,計算得到變速器輸出端的轉矩和轉速響應,并與實測值進行對比。理論和試驗結果共同顯示,輸入轉矩一定的情況下,輸入轉速對超越離合器接合沖擊大小沒有影響,輸入轉速只對傳動系轉矩變化率和換擋時間產生影響。再后,進行了COT的換擋控制研究。搭建了變速器控制器的整體架構,進行了控制策略底層、中層和上層的三個層級劃分。分析了COT換擋過程的關鍵控制問題,以換擋特性分析結果為基礎,制定了COT升擋和降擋控制策略。仿真結果顯示,升擋與降擋控制策略均使得換擋沖擊度絕對值下降到10 ms-3以內,與未加控制時的仿真結果(升擋15.5 ms-3,降擋24.8 ms-3)相比,換擋品質有明顯改善。進一步,在對換擋過程狀態(tài)方程進行了正則化線性處理的基礎上,采用模糊滑模變結構控制方法開發(fā)了換擋控制器,并進行了模糊滑模變控制方法與PID控制方法的對比仿真。仿真結果顯示,模糊滑模變結構控制具有更高的控制精度及更好的抗干擾能力。最后,開展了COT的臺架試驗研究。搭建了用于驗證COT換擋特性及換擋控制的兩擋試驗臺架,進行了升降擋試驗。試驗結果顯示,升擋時間為0.7 s,驅動降擋時間為0.5 s,說明COT換擋迅速,與前述換擋特性研究結果吻合。升擋與降擋控制試驗結果分別比未施加控制時的傳動系轉矩沖擊降低了72.2%和76.2%,說明換擋控制策略有效。論文的研究工作為COT的推廣應用做了技術準備,為自動變速器行業(yè)提供了新的自動變速器形式,也為更多新型自動變速器的產生提供了完整的理論參考。
[Abstract]:Transmission is the key component of the car, which plays a vital role in conventional power, hybrid and pure electric vehicles. For a long time, the automatic transmission has always been in the forefront of automotive technology innovation, from the early three / four block AT, five block AMT, to the present nine / ten block AT, seven / eight block DCT, and the development of automatic transmission is great. In this paper, a kind of Clutch and Overrunning Clutch Transmission (COT) is put forward by using friction clutch and overrunning clutch, and the system dynamics method is used to establish the transmission model. The shift characteristic of the transmission is analyzed and the shift control is put forward. The strategy, simulation calculation and bench test are carried out. The specific work is as follows: first, the structure scheme of CST type automatic transmission is studied. In order to reduce the number of friction clutch in automatic transmission, a knowledge innovation method based on knowledge network and TRIZ theory is put forward, and this method is applied to the knowledge innovation of automatic transmission. A kind of automatic transmission, CST (Clutch and Mechanical Switch Transmission).CST, is divided into two subclasses: COT with outlier transcendent mode and CDT (Clutch and Dog) by outlier mode (Clutch and Dog). The structure layout of the four forms of CST and the three-dimensional structure modeling of some key parts show that CST has the structure feasibility of becoming the automatic transmission. Secondly, the dynamic characteristics of the COT shift process are analyzed. The dynamic model of the transmission system is established with the prototype of the COT mechanism, and the lifting gear and the drop of the transmission are derived. The dynamic equation of the process, the torque calculation model of the engine, the torque calculation model of the wet clutch, the torque calculation model of the overrunning clutch and the calculation model of the resistance moment of the whole vehicle are set up. The simulation model of the whole vehicle dynamics is built with the AMEsim software, and the simulation calculation of the lifting and reducing gear is carried out. On the basis of the simulation research, the simulation of the engine is carried out. The basic dynamic characteristics of the gearshift are analyzed in one step, and then the common characteristics of the gear shift are obtained, that is, no power interruption, rapid shift and torque impact when shifting. Then, the calculation method of the joint impact of the overrunning clutch is carried out. In the process of COT falling gear, the overrunning clutch is automatic. The joint will bring the torque impact to the system, and use the overrunning clutch and overrunning clutch shift test bench to carry out the bench test. Using the Newton mechanics method, the dynamic model of the measured object is set up by the Newton mechanics method. The dynamic finite element method is used to get the shock excitation of the overrunning clutch joining, and the overrunning clutch is joined together. The generated excitation and drive system input torque excitation superposition, calculated the torque and speed response of the transmission output end, and compared with the measured values. Theory and test results show that the input speed has no effect on the engagement impact of the overrunning clutch when the input torque is certain, and the input speed is only to the transmission torque. The change rate and shift time have an impact. Then, the shift control of COT is studied. The overall architecture of the transmission controller is built. Three levels of the control strategy, the middle layer and the upper layer are divided. The key control problems of the COT shift process are analyzed. Based on the analysis results of the shift characteristics, the COT lifting and reducing control is formulated. The simulation results show that the control strategy of lifting and falling gear decreases the absolute value of the shift impact to less than 10 MS-3, and the shift quality is obviously improved compared with the simulation results (15.5 MS-3 and 24.8 MS-3) without control. The shift controller is developed with fuzzy sliding mode variable structure control method, and the comparison simulation between fuzzy sliding mode control method and PID control method is carried out. The simulation results show that the fuzzy sliding mode variable structure control has higher control precision and better anti-interference ability. Finally, the platform test research of COT is carried out. The model is used to verify the CO. The T shift characteristic and the shift control two gear test bench have carried out the lifting and lifting test. The test results show that the lifting gear time is 0.7 s and the drive down time is 0.5 s, which indicates that the COT shift is rapid, which is in accordance with the previous shift characteristic research results. The test results of the lifting gear and the gear reduction control are reduced by 72 respectively than that of the transmission system without the control. .2% and 76.2% show that the shift control strategy is effective. The research work of this paper makes technical preparation for the popularization and application of COT. It provides a new form of automatic transmission for the automatic transmission industry, and provides a complete theoretical reference for the production of more new automatic transmission.
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.2

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;全機械自動變速器[J];技術與市場;2000年07期

2 袁建國;轎車用自動變速器的發(fā)展分析及應用研究[J];汽車研究與開發(fā);2000年01期

3 疏澤民;不可忽視自動變速器的檢查[J];現(xiàn)代交通管理;2000年02期

4 梁科;轎車自動變速器的分類及其操縱[J];云南交通科技;2000年03期

5 梁科;轎車自動變速器的類型及其使用[J];中南汽車運輸;2000年02期

6 李樹芳 ,呂紀平;由油液顏色看自動變速器的隱性故障[J];交通與運輸;2000年05期

7 王生玉;自動變速器的正確使用[J];汽車與配件;2000年04期

8 黃雪梅;;捷達都市先鋒轎車自動變速器的使用維護[J];汽車維護與修理;2000年08期

9 葛安林;自動變速器(一)──自動變速器綜述[J];汽車技術;2001年05期

10 安世佳;自動變速器的使用方法[J];汽車電器;2001年05期

相關會議論文 前10條

1 王洋;鄭暉;王育欣;;自動變速器發(fā)展情況及前景[A];科學發(fā)展與社會責任（A卷）——第五屆沈陽科學學術年會文集[C];2008年

2 宋保林;張弘韜;張義國;;淺談自動變速器在城市客車上的使用[A];河南省汽車工程學會第二屆科研學術研討會論文集[C];2005年

3 高洪;高揚;;自動變速器變速齒輪機構結構設計與三維建模[A];蕪湖高端裝備制造業(yè)創(chuàng)新與發(fā)展論壇——2012年安徽省科協(xié)年會蕪湖分會場論文集[C];2012年

4 馬超圣;;對阿里森自動變速器換檔規(guī)律的研究[A];四川省汽車工程學會第一屆二次年會論文集[C];1991年

5 董炳武;;汽車CVT技術[A];福建省科協(xié)第五屆學術年會數(shù)字化制造及其它先進制造技術專題學術年會論文集[C];2005年

6 申寶武;陳惠卿;楊華;;自動變速器與自動傳動液[A];中國汽車工程學會燃料與潤滑油分會第11屆年會論文集[C];2004年

7 曾潔;張麗艷;李桂林;;車用自動變速器檢測實驗裝置的解決方案[A];第25屆中國控制會議論文集（中冊）[C];2006年

8 徐靖海;陳真;胡寧;;基于AMESim軟件的自動變速器元件故障模式和影響分析[A];2007年全國失效分析學術會議論文集[C];2007年

9 肖海斌;方明霞;;無級自動變速器(CVT)的發(fā)展綜述[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

10 梁建平;張明旭;;AMT在SUV車型上搭載的可行性分析[A];第七屆河南省汽車工程科技學術研討會論文集[C];2010年

相關重要報紙文章 前10條

1 龔曉;吉利自動變速器科技成果通過鑒定[N];中國工業(yè)報;2006年

2 本報記者　 陳建輝;徐濱寬：選擇創(chuàng)新不后悔[N];經濟日報;2006年

3 記者　何開余 通訊員　龔曉;吉利自動變速器順利通過出口標準檢測[N];寧波日報;2006年

4 張躍 朱冰倩;吉利：給轎車裝上中國血統(tǒng)的自動變速器[N];寧波日報;2006年

5 王冀;自動變速器 何時不再依賴進口[N];人民日報;2007年

6 辛華;自動變速器市場潛力巨大[N];中國貿易報;2008年

7 記者孔麗頻;吉利汽車成功收購全球第二大自動變速器公司[N];中國改革報;2009年

8 記者 遲明霞;國產自動變速器生產開辟新局面[N];中華工商時報;2009年

9 海燕;國產首臺自主知識產權高端自動變速器問世[N];中國貿易報;2009年

10 紅霞;首臺自主產權高端自動變速器問世[N];中國企業(yè)報;2009年

相關博士學位論文 前5條

1 楊勇;COT式自動變速器及其換擋特性與控制研究[D];華南理工大學;2016年

2 鄭磊;自動變速器的建模與仿真技術研究[D];吉林大學;2011年

3 魏英俊;新型車用功率分流式自動變速器的研究[D];南京理工大學;2005年

4 劉文光;商用汽車電控機械自動變速器智能控制技術研究[D];江蘇大學;2010年

5 陳清洪;AMT/DCT自動變速器通用開發(fā)平臺關鍵技術研究[D];重慶大學;2010年

相關碩士學位論文 前10條

1 陳曉暉;自動變速器檢測試驗臺設計與研究[D];山東大學;2005年

2 尹鵬飛;電動汽車兩檔自動變速器設計與仿真分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 劉海亮;拖拉機雙離合器自動變速器換擋特性研究[D];河南科技大學;2015年

4 章俊杰;基于HCS12芯片的雙離合自動變速器控制系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2015年

5 齊忠志;自動變速器檢測試驗臺設計與研制[D];華南理工大學;2015年

6 孫勝登;電動汽車機械自動變速器控制策略優(yōu)化[D];浙江工業(yè)大學;2015年

7 黃浩秋;基于邏輯分析法的自動變速器電液控制系統(tǒng)分析及換擋規(guī)律研究[D];北京理工大學;2015年

8 張小冬;基于計算機的自動變速器故障診斷方法的研究[D];上海工程技術大學;2016年

9 梁文標;電動汽車用雙速自動變速器的設計與開發(fā)[D];華南理工大學;2016年

10 王國健;基于IE理論的自動變速器檢測維修過程優(yōu)化研究[D];吉林農業(yè)大學;2016年

，

本文編號：2140543