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山东科技大学学士学位论文I摘 要自动变速器(AT)是现代车辆传动系统中的重要部件。汽车自动变速器技术在国外已处于成熟发展阶段,而我国技术水平相对落后。国内的自动变速器主要以进口为主,国内的自动变速器技术,尤其是自动变速器液压系统的开发设计能力与国外技术相比有一定差距,缺乏在自动变速器液压系统上一定的设计与研究开发能力。本文基于自动变速箱液压系统的工作原理,对轿车 AT 变速箱进行了液压系统方案设计,以液压系统功能要求作为依据,经理论计算得到执行元件离合器的参数,确定工况图分析液压系统的四个部分绘制出液压系统原理图。然后计算液压泵,蓄能器等液压元部件的参数进行了选型,对换挡滑阀进行了设计计算。根据液压系统设计方案原理图,在仿真软件 AMESim 环境下建立了液压系统中部分阀的仿真模型并进行仿真分析,验证了计算的正确性。关键词:自动变速器;液压系统;换挡滑阀;仿真分析山东科技大学学士学位论文IIAbstractAutomatic transmission (AT) is an important part of modern vehicle transmission system. Automatic transmission technology has been in the mature stage of development in foreign countries, and Chinese technical level is relatively backward. Domestic automatic transmission mainly to import the main domestic automatic transmission technology, especially automatic transmission hydraulic system development and design capabilities compared with foreign technology has a certain gap, the lack of automatic transmission in the hydraulic system on a certain design and research and development capabilities.Based on the working principle of the automatic transmission hydraulic system, the design of the hydraulic system of the AT gearbox is carried out. Based on the hydraulic system functional requirements, the parameters of the actuator clutch are calculated and the parameters of the hydraulic system are determined. Part of the hydraulic system to draw a schematic diagram. And then calculate the hydraulic pump, accumulator and other hydraulic components of the parameters were selected, the shift valve was designed and calculated. According to the schematic diagram of the hydraulic system design scheme, the simulation model of the partial valve in the hydraulic system is established under the simulation software AMESim and the simulation analysis is carried out to verify the correctness of the calculation.Keywords: Automatic transmission;Hydraulic system;Shift slide valve;Simulation analysis山东科技大学学士学位论文III目录摘 要 .IAbstract.II1 绪 论 .11.1 研究背景及意义 .21.2 自动变速器的液压系统研究现状 .31.3 本文研究的主要内容 .62 AT 变速器液压系统的方案设计 .82.1 AT 液压系统设计要求 .82.2 供油调压和流量控制系统 .102.3 换挡操纵液压系统 .112.4 换挡品质控制系统 .122.5 冷却和润滑系统 .142.6 液压系统原理图 .142.7 本章小结 .153 液压系统元部件的参数计算和选型 .163.1 换挡执行元件湿式离合器 .163.1.1 湿式换挡离合器各挡位压紧力计算 .163.1.2 湿式换挡离合器中流量的计算 .183.1.3 执行元件湿式离合器工况图 .183.2 换挡执行元件制动器参数计算 .193.3 液压泵的计算选型 .213.4 蓄能器的计算选型 .223.5 换挡滑阀的设计 .233.5.1 换挡滑阀的概述 .23山东科技大学学士学位论文IV3.5.2 电磁阀控制油路参数确定 .243.5.3 换挡阀相关参数确定 .253.6 其他元部件的选型 .283.7 本章小结 .294 液压系统的建模与仿真分析 .304.1 AMEsim 仿真软件简介 .304.2 液压部分系统建模与仿真分析 .314.2.1 压力控制阀模拟仿真 .314.2.2 主油路调压阀模拟仿真 .324.2.3 换挡机构模拟仿真 .344.3 章节小结 .365 总结与展望 .375.1 总结 .375.2 展望 .38参考文献 .39致 谢 .41附 录 .42山东科技大学学士学位论文11 绪 论汽车变速器的目的是传递动力,并在动力的传递过程中改变传动比,扩大驱动轮转矩和转速的变化范围,以适应经常变化的行驶条件。通过人工操作的变速器在换档时转速变化突然,容易使发动机处于非稳态工况下,致使汽车排出的有害物质多,污染较严重,为了保证发动机在行驶过程中处于良好的工作状态,自动变速器的使用起了重要作用,这不仅有利于减轻驾驶员的体力消耗和提高驾驶与乘坐的舒适性,而且也减少污染,保护环境 1-2。自动变速器(AT ,Auto Transmission),主要由液力变矩器、液压操纵控制系统和行星齿轮机构等三个基本部分构成。自动变速器一般通过在液压作用力的传递及行星齿轮组结合和分离两者之间作用变换的方式来实现改变速度和改变扭矩的目的。与传统的手动变速器之间的比较,虽然自动变速器在结构上较为复杂,但是在使用上变得非常简便。对于手动变速箱来说,它实现换挡的方式是通过选择不同的齿轮组的组合;但是对于自动变速箱为了实现改变速度和改变扭矩的功能是利用液压作用力传递控制离合器、制动器以及单向离合器的结合和分离来选择行星齿轮的组合方式 3。在微机技术和电子技术的发展下,从 60 年代末期开始,采用电子技术控制的液压操纵系统慢慢出现。1969 年,法国的雷诺公司在 R16TA 轿车上第一个装用了电子控制的液压换档系统。70 年代之后,电子控制技术发展逐步实用化。80 年代初,在轿车上已经开始使用装有电子控制闭锁离合器的四档自动变速器,80 年代后期,推广了对换档期间发动机转矩进行控制的电子技术。90 年代,世界上很多汽车公司相继开发了智能型电子控制系统,把模糊控制,自学习和自适应等理论逐渐运用到自动变速器的控制系统中。山东科技大学学士学位论文2电子控制的自动变速器液压操纵系统按其功能不同可分为四个部分:供油调压和流量控制系统,换档操纵系统,换档品质控制系统和变矩器闭锁及润滑冷却系统 4。电子控制自动变速器具有以下优点:1)结构简单,适应性较强,因为采用电子技术控制,拆卸了许多液压阀,使系统变得简单;如果换档规律改变,只需改变部分电子元件的规格型号或改变局部线路就能达到目的要求。2)可以根据发动机工况,外界阻力和行驶情况的变化进行精确的换档点控制,换挡控制精度高,同时可按驾驶者意愿实现多种换档规律控制。3)可以实现精确的换档品质控制。1.1 研究背景及意义自动变速器可以根据汽车行驶的需求自动实现变速匹配,其优点就是简化操作,提高车辆的驾驶性能。电液自动变速器(Electro-hydraulic Automatic Transmission)是自动变速技术的一种。AT 连接发动机与传动轴,可以在车辆行驶的过程中自动换档。相比于传统手动变速器(Manual Transmission),驾驶员在驾驶装备 AT 的车辆时,不需要进行换档操作,减轻驾驶负担。虽然无级变速器(CVT),双离合变速器(DCT)逐步成熟并走向市场,AT 因为长期以来的技术积累、成本优势,以及电控技术的发展,仍然有较大的发展空间 5。机械式传动系统和自动变速传动系统是目前国内外汽车传动系的两种重要,最常用的传动形式,而且也是汽车的关键系统之一。国内的机械式变速器己基本具备科技研发能力,而自动变速器则是以进口为主,国内的自动变速器技术,尤其是自动变速器液压操纵系统的开发设计能力与国外技术相比差距较大。山东科技大学学士学位论文3变速器对车辆来说是不可缺少的重要元部件,自动换档是由变速器传感器检测出工况信号,并进行分析判断,然后发出换档指令进行控制操纵换档,从而使得驾驶操作简单易行。自动变速器的自动控制操纵有利于驾驶员安全行驶,并使换挡过程中速度改变变得平顺,从而提高了汽车的加速性能和舒适性。传动系统变速的自动化是目前车辆积极向前发展的高级阶段,是当今迫切需要开发与推广的重要技术,而自动变速器的换档操纵控制和换档品质控制都是通过液压系统来完成的,液压系统的优点有传动平稳,调速范围大;液压元件质量轻,惯性矩小,变速性能好;有润滑作用,延长液压元件的使用寿命,易于实现自动过载保护等。液压系统是自动变速器的核心,也是研究的重点和难点。国内(工厂 研究所 大学)对于自动变速器液压系统的研究不多,由于自动变速器液压系统非常复杂,控制阀体由印刷油路和大量的阀组成,分析一个系统需花费大量的精力,并且不是很规范,缺少液压系统的分析方法,阻碍了工厂的技术人员对自动变速器技术的消化吸收,而且查阅的主要参考文献是过去老师研究的成果,国外的论文,以及各种变速器的修理说明书。而当今正处于国内变速器由手动变为自动的好时机,研究自动变速器液压系统具有重要的现实意义和实用价值。有鉴于此,本论文选择 AT 的液压控制系统作为研究对象。通过这个项目的研究,把有关课题(机械原理、机械设计、液力传动、汽车构造、CAD 技术)中获得的理论知识在实际中综合地加以利用,使这些知识得到巩固与发展,使理论知识与生活密切地结合起来。了解并掌握轿车 AT 液压系统的设计开发流程;提高查阅资料、应用工具、知识运用以及对相关的标准认知的能力,为以后的工作打下良好的基础。1.2 自动变速器的液压系统研究现状液压控制系统是自动变速器的核心主要部分,主要作用是提供具有一山东科技大学学士学位论文4定压力、足够流量、合适温度的液压油,直接关系到自动变速器的性能。自上世纪自动变速器诞生以来,有非常多的研究人员对其液压控制系统进行了不懈的研究和探索,并且取得了相当显著的成果。(1)国外研究现状自上世纪 40 年代第一台全液压自动变速器在美国 GM 公司诞生以来,到现在为止的 70 来年中,人们就对其液压控制系统的探求和研究一直进行着。60 年代之后,电子控制技术开始运用在自动变速器上,这致使研究人员的思维方式产生了极大变革,很多设想从而变成现实。从 80 年代以来,随着科技发展的飞速进步,自动变速器的技术进入了一个全新的阶段,大量自动变速器的专业工厂和专业化的生产公司都已成立了。美国、日本、德国等世界各有名气的大公司,如美国的阿利森(ALLISON)、日本的丰田、德国的 ZF 等都对自动变速器液压系统及控制油路系统进行了深入研究探索,在其中美国克莱斯勒(CHRYSLER)汽车公司对液压控制部分中阀体工作特性研究成果显著,通过对主压调节阀和变矩器压力控制阀的特性分析,根据分析的结果,该公司对主压力调节阀及压力控制阀进行了优化改进。目前,国外对自动变速器控制系统的研究已经非常成熟,现在主要工作集中在优化换挡品质和开发换挡策略上。90 年代初,H Suzuki 和NNarumi 对变速器控制的发展趋势进行了预测,他们预测认为未来数十年车辆传动系统控制的发展方向将是离合器闭锁控制和换挡优化控制方面的研究。德国 REXROTH 公司和美国 MOOG 公司现在已经掌握三级电液伺服阀的生产技术,该三级电液伺服阀优点是响应高、流量大。该产品已经系列化和标准化,主要用在振动试验台、六自由度运动模拟器以及负载加载器等等高性能设备上。GamalAhmed Elnashar 博士由选定的模糊逻辑网络权值进行了计算机仿真分析研究,由此建立了比较全面的车辆模糊控制器和自动变速神经网络。山东科技大学学士学位论文5Yasushi Narita 等人对液力机械传动变速器进行了选挡控制探究,该项研究主要是运用模糊控制理论,取得了预期的成果。塞维利亚大学通过对压力平衡微流控阀的结构设计和流体分析,对液压控制阀的发展与优化做出比较大贡献,而且该项研究在实际生产生活中也得到了广泛应用,实践意义比较大。Yasunori Ohkura 等研究人员为了使换挡过程更加平顺,通过改造垃圾车换挡执行机构(该车装有电液控制阀),从而更加精确控制离合器的接合作用力,改善了换挡品质,达到了预期效果 6。(2)国内研究现状我国最早对自动变速器的开发研究,是六十年代安装在红旗 CA770 轿车上的液力机械式自动变速器。在这之后对国产轿车自动变速器的研发几乎是一片空白。直到九十年代以来,上海通用汽车公司生产的“别克” 轿车上第一个装备了较先进的电子控制技术自动变速器 4T65E,随后大众的“帕萨特”轿车及“捷达王” ,广州本田雅阁轿车、东风神龙富康汽车等纷纷装配自动变速器,但是其自动变速器的生产线及其主要零部件仍然要依靠进口。民营企业和科机研究院校是中国自主创新研发自动变速器的中坚力量,他们通过艰苦奋斗,克服重重困难,最终取得了重大突破。以民营企业吉利汽车公司为代表,在经过数万次的测试及有关部门鉴定通过之后,吉利汽车公司正式批量生产 JL-Z 系列的自动变速箱,首先实现了国产自动变速器的量产,这也是我国第一款完全具备自主知识产权的自动变速器。近年来,诸多科机研究院校在自动变速器液压操纵控制系统方面的研究也取得较大的成果。尤其以吉林大学、同济大学为代表的科研高校,通过积极与优秀企业协同合作,优势互补,对自动变速器液压操纵控制系统及系统元件进行了系统的分析研究,并且取得令人瞩目的研究成果。同济山东科技大学学士学位论文6大学的黄宗益教授与上海大众汽车公

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