110120310-杨晓彬-开题报告.doc

哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）开题报告 本科毕业论文（设计）开 题 报 告论文题目 HB1027机械自动变速器设计 班 级 1101203 姓 名 杨晓彬 院（系） 汽车工程学院 导 师 刘涛 开题时间 2015年1月7 日 - 16 -1.课题研究的目的和意义1.1机械自动变速器简介机械自动变速器（Automated Mechanical Transmission. AMT）是对传统平行轴式手动变速器和干式离合器加装电控执行机构和传感器进而实现电控化升级的。其应用电控技术，通过控制器（Transmission Control Unit. TCU）对离合器、变速器等相关部件进行控制，取代原来手动操作的离合器分和及变速器的选、换挡动作 ，最终实现车辆起步和换挡过程的智能化自动控制1。1.2课题的意义由于AMT改装自传统手动变速器，其仍具有传统手动变速器生产成本低、性价比较高、传动效率高、燃料经济性好、结构紧凑、维护简单等优点，而且相比液力自动变速器、双离合器自动变速器、无极变速器等其他形式的自动变速器 ，AMT制造相对容易、生产继承性好。因此电控机械式自动变速器（AMT）是当今世界最具竞争力的自动变速器，具有广阔的市场前景，尤其在商用车市场、特别是重型商用车领域2。另外目前我国商用车变速器以手动机械变速器为主，在平行轴式机械变速器领域有着非常雄厚的产业基础，其升级为机械式自动变速器的产业成本很低。考虑到国内变速器行业的技术实力和产业现状。可以说AMT是现阶段最符合国情的商用车尤其是重型商用车自动变速器，目前日益受到国内变速器行业的重视和青睐，具有极为广阔的应用前景3 。2国内外研究现状2.1国外研究现状早在20世纪60年代,欧洲的一些汽车公司就开始了AMT技术的研究工作,20世纪80年代开发出第一代AMT产品,并首先装配在重型车辆上进行尝试。AMT技术的日益成熟,使车辆在复杂多变条件下的换挡品质和起步性能进一步提高。AMT换挡不平稳、噪声比较大和舒适性差的缺陷得到解决,应用AMT技术的重型汽车越来越受到好评,装配AMT的车型不断增多。改装成本不断降低,达到了用户可以接受的程度,市场对AMT的需求开始增加。从20世纪90年代开始,美国、德国生产的一些重型汽车开始使用AMT。目前,AMT在美国和欧洲已实现了商品化,重型汽车上装配AMT的比例正在逐步增加。据预测,到2008年,欧洲近50%的MT将被AMT取代,部分AT市场也会被AMT占据。因此,近年来世界各重型汽车生产企业都在努力开发新一代的AMT产品。这些AMT产品在结构上大同小异,都是在原定轴式机械变速器的基础上加装替代人工手动换挡的电子控制操纵机构,但由于设计理念的不同,其性能有所差异。比较典型的AMT产品是德国ZF公司推出的很有发展前途的ZF-AS Tronic系统,它代表了当前AMT的发展水平。世界著名重型汽车公司的AMT产品及主要特点产品名称生产商变速器特点：1.Stralis牵引车IVECO(意大利)AS-Tronic 16挡(德国ZF)无离合器踏板和同步器,比手动变速器轻70 kg;离合器寿命80万km。2.TG-A(510HP)牵引车MAN(德国)Tipmatic 12挡无离合器踏板和同步器,比手动变速器轻50 kg;离合器寿命60万km;用转换开关控制前进或倒驶。3.FM和FH系列载货车VOLVO(瑞典)自行研制的“”型 -Shift无离合器踏板和同步器;可为用户提供基本型、节油型、舒适型和综合型车;特别设计了快速挡转换到慢速挡或倒挡程序。4.P114GA牵引车Scania(瑞典)自行研制的Opticruise 12挡有离合器踏板和同步器,可自动、手动模式转换;设有山路行驶工况程序。5.Actros牵引车和自卸车Mercedes(德国)EAS 12挡或16挡(德国)有离合器踏板和同步器,离合器踏板可折叠;电控系统完善,充分考虑了各种工况。6.Sprinter商用车BENZ(德国)Sprintshift(德国BENZ)手、自动两种模式;任何时候都可切换到手动模式;有坡道辅助起步功能。7.Freightliner集装箱货运列车和Peterbilt货车Eaton(美国)Eaton Fuller- AutoShift6挡(美国Eaton)只在起步和停车时使用离合器;有自动行驶和保持模式两种,可减少循环换挡;传动系集成惯性制动,换挡瞬间可迅速降低发动机转速驶员都可以干预换挡4。2.2国内研究现状我国从20世纪80年代初就开始了AMT技术的研究工作,并取得了一系列成果。在AMT技术理论上的研究与国际水平相当,但在产品化方面,与国外的差距较大。吉林大学对AMT技术进行了深入的理论研究,先后提出了2参数最佳换挡规律、动态3参数。北京理工大学电控液动、电动、气动手动、自动两种驾驶模式,具有保持挡功能、自学习功能和防误操作功能等。吉林大学电控液动具有坡道起步辅助装置轻型车、重型车、轿车 。 重庆东方欧翔汽车电子有限公司电控液动采用模糊控制轿车、轻型车。哈尔滨埃姆特汽车电子有限公司电控电动油门机构的设计采用连杆复合机构并加装辅助弹簧,离合器驱动机构具有省力机构5。3. 本课题的研究内容及技术方案3.1本课题的研究内容AMT主要研究三方面内容，即AMT离合器的自动离合、选档与换挡。3.2本课题的技术方案按照执行机构动力源的不同，AMT的操纵系统可分为电控气动、电控液动和电控电动三种类型。电控气动AMT 选换档系统的执行机构采用气压驱动。只有在装有气压系统的大型客车或重型车辆中使用，与制动系统共用同一气源，改进较方便且成本较低但性能较差。电控液动AMT 选换档系统用液压驱动其执行机构，操作简便、易于实现过载安全保护、具有一定的吸振与吸收冲击的能力并且便于空间布置。但温度变化影响离合器的执行机构中液压油的粘度，回油管路压力损失发生变化。温度降低，油粘度变大，离合器的接合速度较慢，汽车刚开始起步时换档品质差。温度低到一定的程度后，液压油的流动性能大大降低，严重时会发生换不上档的现象。液压元件特别是高速电磁阀对加工的精度要求非常高，成本相应较高6。电控电动AMT 将自动变速器控制系统中要直接控制的对象如油门、离合器以及选换档装置的动作采取电动机带动的方式。相对与电控液动而言，电控电动AMT在以下几个方面有优势：取消了液压系统，从而使整个控制系统的结构更加简单，重量更轻。由于直接采用易于控制、精度更高的电动机取代液压执行元件，减少了液压元件动作的误差，使得系统的控制方法上更简单，控制的精度进一步提高，反应动作更加准确。综合考虑本课题车型为HB1027微型卡车，无内置气源，故选择设计电控电动AMT，前进档为五档，取消变速杆总成，干式离合器使用电动控制，选挂档由垂直的两个减速电机和齿条齿扇机构操纵拨叉来控制，控制油量调节齿杆使用步进电机控制7，控制策略选择动态三参数控制（车速u、发动机油门开度和加速度du/dt），控制规律选择最佳动力性换挡规律和最佳燃油经济性换挡规律8。4. 本设计的特色1. 设计适用与HB1027汽车的机械式自动变速器，提高汽车的整体操纵性能同时降低开发生产成本，实现大规模批量化生产；2. 运用CATIA进行变速器传动机构的实体建模、变速器箱体的实体建模和标准件的实体建模，并绘制自动变速器操纵原理图；3. 运用 ANSYS对关键零件进行有限元分析。5. 进度安排第12周：搜集资料，写开题报告；第310周：进行结构设计；第1115周：建立机构三维实体模型；第1617周：撰写说明书；第18周：准备答辩。6. 参考文献1 王云成. 重型商用车不分离离合器AMT关键技术研究D. 长春：吉林大学，2010.2 王建忠. 商用车机械式自动变速器控制策略关键技术研究D.长春：吉林大学，20143 赵璐. 商用车AMT控制策略及试验研究D. 长春：吉林大学，2012.4 何忠波. 白鸿柏. AMT技术的发展现状与展望J. 农业机械学报，2007，38（5）5 司康. 商用车AMT的发展现状及需求J. 商用车与发动机，CVE（No