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毕业设计论文模板优秀论文展示 仿真研究类 毕业设计论文模板优秀论文展示 仿真研究类 毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第1页第1页双离合器自动变速器换挡 过程的研究摘要本文以桑塔纳2000轿车传动系为参照 对湿式双离 合器自动变速器这一新型变速器进行了仿真研究 本文的主要研究内容包括以下几个方面 1 介绍了几种典型自动变速器及发展趋势 提出一种新的变速器系 统DCT 分析其关键技术和发展现状 同时明确本论文的研究内容 2 分析了双离合器自动变速器的结构和工作原理 详细介绍了它的 系统构成 控制框图 比较了干式离合器和湿式离合器工作特点 确定本文中采用湿式离合器为工作元件 介绍了DCT的系统构成和基 本控制思想 3 对配备双离合器自动变速器的整车进行建模分析 对双离合器自 动变速器换档过程进行了动力学分析 根据不同的离合器工作状态 确定了双离合器自动变速器的工作模式 建立了双离合器自动变速 器换档动力学模型 4 介绍了DCT换档品质 提出了以换档时间和冲击度作为换档品质 的评价指标 分析了双离合器自动变速器的换档过程 通过对双离 合器换档机理的研究 分析了离合器分离结合的控制策略 以二参 数换档规律为基础设计了DCT换档过程的控制逻辑 5 建立了基于Matlab Simulink的换档过程系统动力学模型 以一 档升二档为例对换档过程进行了仿真 仿真结果表明装备双离合器 自动变速系统能够实现动力性换档的要求 为制定合理的离合器及 动力传动系统综合控制策略奠定了基础 关键词自动变速器 DCT 换档规律 仿真毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第2页第2页STUDY ONSHIFT PROCESSOF DOUBLECLUTCH TRANSMISSIONAbstract Thisessay introducesa newtransmission systemand itssimulation based on theSantana2000 The mainresearch contentsof thispaper includethe followingseveral aspects 1 Introduce severaltypical automaticgearboxs andits developmenttrend propose a new kindof gearboxcalled Dual Clutch Transmission DCT by analysingits keytechnology andcurrent development 2 Analyze DCT s operationprinciple andstructure In addition based on the characteristicanalysis ofthe dryclutch andwet clutch I decidedto usewet clutchas thework ponentof thisdissertation It thenintroduced thesystem structureand thebasis controlmethod of DCT 3 Establish simulationsmodels aboutthe wholepowertrain systemmounted witha DCT Analyze the gearshift processofDCTbasedonthe dynamicanalysis Then itbuilds upthe dynamicmodel ofDCT gearshift process 4 It analyzesthe shift quality andpropose thatshift timeand jerkare thetwo appraisalcriteria ofshiftquality The gearshift process isanalyzed inthe fourthchapter the controlstrategy ofclutch engagement and disengagementis studiedfrom analyzingthegearshiftprinciple ofDCT The controllogic ofDCT gearshiftprocess isdesigned basedonthe2parameters gearshiftregulation 其通过改变传动比以适应起步 加速 减速和倒车等多种行驶状态 的要求 其性能对整个车辆的动力性 操纵方便性 乘坐舒适性 通过性以 及寿命等都有极大的影响 并在减轻驾驶员的体力消耗和提高驾驶与乘坐的舒适性等方面 都 起着至关重要的作用 从1939年带有液力变矩器的全自动传动系统问世以来 随着机械制 造 电子和计算机技术的发展 自动变速技术得到了长足的进步 特别是近代微电子技术在车辆上的应用 使得自动变速技术在车辆 上的应用越来越广泛 变速器技术发展的趋势呈现为类型越来越丰富 技术越来越复杂 而使用也将越来越简单 1 1自动变速器的分类目前汽车所使用的自动变速器大致可分为三类 一类是有液力变矩器 行星齿轮机构及电业控制系统组成的液力机 械式自动变速器 一类是接卸无级自动变速器 另一类是由传统固 定轴式变速箱和干式离合器以及相应的电液控制系统组成的电控机 械式自动变速器 1 1 液力机械式自动变速器 AT Automatic Transmission 由液力变矩器和行星齿轮机构组成 能够实现动力换 挡 克服了手动挡变速器换挡过程中动力中断的缺点 具有简化操纵 起步平稳 乘坐舒适 动力换挡等一系列优点 已 广泛应用于轿车 公共汽车 重型车辆和商用车上 但AT也有一定得缺点结构复杂 制造精度要求高 加工量大 制造 难度大 成本高 维修技术较复杂 传动效率低 一般液力传动效 率最高可达80 90 2 无级变速器 CVT Continuously VariableTransmission 采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递 当棘轮变化槽宽时 相应改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半 径进行变速 能实现真正的无级变速 其操纵方便性和乘坐舒适性均可与装用液力变矩器相媲美 而其传 动效率却远高于液力变矩器 更主要的是它能更好地协调车辆外界行驶条件与发动机负载 使发 动机始终工作在最佳工作点 提高整车燃油经济性 但CVT得缺点也是很明显的传动带很容易损坏 无法传递大功率 而 且CVT结构也较为复杂 毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第2页第2页 3 随着世界能源危机的出现 城市道路的日渐拥堵 汽车动力传动 装置也在发生变化 当代汽车的发展更注重燃油经济性 排放以及驾乘舒适性 一种在 传动效率和生产成本等方面优于传统自动变速器的新技术 电液机械式自动变速器 AMT Automated MechanicalTransmission 被开发出来 AMT具有目前汽车工业发展所要求的高燃油经济性 低排放和保护现 有手动变速器生产投资等优点 受到了各大汽车厂的重视 但AMT的工作原理决定了它在换挡过程中首先要分离离合器 然后将 变速器摘空挡 再选挡 换挡 最后结合离合器 这样 当离合器分离后 直到离合器再重新结合之前 发动机的动 力将不能传递到车轮去驱动车辆运行 因此在换挡过程中产生了动 力传递的中断 为了既可以充分利用AMT所具有的优点 又可以消除其中断动力换挡 的缺点 一种新型自动变速器就应运而生了 这就是双离合器式自 动变速器 DualClutchTransmission 简称DCT 目前 这种自动变速器已成为许多汽车厂家关注的热点 1 2DCT简介1 2 1DCT的发展过程1940年Darmstadt大学教授Rudolph Franke第一个申请了双离合器自动变速器 DCT 专利 该变速器曾经 在载货车上试验过 但是没有批量投入生产 随后保时捷也发明了专用于赛车的双离合变速器 PDK 双离合变速 器德文缩写 然而在那个时代 未能成功地将DCT PDK技术投入批量生产 到了20 世纪90年代末 大众公司 VW 和博格华纳公司 Borg Warner 携手合作生产了第一个适用于大批量生产和应用于主流车型 的双离合自动变速器 或称直接换挡变速器 Direct ShiftGearbox DSG 并于xx年初率先在GolfR32和AudiTT32两款车 型上使用 他们的试车结果表明DCT车辆的换挡平顺性与AT相当 装 用DCT的GolfR32百公里油耗是10 2升 百公里加速时间6 0秒 装手 动变速器的同车型车百公里油耗是11 5升 百公里加速时间6 4秒 博格华纳因其产品创新和加工精细而赢得了xx年度北美供应商超级 大奖 2 在变速器的发展过程中 对干式离合器和湿式离合器的研究都已经 积累了丰富的经验 二者各有优势 也都有自己的不足 下图为Luk公司开发的毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第3页第3页采用干式离合器的平行换 挡变速箱 Parallel ShiftGearbox PSG 以及大众公司的6速直接换挡系统 DSG 1 2 2DCT的结构特点双离合器自动变速器的基本原理相当于采用两 套变速器和两个离合器 如图1 3所示 将变速器的档位按奇 偶数分别与两个离合器分开配置 一 个变速器处于工作状态时另一变速器空转 通过两个离合器的切换 来实现两变速器交替处于工作状态 因此 档位数的多少不影响DCT的工作过程 在换挡过程中 发动机的动力始终不间断的被传递到车轮 换挡过 程非常迅速 所以这样完成的换挡过程为动力换挡 从而消除了AMT换挡过程中动力中断的问题 车辆实现动力换挡 将极大的提高乘坐舒适性 同时也保证车辆具 有良好的经济性 使车辆油耗和排放等方面有所改善 图1 3DCT结构原理图离合器2控制 倒档离合器1控制 档车辆发动机图1 1PSG式结构DCT示意图图1 2DSG式结构DCT示意图毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第4页第4页1 2 3DCT的关键技术 1 离合器DCT变速器在换挡过程中 两个离合器都要滑摩 产生大 量的热量 如果不及时散热 离合器摩擦面会产生局部高温 导致 摩擦片的翘曲变性甚至烧结在一起 严重影响离合器的性能和寿命 所以离合器摩擦片的材料 耐磨性 摩擦系数及其摩擦面的油槽设 计形式都是需要解决的关键问题 另外 起润滑冷却作用的工作介质应具有良好的热稳定性和较高的 抗剪切能力 具有适当的粘度和良好的粘温特性 保证离合器的正 常工作 3 2 换挡控制策略及电控技术 4 变速器在换挡过程中 一个离合器 由结合到滑摩再到分离状态 另一个离合器由分离到滑摩再到结合 状态 为了使动力不中断 两个离合器必然存在工作重叠的部分 切换过程中离合器控制压力的变化规律如图1 4所示 如果两个离合器重叠量过大 则会出现挂双挡的情况 容易导致发 动机熄火 如果两个离合器重叠量过小 则仍会出现少量动力切换 中断的情况 所以 在换挡过程中如何控制好离合器分离 接合的配合时序 是 双离合器换挡控制策略中最重要的问题之一 而对离合器操纵油压 的精确控制是核心技术 3 其他问题DCT变速器需要解决的另一个问题是防止在换挡临界点 频繁升降档 假如车辆在加速过程中 刚换到一个高档位 因道路阻力等因素 车速稍有下降 并在换挡临界点左右摆动 控制系统必须能够根据 车速 发动机油门开图1 4DCT换挡过程中离合器油压变化曲线毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第5页第5页度信号以及档位状况 决 定是降档还是维持档位不变 防止出现两个离合器及换挡操纵机构 频繁切换的情况 此外 DCT在减档过程中实现跳挡换挡比较困难 例如 当车辆在五档高速行驶时 遇到紧急情况突然减速 降到三 档工况 此时 通常换挡逻辑便不适用 必须有特殊情况处理的能 力 1 3DCT的应用前景及开发意义DCT是基于平行轴式手动变速器发展而 来的 它继承了手动变速器传动效率高 安装空间紧凑 重量轻 价格便宜等许多优点 而且实现了动力换挡 这不仅保证了车辆的 加速性 也极大地改善了车辆运行的舒适性 此外 DCT几乎不受传递功率的限制 应用范围很广 它既可以应用在大型载重汽车 城市公交汽车 工程机械 中型货 车等大中型车辆上 使驾驶员免于频繁换挡操作 而且由于它的换挡时间很短 也可以应用在运动型车辆上 DCT的生产成本低 它具有很好的生产继承性 与传统的AMT一样 可以充分利用原有手 动变速器的生产设备 只需增加部分元件和控制单元 很适合对原 有的手动变速器进行改造 表1 1为几种自动变速器在性能 技术难度及成本方面的比较 5 表1 1各种自动变速器的优势对比项目AT CVTAMT DCT性能驾驶性较好好中较好可靠性较好差较好较好输入扭矩大小大 大传动效率85 92 92 94 开发技术难度机械结构高中高中中液压系 统高中高中中控制系统中高高高高成本 AT为1 开发11 0 75 0 8 生产11 0 75 0 75设厂11 0 6 0 75在市场前景方面 目前 以 手动挡变速器 MT 占主导地位的市场如欧洲 毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第6页第6页中国大陆等区域 可能会 发生较大变化 欧洲市场历来比较重视车辆的燃油经济性和排放 手动挡车在欧洲 市场的占有率在80 以上 但是 随着城市道路拥堵的日益严重以及人们对车辆驾乘舒适性的 更高要求 自动变速器的市场占有率逐渐上升 1995年前 只有AT 及CVT两种自动变速器可供选择 现在又多了AMT及DCT 尤其是DCT 在传动效率和换挡性能大大提高的同时 其成本却远远低于AT C VT等自动变速器 这正好满足了欧洲市场的要求 受到人们的青睐 图1 5为各自动变速器欧洲市场预测 7 双离合自动变速器的一些结构构成也是目前国内外重点研究的混合 动力车辆项目中传动系列的基本组成部分 国外研究表明 从动力性 经济性和排放等方面考虑 机械式自动 变速箱应为混合动力汽车 HEV 的首选 因此研究这种双离合器的工作过程和控制规律 对于开发新型的自 动变速器和促进车辆混合动力传动技术的研究具有重要意义 另外 双离合器式自动变速器的研究在国内还处于起步阶段 对它 的深入研究和产品化将对提高我国自动变速器的自主开发能力具有 积极的意义 1 4本文的主要内容本文以桑塔纳2000轿车传动系为参照 对湿式双 离合器自动变速器这一新型变速器进行了仿真分析 主要从以下几 个方面来进行研究 1 分析单中间轴式DCT的工作过程 以一挡升二档为例 分析在不 同档位时的换档过程 详细分析DCT系统的整体构成和控制框图 确 定了我们所采用的控制方式 通过对干式离合器和湿式离合器工作特点的分析 确定图1 5欧洲市场份额预测毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第7页第7页了我们所采用的离合器形 式为湿式离合器 2 建立发动机的空载模型及有载稳态 动态模型 合理的简化自动 变速系统影响因素 在深入掌握DCT运行机理的基础上 建立双离合 器自动变速器换档动力学模型 为进一步的仿真分析奠定了基础 3 分析了双离合器自动变速器换档性能评价指标 提出以换档时间 和冲击度作为换档品质的评价指标 分析了双离合器自动变速器的换档过程 通过对双离合器换档机理 的研究 分析离合器分离结合的控制策略 分析了三种换档规律 确定按照两参数换档规律制定双离合器自动变速器换档控制策略 4 建立双离合器自动变速传动系统模型是制定双离合器自动变速传 动系统最佳控制策略的关键 以桑塔纳2000动力系统参数为依据 建立包括发动机 双离合器变 速器 整车动力学模型在内的传动系统的Simulink模型 并对换档 过程进行仿真分析 毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第8页第8页第2章DCT系统分析2 1不同 DCT工作过程分析双合器式自动变速器是通过将变速器档位按奇 偶 数分别布置在与两个离合器所联接的两个输入轴上 通过离合器的 交替切换完成换挡过程的 所以 档位数量的多少不影响DCT的工作 过程 另外 DCT与AMT一样 是一种将手动变速器自动化的方案 所以它 可以根据手动变速器的结构形式灵活进行DCT的设计 下面 我们重点分析单中间轴和双中间轴两种DCT的设计方案 以五 个前进挡的变速器为例 其它不管档位的多少 工作过程与此基本 相同 2 1 1单中间轴式DCT工作过程我们首先以一个具有五个前进挡的DCT 自动变速器工作简图为例分析其工作原理 图2 1单中间轴DCT工作原理图毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第9页第9页如图2 1所示 DCT的主要组成部分有C 1 C2连个湿式离合器 共五个变速器档位及其 相应的换挡同步器 以及其它的换挡控制系统和电控系统TCU等 图 中没有画出 单中间轴式DCT为实现动力换挡 将其档位按奇数档 档 与偶数档 档 分开配置 并分别与两个湿式离合器相连 其 档与离合器C1联结在一起 而 档联结在离合器C 2上 离合器C1的输出轴为一个实心轴 而离合器C2的输出轴却是套在C1 输出轴外面的一个空心轴 两个输出轴是同心的 在车辆处于停车状态时 两个离合器都是常开式的 即平时两个离 合器均处于分离状态 不传递动力 当车辆起步时 因C1分离 自动换挡机构将档位切换为 档 然后离合器C1结合 车辆开始起步运行 这时的控制过程与电控机 械式自动变速器类似 车辆换入 档运行后 因为此时离合器C2处于分离状态 不传递动 力 当车辆加速 达到接近 档的换挡点时 自动换挡机构可以将档位 提前换入 档 离合器C1开始分离 同时离合器C2开始结合 两个 离合器交替切换 直到离合器C1完全分离 离合器C2完全结合 整 个换挡过程结束 与目前的AT自动变速器相同 车辆进入 档运行后 车辆自动变速器电控单元可以根据相关传感 器信号知道车辆当前运行状态 进而判断车辆即将进入运行的档位 如果车辆加速 则下一个档位为 档 如果车辆减速 则下一个 档位为 档 而 档和 档均联接在离合器C1上 因为该离合器处于分离状态 不传递动力 故自动换挡机构可以十分方便地预先换入即将进入工 作的档位 当车辆运行达到换挡点时 只需要将正在工作地离合器C 2分离 同时将另一个离合器C1结合 配合好两个离合器的切换时序 整个换挡动作全部完成 车辆继续运行时 其他档位的切换过程也都类似 2 1 2双中间轴式DCT工作过程在对变速器的轴向尺寸要求较高的情 况下 例如前置前驱动乘用车的变速器布置为横置工作时 或者中 重型商用车传递扭矩大 为提高其强度与刚度时 DCT也可以设计 相应的结构以适应整车布置的需要 可采用双中间轴式结构 如图2 2 它采用了两个中间轴 可以大大缩短变速器的轴向尺寸 而换挡过 程和原理与单中间轴式DCT相似 不同的是2轴与2 轴各需一齿轮与 输出轴齿轮相啮合 才能将动力传递到输出轴 10 毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第10页第10页2 2DCT的工作系统2 2 1 系统总体构成DCT系统主要包括带扭转减振器的湿式离合器 按DCT 工作原理配置的变速器以及相应的控制系统 如图2 3所示 11 双离合器布置在发动机与变速器之间 变速器的档位切换由类似于A MT选换档执行机构的换挡油缸负责完成动作 DCT的控制系统分为电子和液压控制系统 电控系统采集车辆运行信息 驾驶员的操作指令 然后进行判断并 控制DCT的运行 同时 电控系统还要负责与发动机电控单元以及其它系统的电控单 元协调工作 而液压系统则是负责接受电控系统的控制指令 对变速器的换挡机 构和离合器的工作进行操纵 液压系统包括液压泵 液压控制单元以及油液冷却系统 图2 2双中间轴DCT工作原理图毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第11页第11页图2 3DCT总体构成图毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第12页第12页2 2 2DCT系统控制框图 双离合器式自动变速器的控制系统框图如图2 4所示 电控单元 ECU 采集各个传感器的信号 实时在线地对车辆的运行状 态进行判断 在需要进行换挡等操作时 ECU发出指令 控制离合器及换挡操纵机 构操纵两个离合器和变速器进行工作 湿式离合器和换挡操纵机构的动力由液压动力源提供双离合器式自 动变速器在换挡工作过程中同样也需要对发动机进行控制 对电喷发动机的控制往往需要通过CAN总线等进行整体匹配 而对于 还没有电喷化得发动机 如目前大部分的柴油机等 则需要增加电 子油门进行控制 2 3选用湿式离合器的工作特点在DCT中 既可以采用干式离合器 也可以采用湿式离合器 但两者的工作特性存在较大的差别 各有 优缺点 干式离合器可以通过压板和飞轮吸收较大的热量 对滑磨产生热量 的速度不敏感 但因为空气散热较慢 热量不易在短时间内散发出 去 因此它受滑磨产生的总热量的限制 干式离合器适于在短时间内结合 这样滑磨时间图2 4DCT控制系统框图节气门开度发动机转速第一离合器输入轴转速第 二离合器输入轴转速车速档位油液温度其他信号ECU液压动力源第一 离合器操纵机构第二离合器操纵机构换挡机构第一离合第二离合变 速器发动机发动机控制毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第13页第13页短 产生热量少 其滑磨功特性曲线如图2 5 a 15 12 13 14 此外 干式离合器的结构尺寸较大 特别是轴向尺寸长 这样 在 车上布置两个干式离合器 而且还要不知两个离合器的操纵机构时 需要的空间很大 并且 在离合器片磨损后 需要定期更换摩擦片 这都给DCT采用干式离合器带来了困难 与干式离合器不同 湿式离合器用油冷器摩擦片 它受产生热量的 速度限制 但不受产生的总热量的限制 所以它适用于在离合器结 合过程中压力逐步增加 发热速度较慢的场合 这样的结合过程 尽管会产生较多的热量 但冷却油不断把热带走 离合器仍能保持很好的工作状态 湿式离合器产生的滑磨功如图2 5 b 所示 其滑磨产生的功较干式的多 即总发热量大 但热量增 长的速度较干式的慢 因此设计中可以选用较小的离合器储备系数 并控制加压油缸的油压增长速度 使摩擦扭矩逐步增加 在DCT中使用湿式离合器的优点 1 传递扭矩大 可以采用增加摩擦片数的方法来提高摩擦扭矩 但 摩擦表面单位面积的压力不增加 2 在变速箱中结构布置方便 3 对传动轴没有径向负荷 摩擦元件受力情况与旋转方向无关 4 摩擦表面单位面积压力分布均匀 因而摩擦片磨损均匀 5 使用中不需要专门调整摩擦片间隙 湿式离合器工作环境对外全 封闭 免受外界温度 粉尘及内部机油的影响 工作性能稳定 摩 擦副间有油膜存在 结合过程中为混合摩擦状态 结合过程平顺 在不增大径向尺寸的前提下 改变摩擦副数即可调节转矩传递能力 易于实现传动摩擦副的系列化 标准化 由于采用强制冷却措施 散 a 干式 b 湿式图2 5干式 湿式离合器产生的滑磨功毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第14页第14页热效果较好 特别是在 频繁接合和半接合滑磨工况 散热效果明显优于干式离合器 在使 用寿命内一般不需要调整 当然 湿式离合器也有缺点 主要有 1 湿式离合器摩擦片与对偶钢片均较薄 其损坏形式多为瞬时温升 过高或温度分布不均导致的烧蚀成翘曲 而不是摩擦片的磨损 工作过程中需要强制冷却系统 从而造成功率损失 同时由于摩擦 片间油膜的产生 导致不能彻底分离 产生功率损失 结构比干式复杂 因而制造难度大 制造成本高 2 湿式离合器是用油压代替干式离合器的机械加压 弹簧式 离心 式等 这给加压机构带来了一些问题 湿式离合器在离合器结合时 油缸内离心油压影响着压紧力和储备 系数 在离合器分开时 离心油压仍然作用在活塞上 使离合器分 离不彻底 甚至不分离 这些问题在压紧机构和排油机构设计中要考虑和解决 3 为获得良好的工作性能和使用寿命 湿式离合器对摩擦材料 润 滑油都有专门的要求 为保证可靠地冷却 必须确定合理的冷却油量 在变速器的发展过程中 对干式离合器和湿式离合器的研究都已经 积累了丰富的经验 表2 1为干式离合器和湿式离合器的优劣势对比 表2 1干式离合器与湿式离合器的对比类型优势劣势干式离合器 1 机械效率高 2 轴向长度小 1 直径大 2 长时间滑磨时控制困难 3 控制难度大 4 滑磨过程中摩擦特性变化较大 5 接合点随着温度和磨损量的变化而变化湿式离合器 1 直径小 2 摩擦特性稳定 3 较容易控制 1 轴向长度大 2 液压系统导致效率降低 3 离心压力对活塞有影响综合考虑干式和湿式离合器的优缺点 由 于湿式离合器的工作特点可以减缓换挡时由于结合离合器所产生的 换挡冲击 提高车辆的换挡品质 同时 湿式离合器结构尺寸较小 易于布置 所以在本文所述DCT系统中采用了湿式离合器作为工作元件 毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第15页第15页2 4本章小结本章主要包 括以下几方面的内容 1 分析了不同DCT工作过程 以一挡升二档为例 分析了单中间轴 式和双中间轴式DCT的工作过程 2 详细分析了DCT系统的整体构成 控制框图和液压控制系统 3 通过对干式离合器和湿式离合器工作特点的分析 确定了我们所 采用的离合器形式为湿式离合器 毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第16页第16页E t ne ta图3 1发动机空载模型第3章DCT系统动力学模型以汽车动力系统的仿真模 型为基础进行开发设计 有助于我们理解整个动力传动系统和车辆 相关于子系统的瞬态和稳态行为 可以进行各种设计方案的比较 可以帮助我们缩短产品研制时间 降低开发成本 因而得到了广泛 应用 有效的弥补了传统的产品开发模式周期长 费用高的缺点 实践证明 数学建模与仿真已成为工程领域的关键技术 如何更好 地建立车辆动力传动系统的仿真模型 已成为国内外学者研究的关 键 3 1发动机模型及输出扭矩控制发动机的工况可分为空载工况和有载 工况两种 有载工况又分为有载稳态工况和有载动态工况 在不同的工况下 发动机所受的负载不同 因此其模型也不尽相同 下面分别讨论 3 1 1发动机空载模型在起步点火 刹车和滑行工况下 发动机处于 空载状态 具有如下特点 1 空载时 发动机的输出扭矩为零 2 有效油耗率达到最高值 3 发动机的输出转速主要随节气门开度的变化而变化 4 发动机附件和车辆各种电器的使用 对空载输入状态有很大影响 针对发动机的上述特点 我们做如下假定 1 发动机空载工作时 没有外部附件突然工作的影响 2 忽略发动机水温和外界气温等因素对发动机空载特性的影响 根据这些特点和假定 可以将发动机模型简化为一个单输入单输出 的动态系统 如图所示 输入量为油门开度 输出则是发动机转速 en 如图3 1所示 16 17 18 通过发动机空载实验获得的数据 利用系统辨识的方法 可以得到 发动机空载时的系统模型为毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第17页第17页a i a a i a ai n a i n ai n ai n ai niieieieieie 14 10 4 3 2 1 141043 21 3 1 式中a 1 ia 2 ia 3 ia 待定系数 ine i 1 2 发动机转速en的无因次化值 ine和en的关系式为B in Ai nee r min i a i 1 2 油门开度a的无因次化值 两者的关系为 100 i aia i 采样次数 i 1 100s 3 1 2发动机有载模型虽然研究发动机空载工况对于自动变速器起步 和刹车等过程的研究是至关重要的 但是汽车在起步后和正常运行 的绝大多数情况下还是带负载工作的 即处于有载工况 另外 考虑到车辆时处于匀速行驶或者加 减速或其它过渡工况 发动机的工况可以分为有载稳态工况和有载动态工况 下面分别讨论在这两种工况 发动机的输出扭矩eT与a和en的关系 1 有载稳态模型发动机的稳态工况是指发动机的转速en 输出扭矩 eT及内部热平衡基本不随时间t变化时的工况 在稳定工况下 发动机各参数之间存在一定得函数关系 其数学表 达式称作稳态模型 发动机外特性 e enf T 此时油门开度为100 车辆在运行时发动机大多是工作在部分负荷之下的 因此必须将部 分负荷状态引入模型 引入部分负荷则有 a nf Te e 3 2 式中 油门开度 degree en 发动机转速 r min 为了得到稳态工况下发动机的稳态输出扭矩 首先要对发动机在不 同油门开度下的稳态特性进行试验 然后利用高次多项式良好的逼 近特性对实验数据进行回归分析 获得稳态模型 表3 1是桑塔纳2000型轿车的电子喷射毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第18页第18页发动机 带空气滤清器 三级排气消声器 的试验数据 25 表3 1发动机稳态特性试验数据 n12 22 29 38 47 57 67 80 100 1xx0 076 793 699 8104 4108 9108 9108 9118 7160028 457 184 9102 9 111 6120 4125 6125 6131 6200038 767 694 4108 9122 4129 3131 1137 8240026 751 181 1100 4120 0129 1131 1142 4280040 070 191 1115 8131 3138 7148 93xx8 457 382 7110 0131 1137 8150 7 360047 872 2101 1128 9135 6145 6400037 361 192 9124 4133 11 37 8440035 158 991 6124 4132 2140 0480023 347 879 6118 9128 9140 45xx0 069 6108 4121 3130 0发动机的输出特性可以采用二 元三次多项式得到比较满意的拟合精度 9827625342322310 a n aa nanaanananaa nef Teee eeee 3 3 式中ia i 0 1 2 9 待定系数 其三维图如图3 2所示 在稳态下 发动机通过自己的管理系统 根据当前油门的开度 和发 动机转速en 得到相应的稳态输出扭矩 2 有载动态模型发动机大部分时间都工作在非稳定工况 即动态工 况 而在这种工况下 由于发动机混合气浓度的变化 致使发动机 的输出扭矩和燃油消耗率跟稳态时有了很大的不同 车辆加速时 由于混合气浓度逐渐变稀 致使发动机转矩比稳态工 况下的输出转矩低 发动机转矩下降量与曲轴角加速度近似成线性 关系 并且下降量不超过发动机最大转矩的4 5 同理 当汽车减速时 由于混合气浓度逐渐变浓 使发动机转矩比 稳态工况下的输出转矩高 转矩上升量与曲轴减速度也近似成线性 关系 因此 以采用修正系数的方法来对毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第19页第19页发动机稳态工况下的输 出转矩进行修正并作为非稳态工况下的输出转矩 即发动机的动态 输出转矩 发动机动态输出扭矩edT与稳态输出扭矩eT的关系可以近似的表示为 dtdT Teeed 3 4 式中 扭矩下降系数 0 07 0 09 dtde 发动机曲轴角加速度 3 2DCT动力学模型为模拟DCT的运动学 动力学和控制过程 以便分 析整个传动系性能和换档特性 需要建立DCT的仿真和分析的系统模 型 3 2 1离合器模型DCT换档过程实际上就是两离合器工作状态交叉转 换的过程 这一过程的控制也是DCT控制技术的核心和难点 该过程 动态仿真涉及到离合器动态扭矩传递特性和离合器工作状态的切换 两个关键问题 23 图3 2发动机节气门开度 转速与稳态输出转矩关系图毕业设计论文模板 优秀论文展示 仿真研究类 第20页第20页湿式离合器是靠作用在 活塞上的液压压紧力传递扭矩的 下面分离合器滑摩与离合器接合 两种情况讨论离合器的传递扭