小型SUV手動五檔變速器設(shè)計

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小型SUV手動五檔變速器設(shè)計

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雙離合器變速器換檔動力學(xué)及其控制[外文翻譯].doc---(點擊預(yù)覽)

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資源描述：: 小型SUV手動五檔變速器設(shè)計,小型,suv,手動,五檔,變速器,設(shè)計

內(nèi)容簡介：: 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )外文資料翻譯院（系）：機電信息系專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班級： B070202 姓名：苗波浪學(xué) 號： B07020215 外文出處： Michigan-Dearborn 大學(xué) 附件： 1. 原文； 2. 譯文 2011 年 4 月 28 日 nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 附件：譯文雙離合器變速器換檔動力學(xué) 及其控制摘要雙離合器自動變速器（ DCT）的換檔由于離合器的滑磨控制，從而實現(xiàn)一個無動力中斷的換擋過程。兩個離合器的接合和分離時間是實現(xiàn) 無發(fā)動機動力中斷的平順換檔和離合器配合的關(guān)鍵。本文提出了一種用于裝載了 DCT 的汽車換檔動力學(xué) 的模擬、分析和控制的分析模型。在 Matlab/Simulink 環(huán)境中已經(jīng)開發(fā)了一個完整汽車的動態(tài)模型和控制邏輯的仿真平臺。該模型用于研究不同的離合器壓力分布的輸出轉(zhuǎn)矩變化。基于該仿真模型，最優(yōu)的離合器壓力分布曲線可以得到最佳的換檔品質(zhì) 。作為算例，該模型用于模擬一個 DCT 的汽車油門全開時的過程。汽車起步和換檔過程是評價換檔品質(zhì) 和驗證的換檔控制有效性的標準。關(guān)鍵詞：雙離合變速器；自動變速器 1、緒論提高乘坐舒適度和燃油經(jīng)濟性已經(jīng)成為近年來汽車行業(yè)的發(fā)展方向。作為傳動機構(gòu) ，變速器在汽車的性能和燃油經(jīng)濟性上發(fā)揮重要作用。目前存在幾種不同類型的變速器供汽車使用，并提供不同的性能 1。其中，手動變速器的傳動效率高達 96.2%，是所有變速器中傳動效率最高的。目前的自動變速器傳動效率已經(jīng)有所提高，但仍不高于 86.3%。盡管帶式無級變速器的主要優(yōu)點是它允許發(fā)動機工作在經(jīng)濟油耗區(qū) , 但是無級變速器總的傳動效率也只有 84.6% 2。電控式機械式自動變速器具有手動變速箱的效率，并提供類似于傳統(tǒng)自動變速箱的工作方式。目前存在兩種變速箱自動換檔技術(shù) 。一種是在使用單個離合器在手動變速器基本上添加一個控制單元以完成離合器自動分離和換檔操作。在這個設(shè)計中，由于在換檔過程中離合器分離使發(fā)動機輸出中斷，在這一過程中，存在著一個動力中斷。這種動力中斷導(dǎo)致乘客因汽車加速度的不連續(xù)性而抖動，而這與傳統(tǒng) 液力機械式變速器之間存在著巨大的差異。另外一種設(shè)計則是用一個雙離合器系統(tǒng)連接發(fā)動機與變速器，以此克服單離合器的缺點 3。通過離合器滑摩控制，在換檔時兩個離合器各自輸出不同的速度和動力直到換檔結(jié)束。一個換檔過程包括接合離合器的接合和分離離合器的分離。這種獨特的由一個離合器到另一個離合器的換檔特點nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 使得它的換檔平順性與傳統(tǒng)的液力機械式變速器相似。使用分析模型用于預(yù)測和評價新的傳動系統(tǒng) 是汽車行業(yè)的共同做法。大量研究工作致力于汽車傳動機構(gòu) 的建模和控制，如傳統(tǒng)的液力機械式自動變速器 4-6，無級變速器 7,8，以及混合系統(tǒng) 9-12。目前已制定各種方法和編程技術(shù)用于研究的汽車傳動系統(tǒng)動力學(xué) 的建模和模擬傳輸控制的執(zhí)行。通常情況下，運動方程首先分別在各組件上推導(dǎo)運算，然后再集成到整個汽車系統(tǒng)。集成的系統(tǒng)模型要么在一般開發(fā) 環(huán)境中執(zhí)行，要么在面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境中執(zhí)行。與傳統(tǒng)的液力機械式自動變速箱的成熟工藝相比，雙離合器變速器的建模和控制技術(shù)仍然是一個比較新的領(lǐng)域，并與 DCT 的設(shè)計和控制相關(guān)技術(shù) 一同處于發(fā)展的初級階段。本文介紹的是一種用于 DCT 的汽車起步和換檔過程的模擬、分析和控制的分析模型。主要研究工作是建立一個汽車換檔過程的動力學(xué)模型，并建立一個根據(jù)離合器壓力曲線為輸入信號的仿真工具以分析和優(yōu)化汽車的換檔控制，應(yīng)用 Matlab / Simulink 仿真平臺開發(fā) 整車動力模型的動態(tài)模型和控制策略。仿真模型用于研究的離合器壓力曲線變化時的不同輸出轉(zhuǎn)矩響應(yīng) 。基于仿真模型，最佳離合器壓力曲線可以得到最佳的換檔品質(zhì)。作為算例，該模型是用于模擬雙離合器變速箱汽車油門全開時的表現(xiàn)，模擬汽車起步和換檔過程以評估換檔質(zhì)量和驗證的變速器控制策略的有效性。 2、 DCT 的結(jié)構(gòu)與模型描述雙離合器變速箱示意圖如圖 1 所示。該變速器擁有 6 個前進檔和一個倒檔。其輸入軸被設(shè)計為一個空心軸套在實心軸外面的套筒軸，其中偶數(shù)檔和倒檔布置在實心軸上，而奇數(shù)檔則布置在空心軸。所有奇數(shù)檔位的輸入軸與離合器 1（ CL1）連接，而所有偶數(shù) 檔位的輸入軸與離合器 2（ CL2 的）連接。同步器的放置位置類似于傳統(tǒng)的手動變速箱，安裝在兩個齒輪之間。在某一特定的檔位，離合器和同步器分別被鎖定，發(fā)動機功率通過該離合器和同步器輸出到輸出軸。另一個離合器則處于分離狀態(tài)，其他檔位上的齒輪則處于自由轉(zhuǎn)動的狀態(tài) 。換檔時分離離合器慢慢分離，同時接合離合器進行接合。正是 DCT 的這種功能，使得在換檔過程中不出現(xiàn)動力中斷。將傳動系統(tǒng)建模為一個多自由度的集成系統(tǒng)，其中每個元素是一個質(zhì)量集中點模型，如圖 2 所示。假設(shè) 發(fā)動機為一個剛性體，以節(jié)氣門開度作為輸入，輸出曲軸的轉(zhuǎn)矩。動力傳動系統(tǒng) 由雙離合器、輸出軸齒輪組、驅(qū)動軸、差速器以及考慮了工作載荷及空氣阻力的汽車等元件模型組成，并認為所有齒輪和同步器均為剛性體。輸入軸和輸出軸假設(shè) 為柔性體，并受扭轉(zhuǎn) 減震器組件的影響。離合器和同步器建模為以液壓為控制信號的摩擦元件。該模型的輸出是輪軸的轉(zhuǎn)矩和汽車nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 的速度。兩個離合器的相對角速度決定了變速箱的控制決策。對模型做以下假設(shè) ：圖 1 雙離合器自動變速器結(jié)構(gòu)示意圖圖 2 雙離合器自動變速器動力學(xué)模型發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩由油門開度和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速使用插值法確定。 nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 齒輪為剛性元件。所有的機械損失被視為汽車阻力的一部分。不考慮由于液壓助力系統(tǒng) 引起的延遲。離合器建模為干摩擦元件。忽略溫度對動力傳動系統(tǒng)的影響。 3、總成模型 DCT 系統(tǒng)由復(fù)雜的子系統(tǒng)組成，包括發(fā)動機，離合器，汽車道路負載等。對這些組件模型的描述如下。 3.1 發(fā)動機假設(shè) 發(fā)動機裝配結(jié)構(gòu) 是一個兩自由度系統(tǒng) ：一個是運動部件的轉(zhuǎn)動慣量，另一個是發(fā)動機和支撐部件的慣量。建模時，假設(shè)發(fā)動機輸出恒定轉(zhuǎn)矩，不考慮其瞬態(tài)工況。發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩可以通過發(fā)動機轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度由差值法得到。對于每一個油門開度，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩（ eT ）是發(fā)動機角速度（ ew ）的函數(shù)： ( , )e A eT f T w （ 1）式中 eT 為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩， ew 為發(fā)動機角速度， AT 為節(jié)氣門開啟角度 3.2 離合器 DCT 中離合器是換檔的首要元件，此外，離合器的常規(guī)作用是分別傳遞發(fā)動機的動力。根據(jù)離合器幾何參數(shù)和摩擦特性，可得離合器轉(zhuǎn)矩計算方法如下： 332223oiC L noiRRT F nRR (2) 式中為摩擦系數(shù)， nF 為離合器壓緊力， oR 為摩擦盤外徑， iR 為摩擦盤內(nèi)徑， n為摩擦面數(shù)目。簡單起見，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩按發(fā)動機角速度和壓緊力進行計算。離合器有三種運行工況，每種工況所傳遞的轉(zhuǎn)矩可以用下式描述： 0appCLCPTT （ 3）式中 C 為離合器壓緊系數(shù)，為主動盤和從動盤的轉(zhuǎn)速差， appP 為壓緊力， T 為汽車以某一速度行駛時離合器完全閉合時的離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩。如上式所示，滑磨階段離合器轉(zhuǎn)矩取決于壓緊力和摩擦系數(shù)，施加的壓緊力取決于主、從動盤的滑移率，即取決于主、從動盤的相對速度。滑磨時閉合時分離時 nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 3.3 同步器在雙離合變速器中，當汽車以當前車速行駛時，下一檔位齒輪預(yù)先進入嚙合。齒輪進入嚙合和同步不是在換檔過程進行。齒輪是在沒有負載的情況下被同步的，所以同步器模型只是一個簡單的摩擦元件。同步器所承受的轉(zhuǎn)矩和摩擦力是成正比的，如下所示： 13,s y nT f F （ 4）式中 synT 為同步器力矩， F 為作用在摩擦錐上的力，為同步器摩擦環(huán)的摩擦系數(shù)，13為同步器兩端的相對速度，下標所示被同步齒輪的角速度差。 3.4 汽車路面載荷汽車的行駛阻力與滾動阻力、空氣阻力和傳動損失的關(guān)系如下：2 s i nA d fR C V W W （ 5） RL A dT R R（ 6）其中 dC 為由汽車外形尺寸決定的空氣阻力系數(shù)， W 為車重， f 是滾動阻力系數(shù)，為道路坡道角， V 為汽車的速度。 RLT 為作用在車輪上的滾動阻力矩， dR 為車輪半徑。 4.系統(tǒng)模型雙離合器變速箱的動力學(xué)模型如圖 2 所示。彈簧減震器可減少發(fā)動機、輸入軸和輸出軸的震動沖擊，齒輪軸為耦合集中質(zhì)量。該模型有兩個動力學(xué) 方程組。當汽車運行在某一特定檔位并由變速箱連接發(fā)動機和車輪時，該模型擁有其特定的一組運動方程組。在換檔的動態(tài)過程中，發(fā)動機和車輪沒有直接連接時，該模型則服從另外一組運動方程組。以下給出的是該模型工作在某一給定檔位以及升檔時通用的運動方程組。正確的檔位選擇和離合器 CL1 在二、四、六檔時分離而離合器 CL2 在一、三、五檔時分離的模式下可以得到對于某一特定檔位和某一特定換檔過程的方程組。 4.1 在確定的檔位上運行 4.1.1 發(fā)動機與輸入軸 nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 / 1 / 1 /,mm o mm m m m mee e i pe e A ei p e i p e i pdI T TdtT K CdI T TdtT T TT K C 其中mT為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，/ipT為輸入軸轉(zhuǎn)矩，mK與1K分別為發(fā)動機支架和輸入軸的剛度，eI與mI分別為發(fā)動機輸出軸的轉(zhuǎn)動慣量和離合器從動盤的轉(zhuǎn)動慣量，1C與mC分別為輸入軸的阻尼系數(shù)和發(fā)動機座的阻尼系數(shù) ,m、e和/ip分別為發(fā)動機懸架、曲軸和輸入軸的角位移，me、和/ip分別為發(fā)動機懸架、曲軸和輸入軸的角速度。oT為發(fā)動機與變速箱的懸架的阻力距，其大小與輸出力矩相等。 4.1.2 變速箱與輸出軸 1212/22,0ipi p i p C L C LimC L C Li m oe q i m tao o w o wo R LdwddI T T TdtTTTdTI T id t iT K CTT W d vR g d tddvRd t d t 其中2K和2C分別為輸出軸的彈性剛度和阻尼系數(shù)，o和w分別為輸出軸和車輪的角位移，/ipI為輸入軸的轉(zhuǎn)動慣量，1CLT和2CLT分別為兩個離合器提供的轉(zhuǎn)矩，imT為圖 1 中的中間軸 1 上一、二、三、四檔和中間軸 2 上五、六檔和倒檔的轉(zhuǎn)矩，im為中間軸的角速度，o和w分別為輸出軸與車輪的角速度，oT為車輪軸的輸出轉(zhuǎn)矩，eqI為包括了功率傳輸路徑上所有轉(zhuǎn)動體的中間軸的等效轉(zhuǎn)動慣量，ti為當前的傳動比。例如，第三檔和第六檔的eqI的計算公式分別為： 213226e q he q sI I I iI I I i(7) (8) (9) (10) (11) 接合時分離時（ 12）（ 13）（ 14）（ 15）（ 16）（ 17）三檔六檔（ 18）（ 19） nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 其中3i和6i三檔和六檔的齒輪傳動比，1I和2I分別為兩個中間軸組件的轉(zhuǎn)動慣量，hI和sI分別為空心輸入軸組件和實心輸入軸組件的轉(zhuǎn)動慣量。 4.1.3 換檔過程的運動方程換檔過程中，離合器并非總是接合的。升檔時，離合器 CL1 分離的同時離合器 CL2 進行接合使得兩個離合器在換檔過程中都進行滑磨。因此，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩并沒有通過閉合的離合器直接傳遞給中間軸。此時被傳遞的是離合器的滑磨扭矩。由于在發(fā)動機和車輪之間沒有機械連接，傳動系的動力學(xué)則服從于下述的方程組。 4.1.4 發(fā)動機 / 1 / 1 / 0ee e i pi p e i p e i pe i peeeeedI T TdtT K CTTdtITf 其中 0e為換檔開始時發(fā)動機曲軸的角速度。在換檔過程中，當節(jié)氣門開度不變時，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩是曲軸角速度的單值函數(shù)。 4.1.5 變速器 1211/11 ,ipi p i p C L C LC L a p p C LdI T T TdtT f P （ 20）（ 21）（ 22）（ 23）（ 24）（ 25） nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 2211222222,C L a p p C LC L e hC L e ses h i f twai m oe q C L o d d C L e v e nao o w o wo R LdT f PiidTI T i T id t iT K CTT W d vR g d t 其中h和s分別為空心軸和實心軸的角速度，oddi和eveni分別為換檔過程中現(xiàn)行檔位和下一檔位的傳動比；shifti為換檔時的傳動比，它是換檔時間的函數(shù)；1appP和2appP分別為離合器壓力，它們是換檔控制的輸入信號；式（ 30）中等效轉(zhuǎn)動慣量eqI取決于換檔時各軸的轉(zhuǎn)動慣量與傳動比。例如，eqI在一檔升二檔是的關(guān)系式如下： 222 1 2e q h sI I I i I i （ 33） 5. 換檔控制策略上述所得到的運動方程組都是在 Simulink 仿真模型中推導(dǎo) 得到的。每一個方程均可認為是一個矩陣的基礎(chǔ)并可以通過已知值得到方程的解。在有外部輸入時用來計算出未知量，并在某些情況下，當后面的輸出結(jié)果為驅(qū)動程序的輸入時，代數(shù)循環(huán)將會成立?？梢栽O(shè)置換檔策略為一系列精準描述升檔或降檔和換檔持續(xù)時間的相互依賴的事件的邏輯組合。圖 3 所示為 DCT 模型控制邏輯框圖。換檔控制器接受來自油門開度、當前車速、當前檔位、離合器程序表和發(fā)動機轉(zhuǎn)速等傳感器的輸入。基于這些輸入信號，控制器做出升檔、降檔或保持當前檔位的決定。本文所用的換檔時刻表如圖 4 所示。在每一個仿真步驟中，閾值變化在六個檔位上都呈曲線變化，一檔升二檔、二檔降一檔、二檔升三檔、三檔降二檔直到五檔升六檔和六檔降五檔都是根據(jù)節(jié)氣門開度計算出來的。要執(zhí)行雙離合器操作的換（ 26）（ 27）（ 28）（ 29）（ 30）（ 31）（ 32） nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 圖 3 控制邏輯框圖圖 4 換檔時刻表檔邏輯，需要處理以下 3 個條件： 1.檢測換檔開始時間； 2.制定具體離合器的接合與分離的比速率 3.確定換檔完成。 nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 在 Stateflow/Simulink 中建立換檔連續(xù)動力學(xué)模型。脈沖信號發(fā)生器是Stateflow 的一個子程序，每產(chǎn)生一個脈沖信號都可以將齒輪狀態(tài)改變到一個新的狀態(tài)。為了確定換檔的結(jié)束，需要監(jiān)控正在接合的離合器主從動盤的相對角速度。由于這個離合器在換檔開始之前是分離的，所以該離合器與發(fā)動機之間存在一個速度差。當離合器完全接合，離合器兩邊的轉(zhuǎn)速相同既離合器主從動盤相對角速度為 0。在本文中，為每個離合器分別建立了包括離合器的升檔壓力曲線和降檔壓力曲線檢測表以讓即將接合和分離的離合器來執(zhí)行。設(shè)計一個計數(shù)器使它在檢測到換檔脈沖時為離合器壓力檢測表產(chǎn)生輸入斜坡曲線。計數(shù)器總是比較正在接合的離合器主從動盤的相對角速度并產(chǎn)生一個鎖止信號直到相對角速度變?yōu)?0。根據(jù)離合器接合比例產(chǎn)生一個函數(shù)計算相對角速度何時為 0。對于快速換檔，該比例曲線會比一個緩慢換檔陡峭。除了離合器壓力曲線反相之外，變速器會以相同的方式降檔，包括即將接合與分離的離合器。換檔過程中該比例的變化可以定性的由一檔升二檔的例子解釋。一檔時，離合器 CL1 處于完全接合狀態(tài)而離合器 CL2 處于分離狀態(tài)。此時二檔齒輪已經(jīng)與同步器 24 接合。一檔時變速器的輸出轉(zhuǎn)矩是發(fā)動機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、傳動比和傳動系統(tǒng)慣性的函數(shù)。假設(shè)忽略輸入軸的阻尼效應(yīng)，則一檔時變速器的輸出轉(zhuǎn)矩為： 221 3 2 2 1 1eeoaT i I I i I iTi & （ 34）輸出的角速度與曲軸角速度有關(guān)： *1eoaii （ 35）對于固定的節(jié)氣門開度，在某一特定檔位上的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩是在發(fā)動機轉(zhuǎn)速和包括了發(fā)動機圖譜的檢測表的基礎(chǔ)上計算的到的。但離合器接合且發(fā)動機與車輪存在機械連接時，這成為一種可能。然而，在換檔過程中，兩個離合器都處于滑磨和部分接合的狀態(tài)。則發(fā)動機轉(zhuǎn)速成為離合器進程表的函數(shù)，而發(fā)動機轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機轉(zhuǎn)速呈比例關(guān)系。曲軸角速度的計算如下： 12e C L C LeeT T T d tI （ 36）從該方程可以得到兩個重要結(jié)論：（ 1）曲軸角速度不是固定的，因此傳動比服從基于發(fā)動機曲軸角速度的曲線。 nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 2 *ei aoi i （ 37）（ 2）要從發(fā)動機轉(zhuǎn)矩中扣除即將接合和分離的離合器的傳遞轉(zhuǎn)矩。因此，降低換檔過程中的轉(zhuǎn)矩取決于兩個離合器的換檔時間和接合特點。最理想的情況是在當前檔位與目標檔位之間可以平滑的過渡轉(zhuǎn)矩變化。 6. 建模結(jié)果與分析已經(jīng)有成熟的汽車模型用于裝載了雙離合自動變速器的中型客車的換擋控制。該汽車參數(shù)見于表 1。表 1 汽車參數(shù) 參數(shù)名參數(shù)值發(fā)動機型號 3.0L V6 發(fā)動機車重 3000kg 輪胎半徑 0.312m 有效車輪滾動半徑 0.308m 差速齒輪轉(zhuǎn)動慣量 0.0047kg m 主傳動比 3.07 主減速器主動齒輪轉(zhuǎn)動慣量 0.0002kg m 變速箱各檔傳動比一檔： 3.14，二檔： 1.98，三檔： 1.37，四檔：1.00，五檔： 0.76，六檔： 0.6，倒檔： 4.04 奇數(shù)檔齒輪軸轉(zhuǎn)動慣量 0.0023kg m 偶數(shù)檔齒輪軸轉(zhuǎn)動慣量 0.0009kg m 發(fā)動機懸架阻尼系數(shù) 135Nms/rad 發(fā)動機懸架剛度系數(shù) 16269Nm/rad 發(fā)動機轉(zhuǎn)動慣量 2.7kg m 輸入軸轉(zhuǎn)動慣量 0.004kg m 輸入軸剛度系數(shù) 4920Nm/rad 輸入軸阻尼系數(shù) 13.6Nms/rad 輸出軸剛度系數(shù) 16300Nm/rad 輸入軸阻尼系數(shù) 31.1Nms/rad 實心軸轉(zhuǎn)動慣量 0.002kg m 空心軸轉(zhuǎn)動慣量 0.001kg m 中間軸轉(zhuǎn)動慣量 0.008kg m nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 圖 5 典型 DCT 換檔過程的輸出轉(zhuǎn)矩曲線典型雙離合器變速器升檔的輸出轉(zhuǎn)矩曲線如圖 5 所示。從輸出轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)可以看出，雙離合器的換檔過程可以分為兩個階段，轉(zhuǎn)矩相階段和慣性相階段。當接收一個換檔信號時，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩則同時由兩個離合器傳遞。在這段時間內(nèi)，兩個離合器都不是完全接合的。變速箱輸出轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)矩相結(jié)束瞬間降到最小值。在轉(zhuǎn)矩相階段，傳動比保持不變。在轉(zhuǎn)矩相之后的慣性相階段，必須減低發(fā)動機轉(zhuǎn)速以求與目標檔位的速度同步。在這個階段，當下一個檔位正在接合時，由于該檔位傳遞的轉(zhuǎn)矩在短時間內(nèi)升高，使傳動系總成的動能通過這一檔位的齒輪傳遞到汽車。慣性相階段是絕大部分轉(zhuǎn)矩恢復(fù) 的原因，并且這個階段會出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩震蕩。離合器壓力控制需要考慮兩個重要因素是：（ a）當接合離合器壓力達到臨界壓力時，分離離合器的壓力位 0。這確保了兩離合器不至于被鎖死并引起巨大的轉(zhuǎn)矩超額峰值使得駕駛員感到汽車抖nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 動。（ b）在接合離合器壓力到達臨界壓力之前，分離離合器傳遞著大于其臨界值的壓力使轉(zhuǎn)矩得以連續(xù)傳遞并防止發(fā)動機動力中斷。 6.1 起步汽車從空檔起步，一檔接合時離合器 CL1 必須打滑。離合器控制是通過一個離合器壓力檢測表，并且離合器片的標準壓力是可調(diào)的。圖 6 所示的不同起步輸出轉(zhuǎn)矩曲線可以基于圖 7 所示的不同起步離合器片壓力曲線獲得。對于緊急起步，滑轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)矩曲線斜率很大并且在很短的時間內(nèi)就得到離合器的工作轉(zhuǎn)矩。同樣的，圖 6 起步階段的輸出轉(zhuǎn)矩 nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 圖 7 起步階段離合器壓力曲線對于一個慢起步，其轉(zhuǎn)矩曲線斜率小得多且離合器接合時間大大加長。而正常起步則介于上述兩者之間。盡管獲得穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩的時間大致相同，但選項 2 的情況下離合器可以更早接合。盡管這樣的結(jié)果會使汽車產(chǎn)生明顯的抖動，但當汽車處于運動模式下，這樣的情況是符合駕駛員意圖的。 6.2 一檔升二檔仿真模型在大節(jié)氣門開度時的一檔升二檔的情況下運行。當汽車開始換檔時，汽車的速度大約是 20 英里每小時。換檔過程的轉(zhuǎn)矩曲線如圖 8 所示。在換檔剛開始時，分離離合器的壓力在分離開始時會有明顯的減低。這引起了描述轉(zhuǎn)矩相的輸出轉(zhuǎn)矩下降。接合離合器壓力開始上升到目標壓力等級且轉(zhuǎn)矩在慣性相中開始恢復(fù)上升。圖 9 所示分別為接合離合器和分離離合器兩端相對角速度。輸出轉(zhuǎn)矩的變化主要取決于離合器輸入的壓力，該仿真模型測定三種不同的離合器壓力并研究對輸出轉(zhuǎn)矩的影響。圖 10 所示為換檔控制的三種離合器壓力曲線。對于每一對壓力曲線，分離離合器都有不同的分離點，接合離合器也有不同的接合比率。從換擋平順性的角度看，紅色的壓力曲線是最佳曲線。對于一個高于最佳值的離合器壓力，可以明顯觀察到過量轉(zhuǎn)矩。從另一個角度講，當輸入的是一nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 個小于最佳值的離合器壓力，則可以觀測到一個大的轉(zhuǎn)矩下降，既轉(zhuǎn)矩缺失。三種轉(zhuǎn)矩曲線的比較如圖 11 所示。圖 8 一檔升二檔過程中的輸出轉(zhuǎn)矩圖 9 兩離合器的相對角速度 nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 圖 10 一檔升二檔是的離合器壓力曲線圖 11 壓力曲線對輸出轉(zhuǎn)矩的影響 nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 6.3 三檔降二檔建立一個三檔降二檔的模型且結(jié)果如圖 12 所示。當需要超車時猛踩油門，或者踩剎車時，降檔開始。在這個模型中，信號來源包括一個制動器模型。在 Stateflow的檔位選擇器中，增加一個控制器檢測制動信號是否占主導(dǎo)作用。當發(fā)現(xiàn)制動信號，則變速器將準備降檔。圖 12 三檔降二檔過程中的輸出轉(zhuǎn)矩 7. 結(jié)束語本文主要研究了雙中間軸式雙離合自動變速器換檔過程的動態(tài)特性。在Matlab/Simulink 軟件平臺上建立了包含發(fā)動機、變速器以及汽車運行環(huán)境的仿真模型，主要目的是建立一個完整的發(fā)動機傳動系模型，并對 DCT 的起步、升檔以及降檔過程進行仿真。本文還對離合器同步時間、離合器壓力控制信號的重要性進行了分析，并講解了仿真模型的運用。為了理解同步時間的影響，本文建立了三種不用的離合器壓力曲線模型，并分別對相應(yīng)的三種輸出轉(zhuǎn)矩進行研究。根據(jù)仿真結(jié)果對離合器壓力不斷進行修正，優(yōu)化離合器控制，使汽車能夠平穩(wěn)起步和換檔。可以得出結(jié)論，運用本文的模型，可以有效且詳細的分析 DCT 換檔特點。 nts西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 18 參考文獻 1 G. Lechner, H. Naunheimer, Automotive Transmissions: Fundamentals, Selection, Design and Application, Springer, Berlin, New York, 1999. 2 M.A. Kluger, Denis M. Long, An Overview of Current Automatic, Manual and Continuously Variable Transmission Efficiencies and Their Projected Future Improve -ments, SAE paper 1999-01-1259, 1999. 3 W. Grobpietsch, T. Sudau, Dual Clutch for Power-Shift Transmissions A Traditional Engaging Element with New Future, VDI-Berichte Nr. 1565, 2000, pp. 259273. 4 D.H. Kim, K.J. Yang, K.S. Hong, J.O. Hahn, K.I. Lee, Smooth shift control of automatic transmissions using a Robust adaptive scheme with intelligent supervision, International Journal of Vehicle Design 32 (3/4) (2003) 250272. 5 Y. Zhang, Z. Zou, X. Chen, X. Zhang, W. Tobler, Simulatio

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