拖拉机动力换挡变速器换挡特性与控制策略研究

拖拉机动力换挡变速器通过控制多组湿式摩擦离合器之间的转矩传递来实现不停车换挡,具有不会因超载使发动机熄火、起步性能好、能降低外载荷突然变化所引起的传动系统振动与冲击等优点。换挡离合器的分离与接合时序是影响拖拉机换挡平顺性和操作舒适性的关键因素。本文研究了换挡过程动态特性分析方法,引入变速器输出转速和输出转矩作为拖拉机生产率和动力性的评价指标,弥补了传统换挡品质指标不能对拖拉机性能进行评价的不足。运用动力学原理构建动力换挡变速器模型,研究了不同换挡重叠时间下的离合器载荷、滑摩功与功率特性,确定了动力换挡变速器换挡品质的控制方法及控制策略。提出以动力换挡变速器输出转速变化幅值为指标来优化换挡重叠时间与离合器接合油压,通过仿真验证了拖拉机换挡过程中离合器控制策略的有效性。仿真结果表明,通过该优化算法所选择的换挡参数受拖拉机牵引载荷变化影响较小,变速器输出转速过渡平稳,可减少负向输出转矩的产生,避免换挡过程中拖拉机减速或动力传递中断,提高了换挡品质。     

拖拉机机械式自动变速器动力性换挡试验

为了改善拖拉机机械式自动变速器的换挡品质,减少驾驶员劳动强度,以换挡过程的冲击度作为换挡品质的主要衡量参数,设计了自动变速器的电-液执行机构,拖拉机自动变速器采用模糊控制的方法.试验结果表明,换挡过程中的冲击度最大值发生在离合器完全接合时刻,为4.76m/s3,小于我国的推荐值17.64m/s3,所设计的电-液执行机构及其模糊控制方法能够改善换挡品质,对于拖拉机自动换挡系统是可行的.     

工程机械变速器换挡品质研究

针对工程机械动力换挡变速器换挡过程的冲击和动力中断等问题,分析了工程机械动力换挡变速器换挡过程,提出了动力换挡变速器换挡品质的评价指标以及提升换挡品质的液压缓冲控制方法,并通过对两种变速器的试验对比分析,验证了液压缓冲控制的优点。     

山地全履带拖拉机动力换挡装置设计

针对目前动力换挡变速器结构复杂、自动化水平低、制造成本高等问题,以山地全履带拖拉机变速箱为基础,设计了一个简易版动力换挡装置。该装置主要由液压离合器和行星轮机构组组成,实现了拖拉机传统手动变速箱动力换挡功能,该装置结构简单,降低了制造成本,极大地解决换挡过程中出现动力中断的问题,大大降低了换挡时的冲击载荷,提高了换挡品质。     

基于湿式离合器油压分段控制策略的动力换挡品质优化研究

动力换挡技术因具备换挡过程中动力不中断的优点,近年来逐渐被广泛应用于重型拖拉机中。而电液控制系统作为动力换挡变速箱的核心部分之一,其控制过程对车辆性能及换挡品质有直接影响。提出合理的湿式离合器油压控制策略,对改善和优化动力换挡变速箱的换挡品质具有重要意义。选定滑摩功、换挡时间和冲击率作为换挡品质评价指标,通过理论推导建立了三者与动力换挡变速箱电液控制系统之间的联系,根据湿式离合器在换挡过程中输出特性的变化,将动力换挡过程划分为原挡位、扭矩相、惯性相和新挡位4个阶段,结合换挡品质评价指标提出了湿式离合器油压分段控制策略,并以前进1挡换前进2挡为例,在AMESim仿真平台建立相应的Statechart控制模型,针对控制模型中的关键参数运用遗传算法进行优化,将参数优化结果应用于控制系统中并运行仿真。与简单控制策略相比,应用本文所提出的控制策略后,可使换挡过程中产生的最大冲击率由22.14 m/s3降为9.78 m/s3,同时湿式离合器摩擦片单位面积上的滑摩功为0.163 J/mm2,远小于许用值。验证了该控制策略经优化后对改善换挡品质的有效性及合理性。     

电控机械式自动变速器换挡过程控制

提出了一种基于离合器传递扭矩的AMT（电控机械式自动变速器）换挡过程控制方法。以乘坐满意的冲击度最大值为约束条件，对离合器的分离和接合速度进行控制，利用推迟点火提前角与停缸工作相结合的方法，使发动机的工作与离合器的分离或接合相协调，从而达到提高换挡品质，延长离合器使用寿命的目的。     

湿式离合器换挡过程动态特性

建立了描述湿式离合器结合过程的多状态动力学模型,通过台架试验验证了模型的正确性.在离合器油缸充油过程中,缸内油压取决于油缸的结构参数;活塞达到其最大行程时,产生摩擦扭矩,形成换挡冲击,缓冲起始压力越高,冲击越大;滑摩时间、最大实际摩擦扭矩等取决于缓冲起始压力和终止压力,以及压力变化过程.随着缓冲起始压力的减小,离合器的滑摩时间、最大滑摩扭矩、最大动载系数、滑摩功都在增大,但换挡冲击减小.     

大功率拖拉机湿式离合器换挡液压试验台的设计

为获得大功率拖拉机无级调速与动力换挡试验所需的湿式离合器控制规律,设计并试制1台拖拉机湿式离合器换挡液压试验台。首先,阐述湿式离合器的结构与控制原理;其次,设计其液压系统,包括泵站的计算、选型和工作油路的阀块设计;再次,基于Labview和PLC开发试验台的远程控制系统,并基于NI数据采集卡实现传感器数据的实时读取;最后,构建了该试验台的决策支持模型,并重点对比例减压阀和湿式离合器模型进行试验验证。结果表明:所选用比例减压阀的线性度和最小起调压力满足试验需求,其压力调整曲线与压差—流量曲线的最大仿真误差均小于额定输出压力的4%;湿式离合器的压力控制仅在其活塞到达止点后有效,其接合压力在3个关键点处的最大时间仿真误差小于离合器总接合时间的2%。本研究所开发的试验台在132 kW动力换向拖拉机的研发项目中首次取得应用,极大提高研发效率,不仅表明其设计的合理性,同时也为后续无级变速拖拉机的研究提供试验平台。     

拖拉机负载增扭/梭行换挡副变速器设计

动力换挡变速器换挡时动力不中断,且能够将复杂的换挡过程简化为按钮操作,在国外的拖拉机上已得到了广泛应用。为此,设计了一种新型的负载换挡行星齿轮副变速器,增加了原变速箱的挡位数,并实现了增扭负载换挡与梭行换挡。在分析了整体功能要求的基础上,确定了变速器的传动方案及结构,设计了副变速器液压控制系统,并对拖拉机各挡总传动比及理论车速进行了设计计算。同时,绘制了拖拉机牵引力和比油耗曲线,定义拖拉机牵引功率利用率和比油耗损失率用以评价拖拉机动力性和燃油经济性,并通过计算比较了改进前后拖拉机的动力性和燃油经济性情况。     

基于MFAPC的动力换挡变速箱湿式离合器压力控制方法

针对大功率拖拉机动力换挡过程中湿式离合器充油压力实际值与理想值之间存在偏差的问题,提出了基于紧格式动态线性化的离合器压力无模型自适应预测控制（Model free adaptive predictive control,MFAPC）算法,以实现离合器油缸压力的跟随控制。考虑到外界干扰和离合器液压控制系统参数的不确定性,构建湿式离合器驱动执行机构的完整非线性动力学模型和AMESim仿真模型,以离合器油缸压力为控制目标,采用紧格式动态线性化方法将非线性离合器液压执行机构数学模型等价转换为动态线性化数据模型,并设计了基于MFAPC的湿式离合器压力控制器,经Matlab/Simulink仿真试验验证了动态线性化模型的正确性及控制算法的可靠性。结果表明,与PID、MFAC等算法相比,本文算法控制跟踪效果更优,且具有较好的鲁棒性;MFAPC能够快速调整控制参数,响应期望压力变化;在方波信号激励下的响应时间仅为0.119s,在正弦信号激励下的稳态误差仅为±0.0281MPa,比传统PID算法降低了48.91%。此外,MFAPC的抗干扰能力优于其他算法,在接合过程中,湿式离合器最大冲击度仅为16.57m/s3,证明该算法具有较好的动态性能,有利于提高动力换挡的换挡品质,保证大功率拖拉机工作过程中的动力性。     

拖拉机电控机械式自动变速器模糊换挡策略

利用模糊控制技术,通过引入反映作业状态和环境状态的参数,对拖拉机电控机械式自动变速器(AMT)参数控制换挡规律进行了模糊化修正,设计了模糊控制器。利用设计的模糊控制换挡策略,以东方红-1302R型履带拖拉机为模型,进行了仿真研究。仿真结果表明,能有效避免换挡循环,降低换挡次数,进而改善拖拉机的动力性和经济性。     

电控机械式自动变速器换挡柔性控制试验

分析了电控机械式自动变速器（AMT）产生换挡卡滞的原因，提出了消除换挡卡滞的柔性控制方法，即在换挡过程中发生卡滞时，电控单元ECU控制换挡执行机构在空挡槽中小范围微动，消除卡滞后再执行相应的换挡操作。在装有AMT的某重型载货汽车上进行了有、无柔性控制的换挡对比试验，试验结果表明，该柔性控制方法可以有效避免换挡卡滞，提高了AMT车辆的换挡成功率。     

越野汽车机械自动变速器换挡规律的自适应控制

针对越野汽车载荷变化大、路况复杂而又要具有机动灵活的特点,利用自适应控制技术所建立的自适应控制器,对实际行车状况的油门、车速和冲击度进行在线估计。根据得到的实际的车辆负荷度,按照已经建立的最小和最大负荷度下的机械自动变速器换挡控制规律,通过线性插值法,建立适应实际行车状况的换挡规律,实现换挡规律的自适应控制。     

改善工程车辆换挡品质的变结构模糊控制系统研究

采用变结构模糊控制的方法控制高速开关阀来改善换挡品质，并在MATLAB-SIMULINK环境下，与无蓄能器，有蓄能器情形进行了仿真对比，结果表明，在换挡过程中，通过对换挡品质油压控制曲线不同阶段设定不同控制参数集的方式，改变系统的特征状态空间，能够达到缩短换挡时间和提高换挡品质的目的。     

汽车驾驶机器人模糊神经网络换挡控制方法

为了实现汽车驾驶机器人挡位决策的智能化,提出了一种驾驶机器人模糊神经网络换挡控制方法.模糊神经网络模型的输入为驾驶机器人油门机械腿的位移、试验车辆的车速和加速度,模型的输出为挡位.输入变量的隶属函数都为3个,类型都采用广义钟形函数gbellmf,网络训练算法选用反向传播算法和最小二乘法相结合的混合学习算法.仿真结果表明,汽车驾驶机器人模糊神经网络控制仿真挡位与试验挡位基本一致,该方法可根据操作工况环境实现正确的汽车驾驶机器人挡位控制.     

基于改进型粒子群算法的全扭矩换挡冲击抑制研究

对于无离合器电控机械式自动变速器(AMT)电动汽车而言,提升换挡品质、减小车辆换挡时冲击度一直是研究的热点问题.本文针对全扭矩换挡过程中对车辆冲击度影响最大的控制对象驱动电机,结合完全学习型粒子群算法搜索速度快、调节的参数少、对全局收敛能力强,且容易实现的优势,将其应用于永磁同步电机矢量控制的速度环调节器上.模拟整车空...     

基于时变扰动抑制的动力换挡拖拉机起步控制方法

针对拖拉机起步工况复杂,起步控制系统存在建模不确定性、参数摄动和时变扰动等问题,为提高动力换挡拖拉机起步品质和驾驶员操作舒适性,提出了基于时变扰动抑制的拖拉机起步控制方法。首先,以动力换挡变速箱(Power shift transmission,PST)为研究对象,通过分析拖拉机起步过程的动态特性建立PST起步动力学模型,以冲击度和滑摩功作为换挡品质评价指标,构建起步控制的性能泛函;然后,引入高阶扰动观测器(High-order disturbance observer,HDO)估计起步控制系统中的扰动及其各阶导数,结合哈密尔顿函数对线性二次型调节器(Linear quadratic regulator,LQR)推导求得最优控制律;最后,基于Matlab/Simulink和AMESim构建大功率拖拉机PST的联合仿真模型,并与PIO观测器(Proportional integral observer,PIO)进行对比,验证本文方法的有效性。算例验证表明,HDO能够准确估计系统时变扰动,通过与LQR的结合可有效抑制系统时变扰动。仿真结果表明,中等起步,运输工况和犁耕工况下,HDO冲击度分别为12.25、11.32 m/s³,比PIO分别降低了21.92%、22.20%,滑摩功比LQR分别减少0.49、0.11 kJ。在不同工况和起步意图下,本文方法可有效降低动力换挡拖拉机起步过程中的冲击度和滑摩功,具有较好的换挡品质和控制鲁棒性。     

拨叉加工工艺研究

通过对一拖Fiat拖拉机变速箱高低挡拨叉的加工工艺分析,查找出问题的原因,并通过工艺优化试验和改进试验的研究,验证了新工艺的优点。此工艺改进对拨叉类零件加工具有一定的借鉴性。