动力换档在拖拉机上的应用,可以减少驾驶员的操作负担,提高拖拉机制造公司的产品竞争力,促进我国农业机械化的发展。本文以TG1804拖拉机为研究对象,为解决主变速箱在手动换档时存在换档困难的问题,设计一套动力换档系统,并在实车上获得应用。在实车试验时,出现动力换档系统存在换档失败,拨叉轴无法准确回空档的问题,提出一种应用模糊控制和PID控制相结合的分段控制策略,通过控制液压缸活塞杆的位移实现拨叉轴位置的精确控制。论文主要开展以下几个方面的理论研究与实验工作:(1)针对换档过程拨叉轴存在无法准确回空的问题,提出对换档过程进行动力学分析;考虑动态换档时对同步器同步时间的要求,提出静态换档和动态换档相结合的换档力确定方法,建立静态时拨叉轴动力学模型,确定动态时同步过程的同步力;最终得出换档力与拨叉轴位移的关系曲线。(2)研究动力换档系统的操作流程,完成电控系统的设计;根据原型车的基本参数,通过定量分析对动力换档系统的液压系统元器件进行选型,绘制液压原理图,完成动力换档系统的液压系统部分的设计;利用CATIA逆向建模、实体建模和虚拟装配完成原车变速箱的三维模型,在此基础上进行动力换档执行机构的设计;通过对机械零件设计、加工和安装时的合理性进行分析,对机械零件进行优化设计;最终,设计出一套合理的动力换档系统。(3)以建立的动力换档系统为对象,建立了阀控液压缸的动力学模型,通过仿真证明液压换档系统模型的稳定性;设计模糊控制器和PID控制器,搭建活塞杆位置控制的仿真模型,通过仿真分析液压油粘性阻尼系数的变化和换档机构摩擦力的变化,得出仿真模型位置控制的可靠性;最后通过台架试验进一步验证了仿真模型的可靠性。研究结果表明,所搭建的位置控制仿真模型,可以满足换档时拨叉轴回中间位置的稳定性,并通过实车试验验证所建立模型的可靠性。实车试验时的拨叉轴回中间位置的最大响应时间为0.168s,满足设计要求的回空档时间0.2s。