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变速器是车辆传动中的主要关键部件之一,随着机电液一体化技术的发展,自动变速器技术已经成为当代车辆技术的重要研究方向之一。电控机械式自动变速器(AMT, Automatic Mechanical Transmission)作为汽车的核心传动部件之一,以其结构简单、易制造、传动效率高和成本低等优点,具有良好的发展前景和广阔的应用空间。 本课题以五征集团汽车传动实验项目中一款动力换挡变速器为研究对象,基于车辆自动变速器理论与电液控制原理,针对我国目前研究自动变速箱存在的问题,在现有AMT动力换挡控制方法的基础上,提出了一种新的动力换挡控制策略,创新设计了在输入轴搭载电机,采用电机主动同步的方法,在换挡过程中通过电机控制变速器输入轴转速,完成同步器的换挡工作,实现变速箱无冲击动力换挡,并设计的相应的电液控制换挡执行机构,促进我国AMT自动变速箱的快速发展,提高AMT快速、平稳换挡的整体性能。主要研究内容如下: (1)分析国内外自动变速器的发展历史和研究现状,并对机械式自动变速器的工作原理和AMT关键技术问题进行了阐述,重点分析动力换挡控制方法与实现过程。 (2)分析了动力换挡过程中离合器的结合特性,并对换挡过程进行了动力学分析。在此基础上,引出了本课题动力换挡研究方案——在变速器输入轴上增加直流电机,在换挡指令发出后,通过控制电机转速来消除同步器两端的能量差,使得其转速相匹配之后在进行换挡操作,从而消除换挡冲击。介绍了电机的结构及其所处位置,并简要介绍了其工作原理。 (3)分析机械式自动变速器执行机构的结构和工作原理,针对该变速器的结构特点,在原有换挡操作机构的基础上,开发出一套液压驱动主动换挡的执行机构。并建立了并建立了换挡执行机构的三维模型,根据所设计的换挡执行机构,结合换挡过程中的受力分析,建立了换挡执行机构的力学模型和数学模型,对换挡过程进行了动力学分析,为最优压力控制规律的求解提供了理论依据。 (4)分析各档位运行时同步器与换挡齿轮的转动工况,计算出其换挡时所需消除的转速差和能量差,在此基础上制定一套电机主动控制的换挡控制方案,用于换挡过程中对输入轴转速进行主动调节,达到降低换挡冲击的目的。并通过matlab/simulink模块对电机主动同步换挡控制策略进行仿真分析。