电动拨叉式AMT换挡系统设计与性能研究

发布时间：2020-03-22 08:56

【摘要】：在高效节能成为科技发展主要趋势的今天,已经将AMT应用到纯电动汽车中,大幅度提升了汽车的动力性能,有效地减少了系统的能源消耗,从而提高了纯电动汽车的续航能力。电控电动式AMT不存在由液压缸或者气缸引起的迟滞性问题,具有响应速度快的优势。目前,电控电动式AMT技术成为自动变速器领域一个重要的研究方向,是新能源汽车特别是纯电动汽车高效、迅速发展的攻关难题之一。为了提高电控电动式AMT的换挡品质、系统可控性和传动效率,本文确定了一种应用单自由度电磁直线执行器直接推动拨叉轴完成换挡的电动拨叉式AMT换挡系统,并且完成该换挡系统性能的仿真分析与试验研究。电动拨叉式换挡执行机构省掉了在选换挡过程中的选挡运动,能够实现退、进挡运动同时进行,因此换挡时间缩减为空挡到达目标挡位所经历的时间,从而极大减小了汽车在选换挡过程中动力中断时间,进而提高了换挡品质。具体工作和研究内容如下:(1)应用拉丁超立方设计法和响应面法完成了AMT速比优化,并确定了电动拨叉式换挡执行机构。匹配了纯电动汽车变速系统的挡位数和速比的可行域范围,应用拉丁超立方设计法和响应面法,将电机驱动能耗作为目标值,对变速系统最大和最小传动比进行优化。针对AMT选换挡过程中动力中断时间较长和系统可控性较差等问题,提出了换挡执行机构的性能要求。确定了一种电动拨叉式选换挡执行机构及其对应的挡位分布形式,并阐述了电动拨叉式选换挡执行机构的运行原理,为后续性能仿真与试验验证打下了基础。应用CATIA建立基于电动拨叉式选换挡执行机构的AMT整体结构模型,并完成样机的研制工作。(2)仿真分析了电动拨叉式换挡执行机构的性能。将整个电动拨叉式AMT的换挡过程分为两个阶段的退挡过程和六个阶段的进挡过程,建立了每个阶段的换挡力数学模型。阐述了换挡时间、换挡冲击度、单位面积滑摩功和换挡能耗等换挡品质评价指标。应用MATLAB/Simulink建立电动拨叉式选换挡执行机构性能仿真模型,并对电动拨叉式选换挡执行机构退、进挡同时进行过程和变换挡参数换挡过程的仿真结果进行分析。(3)完成了增力式同步器工程化设计。为解决增力式同步器同步阶段之前误增力的问题,在整个增力式同步器原有结构中加非标碟簧,应用CATIA建立增力式同步器工程化设计三维模型。分析了增力式同步器中非标碟簧对预同步过程和同步过程的影响,建立了换挡力数学模型。应用MATLAB/Simulink建立进挡过程增力性能仿真模型,并对仿真结果进行了分析。(4)试验验证了电动拨叉式AMT换挡系统的性能。依据试验台架设计目的与功能,确定了整体结构设计方案。应用CATIA对试验台架各个零件进行建模并装配,完成试验台架的搭建工作。为了验证电动拨叉式选换挡执行机构的可行性、优越性与通用性,完成退、进挡同时进行试验和变换挡参数换挡试验。试验可知:在转速差为400r·min-1、被同步部分转动惯量为0.055kg·m2的工况下完成退、进挡同时进行试验(变速器退2挡进3挡的过程),当同步力矩平均值为25.6Nm时,换挡能耗为368.3J,换挡时间为142ms,同步时间为96ms,此时换挡冲击度为5.2m·s-3和单位面积滑摩功为0.063J·mm-2,具有较小的换挡冲击且满足同步器的使用寿命要求的同时,相比于传统选换挡执行机构,节省的换挡时间为24ms,将同步阶段以外的其他换挡阶段所用时间缩短约34%,进而有效缩短了换挡时间。该试验结果与仿真结果的最大误差可控制在7.9%,研究结果具有可靠性。
【图文】：

学硕士学位论文 第二章 AMT 速比优化与换挡执行）速比样本空间设计考虑最大爬坡度和附着条件等因素，可以获得变速系统最大传为 2.902≤ig1≤3.868；根据最高车速的要求且满足行驶阻力的条系统最小传动比可行域范围为 0.552≤ig3≤1.220。变速器最大速比和最小速比的可行域范围，应用 MATLAB 实多元均分分布的功能，其中选取采样数为 200，最终获得如公 所示的两元均匀分布传动比样本空间。 3.58850.7738.....3.13080.5718.....3.39621.1582..........1_2003_2001_k3_k1_13_1iiiiiiX

单自电磁直换挡拨叉动拨叉式换挡执行机构三维设计ional design scheme of electric fork-器是一种融合了Halbach阵列低动子质量和高功率密度，其转换机构，有利于提高变速系由度电磁直线执行器满足本课，因此将其确定为电动拨叉式标分别如表 2.6 和 2.7 所示。
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72

【参考文献】

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本文编号：2594827