拖拉机动力换挡换向过程动态控制
发布时间：2021-11-05 09:51
拖拉机动力换挡变速器（PST-power-shifting transmission）是农业机械智能化研究的重要方向之一,其原理为控制湿式离合器切换以实现动力换挡。可以有效降低驾驶员操作复杂性,减轻驾驶员负担。变速器开发过程中主要问题为换挡过程控制策略,是近年农业机械热点研究方向。本文以东方红某部分动力换挡变速器为研究对象,首先分析PST原理及传动特性,对拖拉机传动系统建模分析;其次,完成动力换挡、换向控制策略的制定,最后建立换挡品质优化方法。主要工作如下:（1）介绍了PST换挡换向原理,分析了PST传动特性;建立了拖拉机传动系统的主要部件的动力学模型。根据台架试验数据,确定了发动机数值模型;根据湿式离合器各工作状态下转矩传递特性,建立了离合器动力学模型。最后,考虑到土壤阻力的复杂性,根据实验数据及经验值,建立了拖拉机作业工况、运输工况下的阻力模型。（2）将动力换挡分为单对离合器切换换挡与两对离合器切换换挡。首先,针对单对离合器切换换挡过程,深入分析了离合器切换之间转矩传递动力学方程,将换挡过程划分为五个阶段,搭建了换挡过程Matlab/simulink仿真平台。设计了转矩相与惯性相离...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
近年农机购置补贴Figure1.1AgriculturalMachineryPurchaseSubsidyinRecentYears
1绪论3类变速器，如意大利NewHolland公司的L系列、法国雷诺公司的Ares系列等[9]。我国目前同样有大量此类手动挡变速器拖拉机，如东方红LF80/90系列、SH804[10]等。但手动变速器换挡时需采用离合器切断动力源，操作复杂，同时随着电液控制技术的发展与自动变速器在汽车上的大量应用，操作简便的自动换挡变速器在拖拉机上应用也日益普遍。1.2.2动力换挡变速器PST即换挡过程中动力不中断的自动变速器，可以分为部分动力换挡与全动力换挡变速器。部分动力换挡变速器中有部分挡位可实现动力换挡，通常采用PST之后串联手动有级变速器或电控机械自动变速器。全动力换挡是指全部挡位均可实现动力换挡过程。全动力换挡变速器可以更好的进行换挡控制策略的执行，从而相比于部分动力换挡变速器有个更好的燃油经济性，但是其成本更高，并且拖拉机作业时，生产率也没有明显提升。受限于成本、尺寸等因素，全动力换挡变速器挡位数相较于部分动力换挡变速器也有所较少，其覆盖速度段也有所减少。①部分动力换挡变速器各大生产厂家为了覆盖作业速度段，采用多挡位同时降低成本，推出了以动力换挡和同步器换挡相结合的部分动力换挡，根据拖拉机作业工况需求划分不同速度区段，区段内采用动力换挡，区段之间采用同步器换挡[11]。1989年美国Case公司推出的Maxxum系列首先采用了部分动力换挡变速器，采用4区段、每区段中4个动力换挡挡位的4×4结构，此后各个拖拉机公司依次推出此类产品[12]。如NewHolland公司的T7系列，意大利ARGO公司的TX4A系列（如图1.2所示）等。图1.2ARGO公司TX4A结构简图Figure1.2ARGOTX4Astructurediagram
重庆大学硕士学位论文4为了进一步减少操作步骤以及变速器成本的降低，部分厂商采用动力换挡变速器和电控机械自动变速器结合的部分动力换挡变速器。如东方红LF1504/2204系列，LF2204采用8挡动力换挡配备4区段机械自动变速器形成32F+24R挡位分布。②全动力换挡变速器全动力换挡因为其较高的成本，一般应用于功率大于180马力的拖拉机。国外企业主要在90年代开始在大马力拖拉机上大规模应用，主要代表为NewHolland公司的Powercommand全动力换挡变速器。该变速器共有18个前进挡，分三个速度区段，每个区段共有6个挡位，且有6个倒退挡[13]，主体结构如图1.3所示。图1.3Powercommand变速器布置图Figure1.3Powercommandtransmissionlayout1.2.3液压机械变速器液压机械变速器是将液力装置与机械装置相结合，将机械传动效率高与液力机构可以无级变速且调速范围大，还可缓冲减震等优点相结合的一种装置。在拖拉机上应用最多的为静液压功率分流无级变速器(HPCVT)，此变速器将静液压装置与机械装置相结合，具有传动比大范围无级调速，又通过分流结构提高变速器效率，还可通过液压装置缓冲减震等优点[14]。国外自90年代开始量产此结构变速器，并得到了快速发展，代表结构有JohnDeere公司的AutoPower结构（如图1.4所示）、瑞典斯太尔公司的S-Matic结构（如图1.5所示）[15]。而我国目前并没有在此方向展开深入研究，尚无量产拖拉机，市场上此类拖拉机均为进口产品。
【参考文献】：
期刊论文
[1]农田机械压实对土壤物理特性的影响[J]. 周艳丽,卢秉福. 中国农机化学报. 2018(09)
[2]农业拖拉机关键技术发展现状与展望[J]. 谢斌,武仲斌,毛恩荣. 农业机械学报. 2018(08)
[3]中央一号文件对农业装备的三大利好[J]. 陈栋栋. 现代农业装备. 2018(01)
[4]2017年中国农机行业市场走势预测[J]. 刘文华. 南方农机. 2017(01)
[5]《农机装备发展行动方案（2016—2025）》发布实施[J]. 晓琳. 农业工程. 2017(01)
[6]拖拉机动力换挡变速器换挡特性与控制策略研究[J]. 席志强,周志立,张明柱,曹青梅. 农业机械学报. 2016(11)
[7]基于换挡品质的变速器换挡控制策略研究[J]. 刘建民,于英,何绍华,周平. 机电工程. 2016(08)
[8]后轮驱动大功率拖拉机牵引力-滑转率联合自动控制方法[J]. 张硕,杜岳峰,朱忠祥,毛恩荣,刘进一,石晶. 农业工程学报. 2016(12)
[9]土壤物理特性对深松阻力影响的试验[J]. 李霞,张东兴,张瑞,崔涛. 江苏大学学报(自然科学版). 2014(01)
[10]中国农业机械化促进法实施效果研究[J]. 张巧宁,任文涛,崔红光,刘宏宇. 农机化研究. 2013(03)
博士论文
[1]拖拉机PST控制系统关键技术研究[D]. 曹青梅.西安理工大学 2018
[2]重型载重汽车液力自动变速换挡策略与品质研究[D]. 张雁.吉林大学 2015
[3]基于动力传动系统一体化的双离合器自动变速器控制技术研究[D]. 王印束.吉林大学 2012
[4]双离合器式自动变速器控制品质评价与优化[D]. 张建国.吉林大学 2011
[5]轿车双离合器自动变速系统综合匹配控制研究[D]. 刘永刚.重庆大学 2010
硕士论文
[1]大马力拖拉机动力换挡变速器控制系统研究[D]. 施信信.合肥工业大学 2018
[2]基于拖拉机工况参数的耕深估算模型研究[D]. 周奎.天津大学 2017
[3]全电AMT换挡品质的多目标优化研究[D]. 成岳华.中南林业科技大学 2016
[4]湿式离合器滑摩转矩计算模型与试验研究[D]. 武达.北京理工大学 2015
[5]基于多片湿式离合器的商用车起步过程的仿真研究[D]. 郭西全.吉林大学 2014
[6]双离合变速器换挡规律分析及仿真[D]. 李静.合肥工业大学 2012
[7]柴油机电控高压共轨燃油喷射系统控制策略及仿真研究[D]. 李晶晶.北京交通大学 2011
本文编号：3477568
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
近年农机购置补贴Figure1.1AgriculturalMachineryPurchaseSubsidyinRecentYears
1绪论3类变速器，如意大利NewHolland公司的L系列、法国雷诺公司的Ares系列等[9]。我国目前同样有大量此类手动挡变速器拖拉机，如东方红LF80/90系列、SH804[10]等。但手动变速器换挡时需采用离合器切断动力源，操作复杂，同时随着电液控制技术的发展与自动变速器在汽车上的大量应用，操作简便的自动换挡变速器在拖拉机上应用也日益普遍。1.2.2动力换挡变速器PST即换挡过程中动力不中断的自动变速器，可以分为部分动力换挡与全动力换挡变速器。部分动力换挡变速器中有部分挡位可实现动力换挡，通常采用PST之后串联手动有级变速器或电控机械自动变速器。全动力换挡是指全部挡位均可实现动力换挡过程。全动力换挡变速器可以更好的进行换挡控制策略的执行，从而相比于部分动力换挡变速器有个更好的燃油经济性，但是其成本更高，并且拖拉机作业时，生产率也没有明显提升。受限于成本、尺寸等因素，全动力换挡变速器挡位数相较于部分动力换挡变速器也有所较少，其覆盖速度段也有所减少。①部分动力换挡变速器各大生产厂家为了覆盖作业速度段，采用多挡位同时降低成本，推出了以动力换挡和同步器换挡相结合的部分动力换挡，根据拖拉机作业工况需求划分不同速度区段，区段内采用动力换挡，区段之间采用同步器换挡[11]。1989年美国Case公司推出的Maxxum系列首先采用了部分动力换挡变速器，采用4区段、每区段中4个动力换挡挡位的4×4结构，此后各个拖拉机公司依次推出此类产品[12]。如NewHolland公司的T7系列，意大利ARGO公司的TX4A系列（如图1.2所示）等。图1.2ARGO公司TX4A结构简图Figure1.2ARGOTX4Astructurediagram
重庆大学硕士学位论文4为了进一步减少操作步骤以及变速器成本的降低，部分厂商采用动力换挡变速器和电控机械自动变速器结合的部分动力换挡变速器。如东方红LF1504/2204系列，LF2204采用8挡动力换挡配备4区段机械自动变速器形成32F+24R挡位分布。②全动力换挡变速器全动力换挡因为其较高的成本，一般应用于功率大于180马力的拖拉机。国外企业主要在90年代开始在大马力拖拉机上大规模应用，主要代表为NewHolland公司的Powercommand全动力换挡变速器。该变速器共有18个前进挡，分三个速度区段，每个区段共有6个挡位，且有6个倒退挡[13]，主体结构如图1.3所示。图1.3Powercommand变速器布置图Figure1.3Powercommandtransmissionlayout1.2.3液压机械变速器液压机械变速器是将液力装置与机械装置相结合，将机械传动效率高与液力机构可以无级变速且调速范围大，还可缓冲减震等优点相结合的一种装置。在拖拉机上应用最多的为静液压功率分流无级变速器(HPCVT)，此变速器将静液压装置与机械装置相结合，具有传动比大范围无级调速，又通过分流结构提高变速器效率，还可通过液压装置缓冲减震等优点[14]。国外自90年代开始量产此结构变速器，并得到了快速发展，代表结构有JohnDeere公司的AutoPower结构（如图1.4所示）、瑞典斯太尔公司的S-Matic结构（如图1.5所示）[15]。而我国目前并没有在此方向展开深入研究，尚无量产拖拉机，市场上此类拖拉机均为进口产品。
【参考文献】：
期刊论文
[1]农田机械压实对土壤物理特性的影响[J]. 周艳丽,卢秉福. 中国农机化学报. 2018(09)
[2]农业拖拉机关键技术发展现状与展望[J]. 谢斌,武仲斌,毛恩荣. 农业机械学报. 2018(08)
[3]中央一号文件对农业装备的三大利好[J]. 陈栋栋. 现代农业装备. 2018(01)
[4]2017年中国农机行业市场走势预测[J]. 刘文华. 南方农机. 2017(01)
[5]《农机装备发展行动方案（2016—2025）》发布实施[J]. 晓琳. 农业工程. 2017(01)
[6]拖拉机动力换挡变速器换挡特性与控制策略研究[J]. 席志强,周志立,张明柱,曹青梅. 农业机械学报. 2016(11)
[7]基于换挡品质的变速器换挡控制策略研究[J]. 刘建民,于英,何绍华,周平. 机电工程. 2016(08)
[8]后轮驱动大功率拖拉机牵引力-滑转率联合自动控制方法[J]. 张硕,杜岳峰,朱忠祥,毛恩荣,刘进一,石晶. 农业工程学报. 2016(12)
[9]土壤物理特性对深松阻力影响的试验[J]. 李霞,张东兴,张瑞,崔涛. 江苏大学学报(自然科学版). 2014(01)
[10]中国农业机械化促进法实施效果研究[J]. 张巧宁,任文涛,崔红光,刘宏宇. 农机化研究. 2013(03)
博士论文
[1]拖拉机PST控制系统关键技术研究[D]. 曹青梅.西安理工大学 2018
[2]重型载重汽车液力自动变速换挡策略与品质研究[D]. 张雁.吉林大学 2015
[3]基于动力传动系统一体化的双离合器自动变速器控制技术研究[D]. 王印束.吉林大学 2012
[4]双离合器式自动变速器控制品质评价与优化[D]. 张建国.吉林大学 2011
[5]轿车双离合器自动变速系统综合匹配控制研究[D]. 刘永刚.重庆大学 2010
硕士论文
[1]大马力拖拉机动力换挡变速器控制系统研究[D]. 施信信.合肥工业大学 2018
[2]基于拖拉机工况参数的耕深估算模型研究[D]. 周奎.天津大学 2017
[3]全电AMT换挡品质的多目标优化研究[D]. 成岳华.中南林业科技大学 2016
[4]湿式离合器滑摩转矩计算模型与试验研究[D]. 武达.北京理工大学 2015
[5]基于多片湿式离合器的商用车起步过程的仿真研究[D]. 郭西全.吉林大学 2014
[6]双离合变速器换挡规律分析及仿真[D]. 李静.合肥工业大学 2012
[7]柴油机电控高压共轨燃油喷射系统控制策略及仿真研究[D]. 李晶晶.北京交通大学 2011
本文编号：3477568
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