大马力拖拉机组合式变速器动力换挡控制研究

发布时间：2020-09-14 15:52

　　 动力换挡变速器具有换挡过程功率流不中断以及自适应作业负载波动的特点,在提升农业生产效率方面相比传统手动机械变速器具有显著的优越性,因而具有可观的应用前景。深入研究动力换挡技术,为我国自主研发动力换挡变速器提供理论基础,是推进我国拖拉机变速器产业转型升级的现实需要。本文针对大马力拖拉机组合式变速器动力换挡控制过程、控制目标、控制方法以及控制元件工作特性进行了深入研究。研究内容如下:(1)分析组合式变速器三段变速机构串联传动的结构特点,解析了动力换挡工作过程,设计了与组合式变速器相匹配的电液控制系统液压回路,建立了拖拉机传动系统仿真模型。(2)进行动力换挡分相动力学分析,将动力换挡过程分为低挡转矩相,滑磨相和高挡转矩相,导出各相冲击度、滑磨功和输出转矩计算式,构建了动力换挡品质三因素评价体系。(3)在分析动力换挡品质关键影响因素的基础上,提出运用模式搜索算法优化动力换挡品质。联立离合器油压线性变化规律表达式、各相换挡品质评价指标计算式构建换挡品质多目标优化函数,采用加权系数法对多目标函数进行预处理,精确优化了离合器油压变化规律,有效改善了动力换挡品质。(4)为了减少动力换挡过程中离合器接合瞬间产生的轴向动载荷,设计了离合器活塞在空行程阶段的目标位移变化规律,实现了离合器位移跟踪控制,并提出一种减小离合器位移跟踪误差的优化方法,提高了离合器位移跟踪精度。(5)针对传统开关阀复位弹簧疲劳失效问题,设计了一种采用微电机驱动的新型开关阀,建立了新型开关阀动力学模型,研究了其动态特性和静态特性。新型开关阀通过丝杠自锁维持阀芯位置恒定,具有稳定的开关性能。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S219.032.1
【部分图文】：

图 1.1 手动机械式变速器Fig 1.1 Manual transmission液压变速器液压变速器（Hydro-Static Transmission, HST）主要由泵、马达以组成。1950 年，英国人最先在拖拉机上实现静液压传动[7]。随后军事和民用领域均得到长足的发展，并衍生出多个子类型。各种 H大同小异，都是发动机驱动泵，泵通过油液驱动马达，马达再将变速机构，完成能量从机械能到油液压力能再到机械能的转换，如拉机静液压驱动系统采用变量泵和变量马达搭搭配，通过调节二实现无级变速功能，换挡平顺[8]。静液压变速器无离合器，但有一机起步和怠速时使用。静液压变速器的缺点在于部分载荷下传动

图 1.1 手动机械式变速器Fig 1.1 Manual transmission液压变速器压变速器（Hydro-Static Transmission, HST）主要由泵、马达以成。1950 年，英国人最先在拖拉机上实现静液压传动[7]。随后事和民用领域均得到长足的发展，并衍生出多个子类型。各种 同小异，都是发动机驱动泵，泵通过油液驱动马达，马达再将速机构，完成能量从机械能到油液压力能再到机械能的转换，如机静液压驱动系统采用变量泵和变量马达搭搭配，通过调节二现无级变速功能，换挡平顺[8]。静液压变速器无离合器，但有一起步和怠速时使用。静液压变速器的缺点在于部分载荷下传动

现无动力中断换挡的原理为：变速器中存在不少于 2 条的功率传件（离合器、制动器）的分离和接合控制每条功率传递路径的动 TCU 根据预先设置的换挡条件自动下达换挡指令，驱动液压控制位离合器分离，同时待换挡位离合器接合。实现离合器合理接合技术是动力换挡的关键技术，也是技术难点。适应特种作业环境，拖拉机挡位多，采用增加传动轴以扩展挡位拉机变得笨重[11]。解决办法是采用动力换挡变速机构和其他类型动方案，。驾驶员操纵主变速器选取变速段，动力换挡变速机构在换挡。这种部分动力换挡变速器也叫组合式变速器。与此对应地速器，无需额外的机械变速器，实现全段自动换挡。这种全动力，研发成本也比部分动力换挡变速器高。按照机械传动方案的不速器也可划分为定轴式和行星式[12]。定轴式也称平行轴式，结构器模块化设计；行星式优点在于传动效率高[13]。图 1.3 为定轴式动三根传动轴互相平行，每根轴上有一个离合器包，离合器包外侧动。

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本文编号：2818360