ZL50輪式裝載機(jī)行星式動(dòng)力換擋變速箱設(shè)計(jì)含8張CAD圖.zip,ZL50,輪式,裝載,行星,動(dòng)力,換擋,變速箱,設(shè)計(jì),CAD 論述汽車(chē)齒輪動(dòng)力換檔變速器新的控制理念 雅各布森 機(jī)器和車(chē)輛設(shè)計(jì)，查爾姆斯理工大學(xué)，SE-412 96，瑞典 摘要：動(dòng)力換擋變速器，例如 自動(dòng)變速器傳統(tǒng)上通過(guò)脫離屬于齒輪A的離合器和接合屬于齒輪B的離合器而從齒輪A切換到B。本文嘗試使用第三離合器的想法。 實(shí)際上，這樣的第三離合器可以是傳統(tǒng)上僅用于其它齒輪的離合器之一。 這意味著新概念只能在普通變速箱中使用控制軟件更新。 在傳統(tǒng)控制理念中體現(xiàn)的舒適與穿戴之間的貿(mào)易變得不那么麻煩。 磨損或不適可以減少到對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)控制的升檔的大約一半。 這項(xiàng)工作是在升檔中使用屬于高于高檔的檔位的額外離合器的最大潛力。 理論研究是用一般簡(jiǎn)單的模型進(jìn)行的，但是使用更詳細(xì)的現(xiàn)有變速箱模型來(lái)增加一個(gè)模擬實(shí)例。 關(guān)鍵詞：動(dòng)力換檔，自動(dòng)變速箱，控制，檔位質(zhì)量，舒適度，磨損 符號(hào) A, B 驅(qū)動(dòng)電阻表達(dá)式常量 c 離合器容量，即數(shù)量 離合器中施加外力的比例 D 定義為時(shí)間的衍生物（無(wú)量綱）的扭矩 J 時(shí)刻質(zhì)量慣性 m 質(zhì)量 P 功率 S 跨度，即兩檔比 T 扭矩 W 磨損離合器，定義為能量耗散（無(wú)量綱） ε 小正值 ω 轉(zhuǎn)速（角度/時(shí)間） 下標(biāo) e 發(fā)動(dòng)機(jī) in, out 變速箱輸入輸出軸 Ip ，tp 慣性和扭矩相位 L,H,X 用于較低和較高的齒輪檔位和額外的離合器 trad, new 傳統(tǒng)，新傳統(tǒng)和新的控制理念 0 無(wú)量綱（不用于W） 1 峰值，如圖3所示的CH01 1 背景 動(dòng)力換檔變速器的優(yōu)點(diǎn)是能夠在不中斷機(jī)械功率的情況下?lián)Q擋。這個(gè)概念自第二十世紀(jì)初就一直在汽車(chē)上使用。大多數(shù)的動(dòng)力換檔變速器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器液力變矩器和液壓驅(qū)動(dòng)離合器和剎車(chē)安裝在齒輪傳動(dòng)行星式。 功率轉(zhuǎn)換的機(jī)械現(xiàn)象在例如參考文獻(xiàn)[1]和[2]中有很好的描述。 例如參考文獻(xiàn)[3]?[6]已經(jīng)研究了如何設(shè)計(jì)變速器的控制。 然而，這些措施除了離合器A和B之外，還要考慮使用更多的離合器，這些離合器被定義為屬于變速前和變速器后齒輪的離合器。 2 這項(xiàng)工作的驅(qū)動(dòng)力和目的 自動(dòng)變速箱的可能發(fā)展包括： （a）消除轉(zhuǎn)爐，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性并減輕重量和成本; （b）引入更多的齒輪，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性，排放和駕駛性能。 通過(guò)對(duì)離合器的更復(fù)雜的控制，即控制和計(jì)算機(jī)工程和執(zhí)行器技術(shù)來(lái)支持這一發(fā)展。 還有傳感器技術(shù)，例如 為了估計(jì)離合器中的滑動(dòng)速度是有意義的，即使這具有意味著更多成本的缺點(diǎn)。 目前的工作目的是研究使用更多的齒輪箱離合器在換檔時(shí)的潛力，而不僅僅是用于較低檔位的低檔和離合器的離合器。 這是一個(gè)例子，說(shuō)明如何使用改進(jìn)的控制可能性來(lái)利用所涉及的機(jī)械部件的潛力。 這項(xiàng)工作是概念性的，它具有以下限制： 1、沒(méi)有實(shí)際的驗(yàn)證。 2、假設(shè)用于低檔的離合器以完美的時(shí)機(jī)被控制。 這可以被認(rèn)為是使用單向離合器，這消除了對(duì)外部控制的需要。 3、只有正確的功率流，即沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的升檔才能被仔細(xì)分析。 降檔在附錄1定性討論。 4、理論討論使用一般化簡(jiǎn)單的系統(tǒng)模型，即恒定的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩（發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而變化，而在換擋期間不會(huì)降低），恒定的底盤(pán)速度，無(wú)轉(zhuǎn)換器和無(wú)彈性。 （仿真實(shí)例更加現(xiàn)實(shí);見(jiàn)第6節(jié)） ?主要思想是，僅使用一個(gè)控制（cH），兩個(gè)控制目標(biāo)（舒適度和低磨損）無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但增加一個(gè)控制（cX）可以使目標(biāo)脫鉤，從而減少權(quán)衡。 這在圖1中可視化。 圖1目前工作主體思想的可視化 3傳統(tǒng)移位概念及其權(quán)衡 在本節(jié)中，將如何進(jìn)行傳統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)移將被描述。該演示文稿只會(huì)進(jìn)入盡可能多的細(xì)節(jié)，需要令人信服的舒適和磨損之間的權(quán)衡，并找到一種方法來(lái)量化它在圖（見(jiàn)圖4）。一個(gè)加速，一個(gè)較低的齒輪離合器和一個(gè)更高的齒輪離合器接合。由于變速器通常是由行星齒輪設(shè)計(jì)的，所以離合器不是指每個(gè)齒輪都不是很明顯。然而，參考[ 1 ]顯示了一種以無(wú)量綱形式寫(xiě)出方程的方法。然后，方程可以解釋為更簡(jiǎn)單的系統(tǒng)如圖2所示。然后，它更直觀地清楚，移位，主要是，只是一個(gè)分支的電源開(kāi)關(guān)的問(wèn)題，它可以通過(guò)操作所涉及的兩個(gè)離合器。假設(shè)恒定的底盤(pán)速度，ω_out0 = 1常數(shù)和ω_out0 = 1，這幾乎是在大多數(shù)的變化。同時(shí)，假設(shè)恒定的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，t_e0 = 1constant和t_e0 = 1，這是一個(gè)更嚴(yán)重的簡(jiǎn)化，但它不會(huì)改變轉(zhuǎn)變的主要控制難點(diǎn)。圖2的底部版本可能看起來(lái)是一個(gè)特殊的情況，但參考[ 1 ]表明，它涵蓋了所有合理的齒輪箱布局，除了與反向動(dòng)力的情況下，即發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，在較低的齒輪。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)箱覆蓋無(wú)量綱方程參考[ 1 ]，但不能給出簡(jiǎn)單的物理解釋圖2。然而，目前的工作并不聲稱(chēng)覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)箱。 升檔時(shí)，離合器L應(yīng)釋放，離合器H應(yīng)接合。 離合器L應(yīng)該被完全控制，即當(dāng)開(kāi)始以錯(cuò)誤的方向承受扭矩負(fù)載時(shí)釋放。 這可以用離合器L作為單向離合器來(lái)實(shí)際設(shè)計(jì)，這消除了對(duì)其進(jìn)行控制的需要。 如果離合器L不是單向離合器，則在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn)分離時(shí)會(huì)出現(xiàn)實(shí)際的問(wèn)題，這將導(dǎo)致“聯(lián)結(jié)”或“擴(kuò)張”。 這些現(xiàn)象在參考文獻(xiàn)[1]和[2]中有所討論，但在現(xiàn)在的工作中沒(méi)有考慮到這些現(xiàn)象。 搭接是當(dāng)離合器過(guò)多時(shí)，會(huì)迫使發(fā)動(dòng)機(jī)降速。 耀斑是另一回事。 總體控制目標(biāo)是將ωin和Tout從圖A中的點(diǎn)A轉(zhuǎn)到點(diǎn)B。 首先，控制系統(tǒng)增加cHO，最終達(dá)到cHO = 1。 在此階段，扭矩相位離合器L由離合器H卸載，最終承受整個(gè)負(fù)載。 然而，傳動(dòng)速度仍然保持在低檔。 圖2概括和簡(jiǎn)化。 上部：具有行星齒輪嚙合的齒輪箱的可能布局。 較低：作為普通齒輪嚙合的解釋?zhuān)趨⒖嘉墨I(xiàn)[1]的無(wú)量綱方程， 圖3基于傳統(tǒng)控制概念的參考換檔僅使用離合器L和H.離合器L被假定以完美的時(shí)序進(jìn)行控制。 離合器H被控制以避免在Tout中的步驟并且保持dTout / dt的一定絕對(duì)幅度D，以便 為了改變速度，僅具有一個(gè)舒適度。離合器H進(jìn)一步接合到值cHO>1。 然后發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪右側(cè)的扭矩Tino變?yōu)? 1，這樣使發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪減速。 該階段稱(chēng)為慣性階段，當(dāng)離合器H達(dá)到零滑動(dòng)速度時(shí)，該階段結(jié)束。 如圖所示。 如圖3所示，假設(shè)離合器H以這樣的方式被控制，使得在換檔期間，Tout的導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值在D處保持恒定。 減少了完全定義班次所需的參數(shù)數(shù)量。 斜坡D將用作不適的度量。 實(shí)際上，難以找到cHO 的定時(shí)，當(dāng)慣性階段結(jié)束時(shí)，cHO的定時(shí)正好是1。 相反，當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，必須確保cHO略高于1，即cHO = 1 +ε，這導(dǎo)致Tout從cHO / s =（1 +ε）/ s到1 / s的不連續(xù)變化 慣性相結(jié)束。 Tout的這種突然下降有助于不適，但是由于可以通過(guò)良好的時(shí)機(jī)消除它，因此不包括在研究中。 這也是一個(gè)不能使用新的控制概念的現(xiàn)象。 在第6節(jié)中更逼真的仿真實(shí)例中，在扭矩階段結(jié)束時(shí)假設(shè)完美的時(shí)序。 兩種措施的“不適”和“磨損”可以在圖1中確定。 確切地說(shuō)，如何量化不適是有爭(zhēng)議的，但大多數(shù)人應(yīng)該同意，牽引扭矩的快速變化或大步驟會(huì)導(dǎo)致不良的舒適度。 因此，不適定義為扭矩變化的大小： 類(lèi)似地，磨損現(xiàn)象是非常復(fù)雜的，但是對(duì)于這種類(lèi)型的離合器，或多或少地認(rèn)為離合器襯套中的熱釋放是主要的問(wèn)題。 對(duì)于某個(gè)變速箱在某種換檔操作中，實(shí)際上發(fā)現(xiàn)磨損隨著滑動(dòng)時(shí)間而增加，即熱能而不是熱功率是良好的磨損量度。 從這個(gè)推理，使用以下磨損定義： 由于使用單個(gè)參數(shù)D來(lái)描述移位，因此對(duì)于每個(gè)D值，將找到一定的W。由于模型簡(jiǎn)單，并且cHO的控制被假設(shè)為在時(shí)間上是分段線性的，因此可以找到以下分析表達(dá)式 ： 這意味著像圖 4可以繪制。 在這里，在舒適和穿著之間的折中，增加一個(gè)增加了另一個(gè)，反之亦然。 也可以找到總移位時(shí)間的表達(dá)式： 總移位時(shí)間也繪制在圖1中。 由于正常班次，在類(lèi)似換檔操作期間考慮乘用車(chē)需要大約0.5秒，D和W的實(shí)際合理值非常大致為D = 5.5和W = 0.2，應(yīng)該注意與 第5節(jié)中的新移位概念。 應(yīng)該提到的是，使用傳統(tǒng)的離合器L而不是單向離合器L開(kāi)啟了新的可能性，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)矩階段中，Tout不必一直減少到1 / s。 然而，這涉及困難的控制問(wèn)題，其中在條件下發(fā)動(dòng)機(jī)慣性必須平衡，即兩個(gè)離合器在正方向上滑動(dòng)的情況。 這些解決方案在本文中沒(méi)有得到解決。 在圖 5，一個(gè)額外的離合器被拉出，離合器X.在這一部分，將發(fā)現(xiàn)如果離合器X需要齒輪X 圖4：使用傳統(tǒng)的控制理念換高檔換乘不便和磨損。 繪制跨度s = 1.75和無(wú)量綱慣性J0 = 1 圖5概括和簡(jiǎn)化如圖1所示。但也使用額外的離合器X 8