基于直驅技術的AMT換擋系統(tǒng)設計與性能研究.pdf

1、電控機械式自動變速器(AMT)在傳統(tǒng)手動變速器的基礎上改進而來，具有傳動效率高、成本低、結構簡單等優(yōu)點。近年來，全電式AMT研究引起了越來越多國內外科研機構的關注，并開始嘗試將直驅技術引入其中。
　　為進一步提高全電式AMT的換擋品質，本文提出一類基于直驅技術的AMT換擋系統(tǒng)，自主研發(fā)了集轉動與直動于一體且運動時互不干涉的二自由度電磁執(zhí)行器(2-DOFEMA)和具有自增力功能的增力式同步器，提高系統(tǒng)結構緊湊性和AMT換擋品質的同時

2、，降低了選換擋過程中的能量損耗。運用理論分析、仿真計算和試驗研究相結合的方法，對基于直驅技術的AMT換擋系統(tǒng)中的關鍵技術進行了深入研究，具體包括以下幾方面內容:
　　(1)確定了應用直驅技術的AMT選換擋執(zhí)行機構技術方案。考慮自動變速技術對選換擋執(zhí)行機構的基本要求，分別以換擋品質和結構緊湊性為最優(yōu)目標設計了兩種AMT選換擋執(zhí)行機構方案，并最終選擇對傳統(tǒng)手動變速器內部結構改動較小的二自由度直接驅動裝置驅動的AMT選換擋執(zhí)行機構作為課

3、題研究的主要技術方案。
　　(2)研發(fā)了一種基于電磁轉換特性的二自由度電磁執(zhí)行器。考慮AMT選換擋執(zhí)行機構的驅動要求和結構緊湊性，自主研發(fā)了集轉動和直動于一體且運動時互不干涉的、具有高功率密度的二自由度電磁執(zhí)行器，在完成系統(tǒng)樣機研制后，分別對其靜、動態(tài)特性進行了仿真分析與臺架測試。
　　(3)建立了詳盡的選換擋過程動力學模型，并對選換擋執(zhí)行機構的性能進行仿真研究。在分析變速器換擋機理的基礎上，分段研究了AMT的選換擋過程，論

4、證了AMT選換擋執(zhí)行機構實現選換擋時序重疊的可行性;完成了基于MATLAB/Simulink的選換擋執(zhí)行機構性能仿真研究，且定量研究了主要設計與控制參數對AMT選換擋執(zhí)行機構性能的影響。
　　(4)分析了換擋撥叉強度和剛度對驅動力加載規(guī)律的影響，探討了最大瞬時驅動力的確定原則。建立基于ABAQUS的換擋撥叉有限元分析模型，研究了換擋撥叉強度要求下，換擋驅動裝置能加載到選換擋執(zhí)行機構上的最大瞬時驅動力，并根據換擋撥叉的剛度分析結果修

5、正了換擋控制策略。
　　(5)研制了一種具有自增力和提高換擋系統(tǒng)魯棒性功能的直驅自增力AMT換擋系統(tǒng)。針對直驅技術應用于AMT換擋系統(tǒng)中所帶來的問題，設計了一種具有自增力功能的增力式同步器，分別從力學和能量守恒的角度論證了增力式同步器的可行性與功能性，并對其原理性樣件進行研制;直驅自增力AMT換擋系統(tǒng)使選換擋執(zhí)行機構在輸出較小驅動力時可獲得較大的同步力，降低2-DOF EMA換擋能耗的同時，提高了AMT換擋系統(tǒng)抵御外部擾動的能力，

6、為進一步縮小換擋驅動裝置體積和降低換擋控制系統(tǒng)設計難度奠定了良好的技術基礎。
　　(6)構建了二自由度電磁執(zhí)行器直接驅動的AMT換擋系統(tǒng)通用試驗臺架，驗證了基于直驅技術的AMT換擋系統(tǒng)的可行性、功能性和通用性。在合適的換擋控制系統(tǒng)控制下，實現了2-DOF EMA作為AMT換擋系統(tǒng)驅動裝置時的選換擋時序重疊功能，通過變換擋參數的試驗研究確定了新型AMT換擋系統(tǒng)的可行性與通用性。對比試驗臺架改裝前后兩種AMT換擋系統(tǒng)的試驗結果，驗證了

7、直驅自增力AMT換擋系統(tǒng)的可行性與功能性。實際測試結果表明，對于家用轎車的典型換擋參數（Δn=500r/min，Js=0.03kg·m2），當進擋過程的最大瞬時驅動力達到1000N時，2～3擋的選換擋時間可控制在200ms以內，同步時間為107ms，此時輸入軸最大當量換擋沖擊度為179.5rad/s3，單位面積滑摩功為0.057J/mm2，具有較小換擋沖擊且滿足同步器使用壽命要求的同時，較大程度地縮短了選換擋過程中的動力中斷時間;研制的