楔形離合器的設(shè)計(jì)、建模與換擋性能優(yōu)化控制研究.pdf

1、提高燃油經(jīng)濟(jì)性和保護(hù)環(huán)境是目前汽車技術(shù)的趨勢。在過去，液壓系統(tǒng)具有功率密度高與布置靈活的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車執(zhí)行器中。然而，由于其存在一定寄生能量損失的缺點(diǎn)而逐漸被機(jī)電系統(tǒng)所替代。對(duì)于后者，最大的技術(shù)挑戰(zhàn)是：在不改變車輛現(xiàn)有的12V或42V電壓的前提下，對(duì)電機(jī)電流需求較大。尤其是像離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)那樣較大力/力矩的應(yīng)用場合。進(jìn)而導(dǎo)致了更多的電能量損失與電磁干擾，大大提高了成本。于是，需要力矩放大機(jī)構(gòu)來減小電流需求。
　　楔形機(jī)構(gòu)具

2、有“自增力”的特點(diǎn)，能夠在較小的驅(qū)動(dòng)力下產(chǎn)生巨大的作動(dòng)力。因此，本論文的目標(biāo)為基于楔形機(jī)構(gòu)開發(fā)一套離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)，利用其自增力特性來減小電機(jī)的力矩需求。然而，在引入楔形機(jī)構(gòu)的同時(shí)也帶來一些關(guān)鍵性問題。首先，楔形機(jī)構(gòu)的自增力特性與特定的應(yīng)用場合與參數(shù)條件有關(guān)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)過程中需要考慮具體變速箱空間結(jié)構(gòu)和兼顧如何在離合器不同工況下均能實(shí)現(xiàn)自增力的作用；其次，楔形機(jī)構(gòu)的自增力關(guān)系與離合器自身的非線性因素相結(jié)合，使得系統(tǒng)具有復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)

3、特性，需要對(duì)其進(jìn)行完整的動(dòng)力學(xué)建模與分析研究；然后，離合器從滑摩到靜止?fàn)顟B(tài)的切換過程使楔形機(jī)構(gòu)自增力倍數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致?lián)Q擋扭矩沖擊的問題，需要提出相應(yīng)的優(yōu)化控制方法；最后，考慮到自增力特性放大了輸入誤差量而使系統(tǒng)對(duì)離合器參數(shù)的時(shí)變與工況的改變更為敏感，從而對(duì)楔形離合器的控制器提出了較高的魯棒性要求。針對(duì)以上關(guān)鍵問題，本文展開了相應(yīng)的研究工作。
　　最后，本文通過著重解決上述幾個(gè)關(guān)鍵問題，得出以下主要結(jié)論：1）所設(shè)計(jì)的楔形離合器執(zhí)行

4、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，能夠集成到AT中并且實(shí)現(xiàn)離合器結(jié)合與分離的功能；2）通過數(shù)學(xué)分析得出了楔形機(jī)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，由仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自增力特性，并且相比于液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有更快的響應(yīng)；3）通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩協(xié)調(diào)控制的優(yōu)化方法，解決了楔形機(jī)構(gòu)帶來換擋過程扭矩沖擊的問題，也優(yōu)化了滑摩損耗、摩擦片溫升等方面的換擋性能；4）最后，在普通PID反饋控制的基礎(chǔ)上加入增益自調(diào)整機(jī)制進(jìn)行楔形離合器轉(zhuǎn)速差跟蹤理想?yún)⒖蓟η€的控制，提高了