车辆传动系统的动力学分析与自动变速箱.pdf

车辆传动系统的动力学分析与自动变速箱 a b a G.Kouroussis , P.Dehombreux , O.Verlinden 关键词： 自动变速器 删除卡斯蒂略的方法 变速箱的运动 离合器模型 罚函数 车辆纵向动力学 摘要 本文介绍了对自动变速器模型的一个有效的配方在动力传动系统设计的早期发展阶段的车 辆性能。相应的用虚功原理获得的运动方程，涉及所有旋转的变速箱零件。删除卡斯蒂略的 方法来有效地建立部分的齿轮比的表达。一套是刑罚功能与离合器相关的制动器使连续模拟 换档。车辆的加速度计算方程包括变速器模型的乘用车管理纵向行为,包括发动机、轮胎的 一个现实的模型和经典道路负载。这个公式提供了一个动力系统/车辆动态模型为了简单起 见(刚性互连机构运动学约束),和充分有效的连续模拟齿轮变化。提出了两个现实案例，即 克莱斯勒 45rfe 和爱信华纳 55-50 锡动力系统。对于后者，验证是通过比较了的测量数据。 开发模型显示自己是一个有价值的工具,用于模拟的实现不同控制齿轮变化规律。 2014 爱思唯尔有限公司保留所有权利。 1。简介 多体仿真工具通常用于评估车辆在架设前的表现。这个虚拟原型不仅用于机械性组件的 设计也为电子部分。多体系统的耦合与其他学科提供了丰富的新的发展领域。例如,机械电 子系统,需要集成特定方程与致动器、控制器和传感器、富于车辆及其规范现在定义与计算 机辅助工程工具。自动变速器(在)组成的行星齿轮火车,越来越多的应用在现代轿车。其重量 轻、体积小，有趣的表演，使这类装置的成功，特别是最近被带到限制功率耗散。这种轮系 是一个完美的例子。机电一体化系统的汽车由于变速箱控制器来优化燃料消耗或加速性能。 尽管通常的多体系统仿真工具通常用于评估车辆的动态性能，对一个完整的加速过程仿 真是不直接改变各变速运动限制通过传动系统。模拟换档，第一选项，包括建立连续的齿轮 [ 1 ]模型，仿真跳跃模型是根据一定的连续性条件进行的模型（硬件在环仿真）。这方式是 乏味的，由于机构配置高一些但有很好的分离阶段模数转换优势。第二选项包括在模型的执 行机构，除了内部组件。因此，更复杂的模型可以被开发，包括变速箱的所有机械零件，和 详细的接触现象的发生离合器和制动器[ 2 ]。水獭等。[3]建议在 Modelica 的软件模型下考 虑变速箱，包括液力变矩器(TC),作为一个变量结构。同样,邓普西等。 [(4 、5)开发了一种 Modelica 图书馆致力于自动传动系统动力学(PT),包括多重物理量行为(热或液/结构交互)在 一个模拟的环境。多拉和穆拉德 [6]提供了一个方法,每个传输部分分别建模,然后连接到对方 一步一步中间使用 LMS 想象 AMESim.Lab 验证。联合仿真技术用于包括和利用系统控制。 钟等。【7】注重提高换挡瞬态换挡控制算法。真田等人。[ 8 ]，还提出了一个数学模型的 鲁棒控制器设计的离合器滑摩控制，考虑到移动的惯性相位。对于动力传动齿轮噪声和动态 载荷，行星齿轮动力学建模主要包括集中质量模型和有限元模型。刚体运动学模型，为集总 参数模型提出的顾和伊兰克斯[9,10]，报价也可能研究准静态和动态在制造误差的存在，加 载（几何，安装，……）。这些动态模型的齿轮的齿之间的相互作用也保留对行星齿轮的自 然频率和振动模态。[11 13]。所有这些交互往往是研究在一个齿轮箱模型中,由于集成模型 (如动力系统/车辆动态模型)需要的计算工作。 上述模型对变速箱的机械设计是特别有用，但是他们都强烈地依赖于平台仿真。此外，在动 力总成设计阶段存在的不足，详细的完整的多体分析中的应用将是困难的。在这种情况下， 一个中间模型倡导并优先在行业。例如，帮助的齿轮变化的设计，它是处理一个模型允许完 整的加速过程仿真有趣车辆。这种模式甚至可以集成在开发新的策略目标变速箱控制器内部 精确的发动机转速控制和最优移位电机调谐。一个简单的模型在本文中，基于以下假设： 它包括所有齿轮箱的旋转部分,视为刚性,没有专注于摩擦扭矩齿轮相互作用引起的。相比其 他建模（例如，结合多体动力学和润滑的接触力学模型[ 14 ]，牙齿摩擦在行星齿轮[ 15 ]功 率损失），这种方法允许简化的目的与早期的发展阶段。 •对于传动系统，齿轮的相互