拖拉机电控机械型自动变速器换挡执行机构构设研究

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1、拖拉机电控机械型自动变速器换挡执行机构构设研究第1章绪论1.1选题背景和意义随着国家对农业基础设施投入的加大，拖拉机在农业生产和国民经济中起着越来越重要的作用，国内拖拉机制造业正处在快速发展的阶段，近些年国产拖拉机从造型到整车性能都有了较大的改进，许多车辆新技术被用在了拖拉机上，拖拉机技术水平得到了一定程度的提升，但与国外同类产品相比仍有一定的差距[1]。由于国际化竞争的日益激烈，只有不断提升包括自动变速技术在内的拖拉机产品的技术含量，才能在市场竞争中处于领先的优势。通过改变车辆变速系统传动比可使发动机工作在最佳区域内，以适应外界负载的

2、变化。通过对变速系统的自动控制，就可以使车辆传动系统始终处于这一最佳匹配状态。变速器在拖拉机的传动系统中扮演着重要角色，我国目前使用的拖拉机一般为固定轴式齿轮变速器，这种手动机械式变速器换挡困难，换挡最佳时机不易把握，以及由于频繁换挡的操作，易使驾驶员疲劳，进而影响行驶安全[2]。随着自动变速技术在汽车等车辆上的广泛使用，其操纵可控性和方便实用性满足了不同类型驾驶员的需求，给汽车产业带来了巨大效益。为此，人们开始尝试把自动变速技术应用于拖拉机，寻求适合拖拉机的自动变速器，从而提高拖拉机的技术含量，改善其使用性能。目前，车辆上采用的自动变

3、速器主要有液力机械式自动变速器(AutomaticTransmission，简称AT)、无级自动变速器(ContinuouslyVariableTransmission，简称CVT)和电控机械式自动变速器(AutomaticMechanicalTransmission，简称AMT)三种类型[3]。AT是最早在汽车上使用的自动变速器，经过长期的使用和改进，目前已成为汽车上使用最广泛的自动变速器[4]。由行星齿轮变速机构和液力变矩器组成，液力变矩器位于变速器和发动机之间，通过自动变速器油传递动力。液力自动变速器通过机械手段将油门开度和行驶车

4、速等参数转化为液压控制信号，使相应的液压控制阀按照设定好的换挡规律控制换挡执行机构动作，进而完成自动换挡,与手动变速器相比，具有操作简化、换挡平顺、减少污染、较好地适应路面工况的优点。缺点是油耗大、传动效率低、结构复杂，造价高[5]。CVT长期以来一直是人们心中理想的车辆自动变速方式，采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变[6][7]。CVT通过改变传动带的工作半径，真正意义上实现无级变速传动，最大程度地发挥发动机性能，提高车辆的动力性和经济性，同时换挡平稳，具有良好的行驶性能，缺点是传递扭矩有限

5、、技术不成熟，不能满足大功率车辆的要求，在拖拉机上很少采用[8]。AMT是在原有手动变速器的基础上增加了电子控制单元，取代传统依靠人工完成的离合器的接合、分离和变速器挡位的变换，从而实现车辆变速器换挡过程自动化，是自动变速技术一个重要的发展方向。AMT具有传动效率高、生产成本低、易于制造、节省能量、排放低等优点，比起AT和CVT更易于实现技术与零部件生产的国产化[9][10]。我国是一个农业大国，拖拉机保有量很大，大部分拖拉机采用的是传统手动机械式变速器，开展自动换挡控制技术在拖拉机上的应用研究对促进农业现代化具有重要的意义，AMT在拖

6、拉机上有广阔的应用前景[11]。1.2AMT发展及研究现状1.2.1AMT发展AMT的发展大概分为三个阶段[12]，日本与西欧在这一领域占主导地位。第一阶段AMT起步阶段：该阶段属于半自动变速器发展与成熟阶段。在AMT技术研究初期，由于受到控制技术发展水平的限制，不能实现真正意义上的自动换挡，离合器控制和换挡控制需要分别进行来实现各自自动控制功能[13]。控制效果较差，没有得到广泛的应。代表性的产品有瑞典Scania的CAG系统、德国DaimlerBenz的EPS系统、美国Eaton的SAMT系统均采用半自动操纵方式，其实质是辅助换挡系

7、统。第二阶段AMT发展阶段：此阶段是AMT全自动化阶段，研究的重点是自动离合器、换挡控制与换挡策略。进入20世纪80年代初，AMT技术才得到突破性的进展并逐步产品化。1984年日本五十铃公司将其研发的NAVI-5AMT投放市场，标志着AMT进入发展阶段。德国的ZF、法国的Ranault、瑞典的Scania、日本的Nissan、瑞典的Volvo、美国的Ford和Eaton、意大利的Fiat均在此领域开展了研究[14]。第三阶段AMT智能控制阶段：随着电子计算机技术的发展及其在控制领域的应用，AMT进入智能控制阶段。这一阶段主要研究采用神经

8、网络、模糊控制等控制方法来提高AMT的性能。由于自动换挡操纵规律与离合器的起步都受车辆客观运行状态、驾驶员的愿望、环境因素的影响，日本的Nissan、ISUZU等公司开始采用模糊推理的智能方法在此方面进行研