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1、第31卷第5期同济大学学报Vol.31No.52003年5月JOURNALOFTONGJIUNIVERSITYMay2003液力自动变速器换挡过程动力学分析李兴华,叶伟,刘钊,黄宗益(同济大学机械工程系,上海200092)摘要:提出了液力自动变速器换挡过程动力学模型,建立了液力自动变速器各换挡阶段的微分方程,探讨了升挡和降挡过程变速器各元件的运动和输出力矩的变化情况,明确了液力自动变速器换挡接合元件的搭接控制原则.关键词:液力自动变速器;换挡过程;动力学中图分类号:TH13文献标识码:A文章编号:0253-374X(2003)05-0576-05
2、DynamicAnalysisofAutomaticTransmissionduringShiftingLIXing-hua,YEWei,LIUZhao,HUANGZong-yi(DepartmentofMechanicalEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Thispaperpresentsadynamicmodelofautomatictransmissionduringshifting,andestablishesthedifferentialequationsofautomatictransmiss
3、ionduringshifting.Italsodiscussesthechangesoftorqueinout-putshaftandmotionofeachelementduringtheupshiftandthedownshift,andpresentsthefundamentalsoftimingcontrol.Keywords:automatictransmission;processinshifting;dynamics近年来,世界各国都在开发电子控制换挡系统,通过微机控制可以实现较精确的换挡品质控制.本文通过对液力自动变速器换挡过程的动力学分析,了解液力自动变速器换挡过
4、程的影响因素,以便有效地控制和改善液力自动变速器的换挡性能.1液力自动变速器换挡过程动力学模型[1,2]电子控制自动变速器的换挡,一般通过结合一个接合元件,同时分离一个接合元件来实现.故液力自动变速器换挡过程分析的动力学模型可简化为图1所示.i,o,Ti,To,Ji,Jo分别为变速器输入输出构件的角速度、驱动力矩和阻力矩及所有与输入输出构件固连构件的等效转动惯量;1,3分别为输入轴至接合元件A和B的传动比;2,4分别为接合元件A和B至输出轴的传动比.在车辆换挡期间由于车辆惯性的作用,变速器输出轴角速度变化较小,而输入轴角速度变化较大.换挡过程根据接合元件的状态一般可分为两个
5、阶段.第一阶段:接合元件B已作用摩擦力矩,接合元件A仍处于结合状态.这时,输入轴角速度尚没有发生较大变化,仅是两个接合元图1分析模型件传递力矩发生了变化,称为换挡过程扭矩相.第二阶段:Fig.1Analysismodel收稿日期:2002-06-05作者简介:李兴华(1962-),男,浙江临海人,副教授,工学博士.第5期李兴华,等:液力自动变速器换挡过程动力学分析577接合元件A开始打滑,直至接合元件B结合.在这个阶段,输入轴角速度将发生较大变化,称为换挡过程惯性相.2接合元件的相对角速度如图1所示,设变速器处于j挡位时,接合元件A结合,接合元件B分离,则有ij=i/o=
6、12(1)当变速器处于k挡位时,接合元件B结合,接合元件A分离,则有ik=i/o=34(2)式中:ij和ik分别为变速器处于j挡和k挡时的传动比.设接合元件中与变速器输入轴相连的摩擦片为主动片,与输出轴相连的摩擦片为从动片.变速器在由j挡换至k挡的过程中,接合元件A,B都处于分离状态,整个系统具有两个自由度.则各接合元件的相对角速度(主动片与从动片的角速度之差)取决于输入与输出构件的角速度,其值为cA=(i-ijo)/1,cB=(i-iko)/3(3)由此可知(设输出构件的角速度大于零):(1)低挡接合元件A结合时,由于ij-ik>0,高挡接合元件B相对角
7、速度的正负号取决于3的正负号,当3>0,高挡接合元件的相对角速度为正,主动片角速度大于从动片角速度,反之亦然.(2)高挡接合元件结合时,由于ij-ik<0,低挡接合元件相对角速度的正负号取决于1的正负号,当1>0时,低挡接合元件的相对角速度为负,主动片角速度小于从动片角速度.3变速器换挡过程运动微分方程变速器在由j挡至k挡的换挡过程中,作用在图1所示等效力学模型上的主动力矩除驱动力矩Ti,阻力矩To外,还有作用在接合元件上
