动力换档离合器充／放油特性仿真研究

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1、第】7性第2期682001年3月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVol.17No.2Man2001文章第号:1002-6819(2001)02-0068-04动力换档离合器充/放油特性仿真研究冯能莲①郑慕侨马彪（北京理工大学车辆工程学院，北京100081）MX：为研究动力换档离合器换档过程中的充油和放油待性，基于动力换档离合器的工作原理，建立了动力换档克合器充油和放油两个过程的动态特性数学模SL应用动态仿真软件，将充/放油过程的动杰待性以统一的仿真模型描述.通过仿真得到了对动力换档离合器充/放油过程的动态特性形响量大的克合

2、器结构参数是充油油道1［径.摩擦片间隙（离合器活塞行程）主要形响充/放油时间，而卸压孔直径的形响程度随着其值的增加而加大.在进行离合器设计、液压系统设计以及电控系统设计时•必须充分考虑油液诅度的齡响.试验结果验证了仿真方法及仿真模型的正确性和有效性。关■逼：动力换档鼻合禺卜丸/放油特性；动态彷真中图分类号：TH137.7；TP391.9文猷标识码：A对于采用动力换档离合器的车辆•其换档过程的品质和动力性能主要取决于换档离合器的动态特性•该特性是由离合器的充油过程待性和放油过程特性所决定的•在油液和供油情况一定的前提条件主要取决于离合器的结构参数

3、。因此，对换档过程中离合器的流量特性、油压粽性及其影响因素进行研究•并在设计和使用过程中加以合理匹配和控制•是保证良好的换档品质及车辆动力性能的墮要措施之一。传统的确定离合器充油流世的方法是一种稳态设计方法⑴•无法考虑进油油尬等一些结构参数对瞬态流量变化的影响。目前对其动态特性的研究则将充油过程初和放油过程⑶分开进行■这对于将离合器模型汇总到传动系统模型甚至讎韦模熨中是不利的。因此建立一个简洁和统一的、能够描述充油和放油两个过程的仿真模型是必要的・1系统组成及工作原理图1为某型车辆的湿式多片式动力换档离合器及其液压控制系统原理图:叭动力由驱动轴

4、1输入.经离合器鼓6带动钢片7转动。当需结合某档位时.向该档离合器油缸3充油•活塞4在压力油的作用下克服回位弹賛2的作用向右移动■压紧钢片和摩擦片8,离合器结合•动力经传动齿轮9输出；当需脱开该档位时，使油缸放油•活塞在回位弹簧的作用下向左移动•离合器分离•切断动力传输。进油油道中缓冲阀12的作用是实现充油压力的缓冲控制，减小换档过程的动载荷•保证良好的换档品质。当电確阀13通电•通过缓冲阀向油缸充油■并控制油压按一定规律增长•实现离合器的缓冲结合；当电磴阀断电•油缸放油•实现离合器的分离。活塞上卸压孔5（对称分布两个）的作用是消除油缸中旋转

5、油液所产生的附加离心油压对离合器分离过程的不良形响.实现快速分离。由于离合器结合后•孔被活塞的钢片盖住•通过它们的流册很小或为零，因此对结合状态的影响可忽略不计.1.驱动输2.回位弾費3.櫥虹4.活京5.甸压孔6•髙合器鼓7•懒片&■擦片9.传动齿轮10.传总器11•油道12.缓冲御13.电乞肉田1动力换档15合耳及其液压校＜H系统Fig.1Powershiftclutchanditshydrauliccontrolsystem2系统动态特性建模收稿日期：2000-06-23•I：冯能建，葩教授•博士生，北京市海淀区白石桥路7号北京理工大学车K

6、工畏学廃98博，100312.1系统数学模型为方便研究忽略结合和分离过程中离合器活塞与鼓之间、钢片及摩擦片与内外花键齿之间摩擦力；2）忽略液圧系统的泄關，则活塞运动方程为m宀++K,（工。+-r>）=P、A》（1）式中®—活塞及其随动部分质康$心——活塞位移,B,—粘性阻尼系数•与油液粘度等因素有关，Kf—回位弹簧刚度，r——其初始压缩最&P、——油缸腔内油圧；A,—活塞油液作用面积，进油油道和卸压孔均为细长孔，经过细长孔的流量方程为Q=化/仏/>/（128仏）（2）式中d、L——油道（或卸压孔〉的直径和长度,4一油液动力粘度，随温度变化：—

7、—油道（或卸压孔）前百的压力差：对于油道X=P—久，其中/>!—缓冲阀出口油压•对于卸压孔△”=Ao油液压缩引起的流量变化为(3)式中y=匕+出升.yG一充油油道体积，B—油液的体积弹性模量,流量平衡方程为Q.=Qi+g+AQ（4）式中Q—-通过进油油道的流量•即进人离合器油缸腔内的总流量；Ql―通过卸压孔的流量•当孔被钢片盖住后•其值为零。2.2系统仿真模型应用Matlab/Simulink动态仿真分析软件，建立了系统的仿真模型，该模型由换档逻辑模块、缓冲阀模块、流■计算模块、缸内压力计算模块、活塞运动模块等5个模块构成。换档逻辑模块产生换

8、档信号，以控制缓冲电磁阀的通/断电■即控制换档离合器是处于充油过程还是放油过程，从而决定离合器的结合与分离。换档倍号在实际应用中是根据当时的车况和换档