ZL50輪式裝載機(jī)行星式動力換擋變速箱設(shè)計含8張CAD圖.zip

ZL50輪式裝載機(jī)行星式動力換擋變速箱設(shè)計含8張CAD圖.zip,ZL50,輪式,裝載,行星,動力,換擋,變速箱,設(shè)計,CAD 論述汽車齒輪動力換檔變速器新的控制理念 雅各布森 機(jī)器和車輛設(shè)計，查爾姆斯理工大學(xué)，SE-412 96，瑞典 摘要：動力換擋變速器，例如 自動變速器傳統(tǒng)上通過脫離屬于齒輪A的離合器和接合屬于齒輪B的離合器而從齒輪A切換到B。本文嘗試使用第三離合器的想法。 實際上，這樣的第三離合器可以是傳統(tǒng)上僅用于其它齒輪的離合器之一。 這意味著新概念只能在普通變速箱中使用控制軟件更新。 在傳統(tǒng)控制理念中體現(xiàn)的舒適與穿戴之間的貿(mào)易變得不那么麻煩。 磨損或不適可以減少到對應(yīng)于傳統(tǒng)控制的升檔的大約一半。 這項工作是在升檔中使用屬于高于高檔的檔位的額外離合器的最大潛力。 理論研究是用一般簡單的模型進(jìn)行的，但是使用更詳細(xì)的現(xiàn)有變速箱模型來增加一個模擬實例。 關(guān)鍵詞：動力換檔，自動變速箱，控制，檔位質(zhì)量，舒適度，磨損 符號 A, B 驅(qū)動電阻表達(dá)式常量 c 離合器容量，即數(shù)量 離合器中施加外力的比例 D 定義為時間的衍生物（無量綱）的扭矩 J 時刻質(zhì)量慣性 m 質(zhì)量 P 功率 S 跨度，即兩檔比 T 扭矩 W 磨損離合器，定義為能量耗散（無量綱） ε 小正值 ω 轉(zhuǎn)速（角度/時間） 下標(biāo) e 發(fā)動機(jī) in, out 變速箱輸入輸出軸 Ip ，tp 慣性和扭矩相位 L,H,X 用于較低和較高的齒輪檔位和額外的離合器 trad, new 傳統(tǒng)，新傳統(tǒng)和新的控制理念 0 無量綱（不用于W） 1 峰值，如圖3所示的CH01 1 背景 動力換檔變速器的優(yōu)點是能夠在不中斷機(jī)械功率的情況下?lián)Q擋。這個概念自第二十世紀(jì)初就一直在汽車上使用。大多數(shù)的動力換檔變速器已經(jīng)實現(xiàn)了傳統(tǒng)的自動變速器液力變矩器和液壓驅(qū)動離合器和剎車安裝在齒輪傳動行星式。 功率轉(zhuǎn)換的機(jī)械現(xiàn)象在例如參考文獻(xiàn)[1]和[2]中有很好的描述。 例如參考文獻(xiàn)[3]?[6]已經(jīng)研究了如何設(shè)計變速器的控制。 然而，這些措施除了離合器A和B之外，還要考慮使用更多的離合器，這些離合器被定義為屬于變速前和變速器后齒輪的離合器。 2 這項工作的驅(qū)動力和目的 自動變速箱的可能發(fā)展包括： （a）消除轉(zhuǎn)爐，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性并減輕重量和成本; （b）引入更多的齒輪，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性，排放和駕駛性能。 通過對離合器的更復(fù)雜的控制，即控制和計算機(jī)工程和執(zhí)行器技術(shù)來支持這一發(fā)展。 還有傳感器技術(shù)，例如 為了估計離合器中的滑動速度是有意義的，即使這具有意味著更多成本的缺點。 目前的工作目的是研究使用更多的齒輪箱離合器在換檔時的潛力，而不僅僅是用于較低檔位的低檔和離合器的離合器。 這是一個例子，說明如何使用改進(jìn)的控制可能性來利用所涉及的機(jī)械部件的潛力。 這項工作是概念性的，它具有以下限制： 1、沒有實際的驗證。 2、假設(shè)用于低檔的離合器以完美的時機(jī)被控制。 這可以被認(rèn)為是使用單向離合器，這消除了對外部控制的需要。 3、只有正確的功率流，即沒有發(fā)動機(jī)制動的升檔才能被仔細(xì)分析。 降檔在附錄1定性討論。 4、理論討論使用一般化簡單的系統(tǒng)模型，即恒定的發(fā)動機(jī)扭矩（發(fā)動機(jī)扭矩不隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速而變化，而在換擋期間不會降低），恒定的底盤速度，無轉(zhuǎn)換器和無彈性。 （仿真實例更加現(xiàn)實;見第6節(jié)） ?主要思想是，僅使用一個控制（cH），兩個控制目標(biāo)（舒適度和低磨損）無法實現(xiàn)，但增加一個控制（cX）可以使目標(biāo)脫鉤，從而減少權(quán)衡。 這在圖1中可視化。 圖1目前工作主體思想的可視化 3傳統(tǒng)移位概念及其權(quán)衡 在本節(jié)中，將如何進(jìn)行傳統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)移將被描述。該演示文稿只會進(jìn)入盡可能多的細(xì)節(jié)，需要令人信服的舒適和磨損之間的權(quán)衡，并找到一種方法來量化它在圖（見圖4）。一個加速，一個較低的齒輪離合器和一個更高的齒輪離合器接合。由于變速器通常是由行星齒輪設(shè)計的，所以離合器不是指每個齒輪都不是很明顯。然而，參考[ 1 ]顯示了一種以無量綱形式寫出方程的方法。然后，方程可以解釋為更簡單的系統(tǒng)如圖2所示。然后，它更直觀地清楚，移位，主要是，只是一個分支的電源開關(guān)的問題，它可以通過操作所涉及的兩個離合器。假設(shè)恒定的底盤速度，ω_out0 = 1常數(shù)和ω_out0 = 1，這幾乎是在大多數(shù)的變化。同時，假設(shè)恒定的發(fā)動機(jī)扭矩，t_e0 = 1constant和t_e0 = 1，這是一個更嚴(yán)重的簡化，但它不會改變轉(zhuǎn)變的主要控制難點。圖2的底部版本可能看起來是一個特殊的情況，但參考[ 1 ]表明，它涵蓋了所有合理的齒輪箱布局，除了與反向動力的情況下，即發(fā)動機(jī)制動，在較低的齒輪。這臺發(fā)動機(jī)制動箱覆蓋無量綱方程參考[ 1 ]，但不能給出簡單的物理解釋圖2。然而，目前的工作并不聲稱覆蓋發(fā)動機(jī)制動箱。 升檔時，離合器L應(yīng)釋放，離合器H應(yīng)接合。 離合器L應(yīng)該被完全控制，即當(dāng)開始以錯誤的方向承受扭矩負(fù)載時釋放。 這可以用離合器L作為單向離合器來實際設(shè)計，這消除了對其進(jìn)行控制的需要。 如果離合器L不是單向離合器，則在適當(dāng)?shù)臅r間點分離時會出現(xiàn)實際的問題，這將導(dǎo)致“聯(lián)結(jié)”或“擴(kuò)張”。 這些現(xiàn)象在參考文獻(xiàn)[1]和[2]中有所討論，但在現(xiàn)在的工作中沒有考慮到這些現(xiàn)象。 搭接是當(dāng)離合器過多時，會迫使發(fā)動機(jī)降速。 耀斑是另一回事。 總體控制目標(biāo)是將ωin和Tout從圖A中的點A轉(zhuǎn)到點B。 首先，控制系統(tǒng)增加cHO，最終達(dá)到cHO = 1。 在此階段，扭矩相位離合器L由離合器H卸載，最終承受整個負(fù)載。 然而，傳動速度仍然保持在低檔。 圖2概括和簡化。 上部：具有行星齒輪嚙合的齒輪箱的可能布局。 較低：作為普通齒輪嚙合的解釋，基于參考文獻(xiàn)[1]的無量綱方程， 圖3基于傳統(tǒng)控制概念的參考換檔僅使用離合器L和H.離合器L被假定以完美的時序進(jìn)行控制。 離合器H被控制以避免在Tout中的步驟并且保持dTout / dt的一定絕對幅度D，以便 為了改變速度，僅具有一個舒適度。離合器H進(jìn)一步接合到值cHO>1。 然后發(fā)動機(jī)飛輪右側(cè)的扭矩Tino變?yōu)? 1，這樣使發(fā)動機(jī)飛輪減速。 該階段稱為慣性階段，當(dāng)離合器H達(dá)到零滑動速度時，該階段結(jié)束。 如圖所示。 如圖3所示，假設(shè)離合器H以這樣的方式被控制，使得在換檔期間，Tout的導(dǎo)數(shù)的絕對值在D處保持恒定。 減少了完全定義班次所需的參數(shù)數(shù)量。 斜坡D將用作不適的度量。 實際上，難以找到cHO 的定時，當(dāng)慣性階段結(jié)束時，cHO的定時正好是1。 相反，當(dāng)這種情況發(fā)生時，必須確保cHO略高于1，即cHO = 1 +ε，這導(dǎo)致Tout從cHO / s =（1 +ε）/ s到1 / s的不連續(xù)變化 慣性相結(jié)束。 Tout的這種突然下降有助于不適，但是由于可以通過良好的時機(jī)消除它，因此不包括在研究中。 這也是一個不能使用新的控制概念的現(xiàn)象。 在第6節(jié)中更逼真的仿真實例中，在扭矩階段結(jié)束時假設(shè)完美的時序。 兩種措施的“不適”和“磨損”可以在圖1中確定。 確切地說，如何量化不適是有爭議的，但大多數(shù)人應(yīng)該同意，牽引扭矩的快速變化或大步驟會導(dǎo)致不良的舒適度。 因此，不適定義為扭矩變化的大?。? 類似地，磨損現(xiàn)象是非常復(fù)雜的，但是對于這種類型的離合器，或多或少地認(rèn)為離合器襯套中的熱釋放是主要的問題。 對于某個變速箱在某種換檔操作中，實際上發(fā)現(xiàn)磨損隨著滑動時間而增加，即熱能而不是熱功率是良好的磨損量度。 從這個推理，使用以下磨損定義： 由于使用單個參數(shù)D來描述移位，因此對于每個D值，將找到一定的W。由于模型簡單，并且cHO的控制被假設(shè)為在時間上是分段線性的，因此可以找到以下分析表達(dá)式 ： 這意味著像圖 4可以繪制。 在這里，在舒適和穿著之間的折中，增加一個增加了另一個，反之亦然。 也可以找到總移位時間的表達(dá)式： 總移位時間也繪制在圖1中。 由于正常班次，在類似換檔操作期間考慮乘用車需要大約0.5秒，D和W的實際合理值非常大致為D = 5.5和W = 0.2，應(yīng)該注意與 第5節(jié)中的新移位概念。 應(yīng)該提到的是，使用傳統(tǒng)的離合器L而不是單向離合器L開啟了新的可能性，因為在轉(zhuǎn)矩階段中，Tout不必一直減少到1 / s。 然而，這涉及困難的控制問題，其中在條件下發(fā)動機(jī)慣性必須平衡，即兩個離合器在正方向上滑動的情況。 這些解決方案在本文中沒有得到解決。 在圖 5，一個額外的離合器被拉出，離合器X.在這一部分，將發(fā)現(xiàn)如果離合器X需要齒輪X 圖4：使用傳統(tǒng)的控制理念換高檔換乘不便和磨損。 繪制跨度s = 1.75和無量綱慣性J0 = 1 圖5概括和簡化如圖1所示。但也使用額外的離合器X 8