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DCT换挡过程膜片弹簧离合器滑摩状况的研究

张子川  
【摘要】:双离合器自动变速器(DCT,Dual Clutch Transmission)是一种新型的自动变速系统,其最大特点在于开创性的使用了嵌套式的输入轴并分别联接着两套离合器系统,在换挡中原档位在还没有脱开的情况下同步器已将新档位的齿轮啮合,这样就使在任何情况下总有一个离合器在传递扭矩,实现了无间断的动力换挡,解决了之前换挡动力无法持续的问题,取得了和液力变矩器一样的效果。具有广阔的应用前景和研究现实意义。 本课题在重庆市教育委员会科学技术研究项目(项目编号:KJ080619)资助下,对离合器滑磨速度、温度等环境因素对整个离合器输出扭矩及冲击度、滑磨功等换挡评价指标的影响进行研究。使用Matlab/Simulink建模与仿真软件建立相应模型,并对DCT换挡过程进行分析。主要的研究内容包括: 1、指出现有的DCT换挡数学模型中的局限性,即在计算离合器输出扭矩时对影响扭矩的重要因素之一的摩擦系数采用了简单的取定值或者线性函数的方法。导致扭矩的变化只能遵循于离合器结合压力的改变量,与实际工况不符。而前人的研究结果和多种实验都能证明,相接触摩擦面间的相对速度、位移、温度等都会导致摩擦系数发生变化,有些情况下摩擦系数的改变量甚至高达60%。可见,原有的不考虑其变化的计算方法必定会产生或大或小的误差,给整个DCT的建模包括之后对于离合器控制理论的分析带了了不准确的基础数据,以此得到的控制方法、冲击度、滑磨功等值也一定存在问题。本文的主要研究内容就是在原有模型的基础上加入摩擦系数随离合器相对速度、温度影响变化的模型,并分析这些环境量的改变会对换挡评价指标有着什么样的影响。 2、主要以国外对速度摩擦模型的研究结论为基础,结合对DCT扭矩合成的动力学模型建立几种速度—位移摩擦模型。以换挡各阶段摩擦片的相对滑磨速度为联接点,将摩擦模型和DCT换挡动力学模型相结合。模型的建立按对比着重方面不同分为两类:一、按选取的摩擦模型的不同来划分,结果用于对比不同的模型对同一套离合器系统的输出扭矩产生的影响。二、按照双离合器换挡的五个相性阶段:低档-低档扭矩相-惯性相-高档扭矩相-高档作为划分标准,并针对每个阶段滑磨状况的不同建立相应的仿真模型,得到结果后对比各摩擦模型对换挡某阶段的影响,最终给出摩擦模型对离合器输出扭矩的综合影响分析。 3、在对换挡过程中DCT性能的影响条件中环境温度是很重要的一个因素,实验已经多方证实温度对离合器摩擦片的形状、摩擦系数、磨损量、压盘的曲翘变形、膜片弹簧的弹性系数、压盘形状等多方面都会有影响,而在DCT工作期间离合器内部的温度在短时间内会发生频繁的幅值很大的改变,但目前很少有针对温度变化给DCT扭矩等带来的影响的研究,本文以之前学者对手动单离合变速器温度模型的研究为基础,结合双离合器的控制策略,建立了基于DCT的换挡过程温度模型,并选取了影响因素最大的摩擦系数为终的输出结果,分析滑磨功和摩擦系数改变之间的关系及温度模型对输出扭矩、滑磨功的影响。 4、建立整个DCT系统的动力学模型及整车换挡模型,包括双离合器模块、离合器控制模块等组成部分。在整体模型的基础上再分别加入新建立的速度摩擦模型和温度摩擦模型模块,最终得到传统研究方法与加入摩擦模型影响后的DCT性能参数。 5、对得到的扭矩、滑磨功进行全面的比较、分析。本文采用了两种研究方法:一、以摩擦模型为基准,比较在整个换挡过程中无模型、速度模型、温度模型下得到的结果,分析整个过程中那种模型对DCT的影响最大,同种模型对不同的DCT输出结果的影响幅度是否相类似等;二、以换挡阶段为基础,比较在不同的相性阶段各种摩擦模型对输出结果的影响,分析在换挡的某个阶段那种模型的影响最大,持续时间最长等。最终得出较为全面的摩擦模型对DCT换挡过程影响分析报告。


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