авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Метод выбора рациональных характеристик процесса переключения в автоматической коробке передач автомобиля

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Курочкин Филипп Филиппович

Метод выбора рациональных характеристик процесса переключения в автоматической коробке передач автомобиля

Специальность 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана.

Научный руководитель: Официальные оппоненты: Ведущая организация: доктор технических наук, профессор Полунгян А.А. Доктор технических наук Гируцкий О.И. Кандидат технических наук Харитонов С.А. ОАО «АвтоВАЗ»

Защита диссертации состоится " 23 " июня 2008 г. В 1430 на заседании диссертационного совета ДД212.141.07 в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, 2-ая Бауманская ул., д. 5.

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана.

Автореферат разослан " 23 " мая 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Гладов Г.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Увеличение производительности современных автотранспортных средств при одновременном улучшении их топливной экономичности и повышение безопасности эксплуатации неразрывно связано с решением проблем автоматизации управления агрегатами автомобилей и, в первую очередь, агрегатами трансмиссии.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили планетарные гидромеханические передачи (далее ГМП), позволяющие, во-первых, снизить динамические нагрузки в системе "двигатель-трансмиссия" за счет обеспечения плавности протекания переходных процессов, и, во-вторых, относительно простыми средствами автоматизировать процессы, связанные с управлением передачей мощности от двигателя к ведущим колесам. Благодаря этому упрощается управление автомобилем, снижается утомляемость водителя вследствие уменьшения объема его физической нагрузки, создается возможность усиления внимания к дорожной обстановке. Все это обеспечивает повышение безопасности движения, а также снижает степень влияния квалификации и индивидуальных особенностей водителя на эксплуатационные показатели автомобиля.

Однако у гидромеханических передач присутствуют и существенные недостатки, такие как наличие гидротрансформатора – узла, обладающего низким КПД (коэффициент полезного действия), большими осевыми и радиальными размерами, требующего использования большого количества рабочей жидкости для эффективной работы (столько же, сколько на систему смазки и управления). В связи с этим ведущие мировые производители автоматических коробок передач (далее АКП) в последние годы стараются отказаться от использования гидротрансформаторов. Однако отсутствие гидротрансформатора приводит к сужению динамического диапазона коробки передач, что приводит к необходимости увеличения числа ступеней. Наиболее рациональным с точки зрения соотношения размеров коробки передач, числа ступеней и возможности переключения передач без разрыва потока мощности является применение планетарных коробок передач с переключением при помощи индивидуальных фрикционов.

Еще одним направлением развития современных автоматических коробок передач является отказ от устройств плавного включения фрикционов. Это связано с тем, что современная коробка передач должна отрабатывать переключения в любых дорожных условиях, и при этом должна быть недорогой. А все дополнительные гидравлические элементы, такие как устройства плавного включения и, в частности, гидроаккумуляторы значительно повышают металлоёмкость и размеры коробки передач, а, следовательно, и её стоимость, при этом уменьшают её надежность.

Разработка методики переключения передач в такого рода автоматических планетарных коробках передач и является целью данного исследования.

Цель работы. Получение заданных эксплуатационных свойств переднепри-

водного автомобиля, оборудованного автоматической механической трансмис-сией, путем управления процессом переключения передач.

В работе рассмотрены ряд основных эксплуатационных показателей: плавность процесса переключения передач, ограничение работы буксования фрикционных элементов при переключении, неразрывность потока мощности при переключении передач.

Для достижения цели в работе решаются следующие задачи:

  • анализ работ, выполненных по теме исследования;
  • разработка математической модели прямолинейного движения автомобиля с автоматической механической планетарной коробкой передач, позволяющей моделировать все многообразие переходных процессов при переключении передач;
  • выбор критериев оценки качества процесса переключения передач;
  • анализ этапов процесса переключения;
  • разработка метода переключения передач, обеспечивающего неразрывность потока мощности при переключении передач;
  • разработка метода определения законов изменения моментов, развиваемых фрикционными элементами, обеспечивающих требуемую динамику переходных процессов при переключении коробки передач;
  • сравнение расчетных и экспериментальных данных с целью определения точности и адекватности математической модели.

Методы исследования. В ходе решения поставленной задачи была разработана расчетная схема системы «двигатель - трансмиссия - машина», составлена её математическая модель и проведено компьютерное моделирование переходных процессов, происходящих в механической системе. Проведен натурный эксперимент для проверки адекватности математической модели.

Научная новизна работы заключается в следующем:

  • Разработана математическая модель прямолинейного движения автомобиля, оборудованного автоматической механической планетарной коробкой передач, особенностью которой является наличие уравнений движения каждого отдельного звена в коробке передач оригинальной кинематической схемы, а также уравнений, описывающих работу электронно-гидравлической системы управления переключением передач.
  • Разработан метод определения требуемых законов изменения передаваемого фрикционными элементами крутящего момента при переключении передач, обеспечивающих заданные параметры плавности процесса переключения и ограничивающие работу буксования, а также обеспечивающие неразрывность потока мощности при переключении передач.

Практическая ценность:

  • Разработан алгоритм управления давлением во фрикционных элементах, обеспечивающий неразрывность потока мощности при переключении передач.
  • На основе разработанной математической модели разработано программное

обеспечение для ЭВМ в приложении Simulink пакета Matlab 6.5, позволяющее

исследовать переходные процессы при переключении передач.

  • Получены новые экспериментальные данные, на основе которых определе-

ны основные направления совершенствования управления процессом переключения.

На защиту выносятся:

  • Метод определения закона изменения передаваемого фрикционным элементом крутящего момента при переключении передач.
  • Математическая модель прямолинейного движения автомобиля, оборудованного автоматической механической планетарной коробкой передач с системой переключения передач.
  • Метод и алгоритм переключения передач, обеспечивающий неразрывность потока мощности при переключении.
  • Результаты теоретических и экспериментальных исследований

Реализация работы. На основе разработанного метода определения законов изменения крутящих моментов, развиваемых фрикционными элементами при переключении передач, а также на основании разработанного алгоритма переключения, синтезирована программа управления для разрабатываемой фирмой «Кате» автоматической механической планетарной коробки передач FT703 для переднеприводного легкового автомобиля ВАЗ-1118. Разработанная программа моделирования транспортной машины применялась при отработке алгоритма переключения, корректировки конструкции разрабатываемой АКП, проведения динамических расчетов.

Полученные в ходе исследования результаты были учтены при разработке технического задания на проектирование автоматической системы управления автоматической коробкой передач КАТЕ FT703, а также при подготовке студентов по специальности 05.05.03 на кафедре «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э.Баумана

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертацион-ной работы заслушивались и обсуждались:

- на научно-технических семинарах кафедры СМ-10 «Колесные машины» МГТУ им. Н. Э. Баумана в 2005…2008 гг. (г. Москва);

- на научно-техническом семинаре кафедры «Тягачи и амфибийные машины» ГТУ МАДИ (г. Москва 2008 г.);

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 научных работы.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих результатов и выводов, списка литературы. Работа изложена на 149 листах машинописного текста, содержит 83 рисунка, 3 таблицы. Библиография работы содержит 66 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и задачи исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту, приведены

основные научные и практические результаты.

В первой главе проведен анализ существующих систем управления процессом переключения передач, исследован опыт отечественных и зарубежных разработчиков по созданию систем управления коробками передач, проведен обзор подходов к математическому моделированию движения транспортной машины, выполнен анализ критериев оценки плавности процесса переключения. Выявлены основные недостатки существующих подходов к управлению автоматическим коробками передач.

Выполнен обзор критериев оценки плавности переключения передач. Установлено, что наиболее доверительным является использование размаха колебаний производной продольного ускорения кузова автомобиля, называемого «джерк». Определены его предельные значения и средние значения, полученные при исследовании плавности переключения на серийных автомобилях. Было установлено, что допустимым по плавности считается такое переключение, если размах колебаний производной по времени продольного ускорения кузова автомобиля (“джерк”) меньше 3,4 g/c (или 3,4х9.8м/c3).

Особо отмечены работы С.В. Абдулова, А.И. Архипова, О.И.Гируцкого, А.И. Гришкевича, Н.В. Дивакова, Ю.К. Есеновского-Лашкова, Г.О.Котиева, И.П. Ксеневича, Л.В. Крайныка, М.В. Нагайцева, А.А. Надь, А.Н. Нарбута, Б.И. Плужникова, А.А. Полунгяна, Д.Г. Поляка, С.А. Рынкевича, В.П.Тарасика, И.А. Фисенко, С.А. Харитонова, Ю.И. Чередниченко.

Анализ литературных источников позволил установить, что вопросы управления процессом переключения в современных автоматических коробках передач с электрогидравлической системой управления, в которой давление в бустерах управляемых фрикционных элементов регулируется при помощи современных клапанов регулирования давления (PWM-solenoid), отечественными авторами рассмотрен в недостаточном объеме. При этом развитие современных транспортных средств указывает на актуальность и интерес к данной проблеме не только зарубежных авторов, но и отечественных исследователей.

В итоги главы были вынесены основные задачи, решение которых необходимо для достижения цели работы, чему и посвящены остальные главы диссертации.

Во второй главе представлена разработанная математическая модель прямолинейного движения автомобиля, особенностью которой является модель разрабатываемой семи ступенчатой планетарной коробкой передач, учитывающая наличие упругих опор силового агрегата, свойства фрикционных элементов, упругие свойства узлов трансмиссии и колес, функционирование электрогидравлической система управления АКП (электромагнитный клапан, бустеры, насос),.

Математическая модель выполнена состоящей из некоторого набора моделей подсистем, которые выделены, используя принцип изолирования и независимости. Для автомобиля с АКП такими подсистемами являются: двигатель, коробка передач, фрикционные элементы, колеса, корпус автомобиля и пр. Объединение подсистем производится с помощью определенной расчетной схемы, показанной на рис. 1, которая разрабатывается на основе всестороннего анализа конструкции трансмиссии и с учетом всей совокупности факторов, влияющих на процесс разгона автомобиля.

Электрогидравлическая система управления и ее имитационная модель была разработана при консультации профессора Даршта Я.А. (Ковровская Государственная Технологическая Академия), и описывается уравнениями, не представленными в автореферате, но рассмотренными в диссертации.

Рис. 1. Расчетная динамическая схема автомобиля

Основные уравнения движения автомобиля:

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; , (1)

где Ie – момент инерции двигателя; Ii – момент инерции соответствующего звена коробки передач; Ik1, Ik2 – момент инерции ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колеса соответственно; IКОРП – момент инерции корпуса силового агрегата; Ma – масса автомобиля; we – частота вращения вала двигателя; wi – частота вращения соответствующего звена; wk1,wk2 – частота вращения соответствующего колеса; Va – скорость автомобиля; Me(e,) – момент, развиваемый двигателем; МНО(e) – момент двигателя, расходуемый на привод навесного оборудования (генератор, кондиционер и т.д); МДЕМПФ – момент упругих сил демпфера крутильных колебаний; Mij – момент действующий на i-ое звено со стороны j-го планетарного ряда; M7, M8 – момент, передаваемый соответст-вующей фрикционной муфтой; Ti – момент, передаваемый соот-ветствующим тормозом; Mупр1 – момент упругих сил звена 1; Mупр8 – момент упругих сил звена 4; МупрТР – момент упругих сил трансмиссии (приводных валов); UГП – передаточное отношение главной передачи; MупрОПОР – момент упругости опор силового агрегата; RX1,RX2 – сила сцепления в пятне контакта соответствующего колеса; FW – сила сопротивления воздушного потока;F – сила сопротивления, вызванная наклоном дороги; FПРИЦ – сила сопротивления прицепа; MТОРМ - момент, развиваемый колесным тормозом; Mf – момент сопротивления качению колеса.

Исследование процесса переключения передач при помощи данной модели позволило выявил основные закономерности изменения параметров работы АКП в процессе переключения, что, в свою очередь, позволило разбить решение поставленных задач на более простые подзадачи.

В третьей главе процесс переключения рассматривается как процесс, происходящий в 2 стадии, состоящих из 5 основных этапов, показанных на рис. 2. Предложены способы и методы управления соответствующими фрикционными элементами на каждом из этапов, а также разработан метод определения требуемых законов изменения передаваемых фрикционными элементами крутящих моментов, и, соответсвтенно, давлений в бустерах этих фрикционов.

Укрупненный алгоритм определения параметров процесса переключения на стадии «буксования» показан на рис. 3. На основе предложенного метода разработан алгоритм управления давлением при переключении передач, показанный на рис. 8.

Рис. 2. Этапы переключения

Метод определения требуемого закона изменения передаваемого включаемым фрикционным элементом крутящего момента заключается в следующем. Помимо задачи управле-ния подведением поршня к пакету фрикционных дисков на стадии «передачи момента», которая рассматривается отдельно, необходимо управлять темпом включения фрикциона на стадии «буксования», когда поршень уже коснулся фрикционных дисков и элемент управления начал передавать крутя-щий момент. Наиболее логичным на первый взгляд является установка в линии питания бустеров фрикционных элементов датчиков давления. Однако само по себе знание значения давления во включаемом фрикционном элементе в процессе переключения не говорит о том, буксует ли фрикционный элемент и с какой интенсивностью это происходит. При этом датчики давления являются дополнительными электрогидравлическими устройства-ми, введение которых в систему снижает её надежность. Также они обладают достаточно большими размерами и затраты, направленные на их применение в АКП, оказывают существенное влияние на конечную стоимость агрегата. В связи с этим управление включаемым фрикционным элементом должно осуществляться по параметру обратной связи, называемому расчетным

или «желаемым» ускорением входного звена коробки передач. Для определения значения данного параметра достаточно иметь датчик частоты вращения входного вала АКП, данные с которого будут дифференцироваться контроллером.

Для решения задачи о нахождении требуемого закона изменения момента, развиваемого фрикционным элементом, а также «желаемого» ускорения на стадии «буксования», составим упрощенную расчетную динамическую схему

 Алгоритм метода определения-16
Рис. 3. Алгоритм метода определения требуемого закона изменения передаваемого включаемым фрикционным элементом крутящего момента
Рис. 4. Двухмассовая динамическая схема автомобиля с АКП


Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.