机械自动化专业外文翻译--双离合变速器换挡动力学及控制系统分析(译文）

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1、pdf外文：http:/ 中文 8180 字  出处： Mechanism and Machine Theory, 2007, 42(2): 168-182 双离合变速器换挡动力学及控制系统分析  Manish Kulkarni, Taehyun Shim, Yi Zhang 密歇根州迪尔伯恩大学，机械工程系， 美国  迪尔伯恩  48128 摘要 ： 双离合变速器（ DCT）的换挡 是通过 由一个 离合器向另一个离合器在没有摩擦干扰的情况下传递力矩来实现的，而力矩的传递是 由于控制 了 离合器的滑移 。 两个离合器接合和分离的时机是实现一个稳定流畅的换

2、挡动作 的决定性因素 ，并且在换挡时 没有动力中断和离合器空闲 时间 同样十分重要 。这篇文章介绍了装有双离合自动变速器（ DCT）汽车的换挡动力学模拟，分析和控制的分析实例。 而整车的动态模型和逻辑控制是 采用 Matlab/Simulink 作为模拟平台 。这个模型被用于研究在换挡过程中不同离合器的压力状况而引起的输出转矩变化情况。 通过模型模拟，可以研究出对于最优换挡品质的化离合器 最优 压力状况。作为一个数据案例，这个模型被应用于一辆装有双离合器自动变速器的汽车上来模拟在 开放性 工作情况 下的状态 。汽车 的起动和换挡过程都在试验中被模拟，由此来评估变 速箱的换挡品质和证实换挡控制的

3、有效性。  关键词： 双离合器动变速器；自动变速器    引言  近年来在汽车制造业上，提高车辆驾驶的舒适性和燃油效率已经成为了一个必然的趋势。 作为重要的传动装置，变速箱在车辆的工作情况和燃油燃耗效率方面起到了一个重要的作用。 目前，市场上存在着许多种形式的变速 器，并且与变速器相关的技术也为其在装入车辆进行工作时提供了各种 最优的工作性能。 手动变速器的燃油消耗效率占总体效率的 96.2%，它是各种变速器中燃油消耗效率最高的。而工业化生 产的自动挡变速器已经被改进为燃耗效率不高于 86.3%。 CVT无级变速器的燃耗效率占总体效率的 84.6%，然而

4、 CVT 的主要优点是允许发动机在最大燃耗效率下工作。 AMT 手自一体变速器与手动挡变速器有同样的效率 ，并且与常规款的自动挡变速器同样操作十分方便。 现在对于自动变速器里的传动结构存在着两种在技术上可行的设计。一种是只使用一个离合器，其本质上就是在一个手动挡变速器的基础上增加了控制单元，通过这样实现了离合器 工作 和换挡的自动操作。 在这种设计里，换挡过程中当离合器使齿轮结合和分离时会存在动力中断的现象。这种动力中断的现象会引起车辆在加速过程中加速不够平稳连续，使得乘客 在 乘坐时 会感到 有撞击感和顿挫感 ，这种结构使得变速器并没有传统自动挡变速器的优势和特性。另外一种设计是在发动机和变

5、速器之间使用了一种双离合器系统，这种结构克服了一个离合器这种设计的的缺点。 这两个离合器在不同的速度中会轮流工作，并且在换挡过程中，通过控制离合器的结合会使变速器的动力传递十分连贯。 换挡过程涉及一个离合器释放和另一个离合器结合的时机问题 。这种两种离合器之间转换造成的动力中断现象在传统的自动挡变速器中经常可以看到。  在汽车制造业中 ，使用分析建模的方法来实现动力总成系统的预测和分析是一种常见的方法。 许多研 究主要集中在汽车变速器的建模和控制部分，比如常规变速器 4-6，无级变速器 7,8和混合动力系统 9-12。而现在已经有很多方法和程序设计技术应用于车辆动力总成的动力学建模，

6、以及模拟变速器控制系统的工作性能方面。 比较典型的就是首先在部件水平上分别得到运动公式，然后再集成 到整个车辆构件系统中。 这个集成系统模型是在一般情况下开发的代码环境下或者在面向对象的程序设计环境下工作的。与常规 自动 变速器已经成熟的技术相比 ，双离合器自动变速器的建模和控制仍然是一个全新的领域，并且与 DCT 设计和控制有关的技术也仍然处在 发展的初级阶段。  这篇文章介绍了装有双离合自动变速器（ DCT）汽车的起步和换挡动作的模拟，分析和控制过程的分析实例。研究工作主要集中在车辆换挡过程中的动力学建模，同时构建一个模拟的工具用于分析和最优化换挡控制过程。其中，换挡的控制过程是

7、用离合器的压力分布作为控制信号的。 Matlab/Simulink 作为一个模拟平台用作开发动力学模型和整车动力学的逻辑控制。 这个仿真模型用于研究在不同离合器压力的情况下造成的输出转矩的变化。基于模型模拟，可以获得离合器的最优化压力分布以达到换挡的最优品质。 作为一个数据案例，这个 模型被应用于一辆装有双离合器自动变速器的汽车上来模拟在 开放性工作情况下的状态 。汽车的起动和换挡过程都在试验中被模拟，由此来评估变速箱的换挡品质和证实换挡控制策略的有效性。    DCT 结构和模型简介   图 1 DCT 结构示意图   图 2 DCT 动力学模型图  双离合自动变速器的结构示意图见图 1.这种变速器有六个前进挡和一个倒退 档 。输入轴被设计为“套筒轴”，也就是在一个空心轴中间有另一个实心 轴 。在实心轴上安装有二档、四档、六档和倒档的齿轮，而空心轴上装有一档、三档和五档的齿轮。离合器 1(CL1)与 奇数档 相连 ，离合 器 2（ CL2）偶数档 相连 。同步器与传统手动挡变速器一样，安装在两档齿轮之间 。当到达一个特殊档位的时候，相应的离合器和同步器就会被接合，这样使得动力可以从发动机通过离合器