系统动力学模型

一、换挡规律
2.双参数换挡规律

12
23
12
23
v
收敛型换档规律：换档延迟随油门开度增 大而减小，呈收敛状分布，也称减延迟型 换档规律 。
1）在升降档时都有较好的功率利用，动 力性好。 2）低速时，可以松油门提前换高挡，改 善燃油经济性。
发动机可以在较低转速下工作，燃油经济 性好、噪声低、行驶平稳舒适。该规律适 合于比功率较低的货车。
一、实际系统的简化
3.模型参数
1） 转动惯量 利用三维建模软件确定复杂形状零部件的惯量。
2）轴的扭转刚度
K GI GD 4
L 32 L
式中：G ——材料的剪切弹性模量； I —— 轴的横截面极惯性矩，I D4 / 32 ； D —— 轴的直径； L —— 轴的长度。
对于传动系的复杂轴段，常简化为阶梯轴或者套轴，按照刚 度串联或者并联的方法求解。轴段串联使轴变长，刚度减小。
闭锁工况的 工作区
4. 双参数闭锁控制
2）按变矩器的速比进行闭锁控制
每当传动比达到一定值时，实现 闭锁。
这种控制原理比较合理，在各种油 门开度下都可得到合理的效率及动 力性能。
闭锁工况的 工作区
4. 双参数闭锁控制
3）按车速和油门开度进行闭锁控制
油门开度一定时，只有当车速到 达一定值才闭锁；并可以根据挡 位实现高挡闭锁而低挡不闭锁， 是目前轿车常用的控制。
四档变速箱
一、换挡规律
阿里逊CLBT-6061重型车辆的换档规律？ （a）采用收敛型换档规律。当油门 （全b）开在时7，5%降-1档00速%油差门最开小度，范有围利内于，得升 档况动高缩档到 时 档 次前 ， 力 了 减 设（ 采 档 降 定 率 （ 升 变 效数优重，变性经到计发较区矩档c用 点 档 转d，）良叠降）矩 济动， 3，高的器前了与前速0也在的工档在-器性机又使的范基始单油发，7有2动作速小0降已转具。区围终本5参门动也利转%力区差于档进速有当域内在上-数开机可于/7性最，2工工时入也分很油液位55的度转使提%%能大可作作得闭很，高门于力油高油换无速变以。，。。到锁高采的全高传门经门档 关 不矩很效动大在得后用传 开，开济开规 低器。好工区度的了动 时既大小 到性度律 于保这况或的范机等效得 ，减油 广。范最持样，下接围功械速率到降少门 泛围小在可其近工内率传差良， 档开 的换内稳效使换高作，利动的好速也度 多档，，用工降的差提。
一、换挡规律
消除循环换档的措施：
①改变油门开度予以消除。这是因为改变油门开度可以极大地改变 输出的牵引力，消除出现循环换挡的起因； ②在换挡规律的设计中，增大降挡速差能减轻或消除循环换挡现象。 ③在恶劣路面，强制挂低挡。
一、换挡规律
3.其它换档规律
（a)组合型换档规律 由两段或多段不同变化规律所组成的换档规律，便于在不同油
h33 2
hC h32 25
hC 3
0832 5
C
2
h
h32 A
5
h13
0
h
hBod P
Cy2离合
器
综合传动装置多质量弹性动力学仿真模型
hC1 h
A
B
roadloa W dB
左侧行星机 构及车体
V
Tf 'fswitc
h
路面载 荷
C
1 C
2 C
3
V
C L
C
H G
r
v
换挡逻 辑
1 路面种
类
roadloa d h B
二、缩减自由度的基本方法
1.双质量系统代替单质量系统
eK 1
J K eK
J
' k
ek'
J
' k
1
J
' k

ek ek 1 ek
Jk
J' k 1

ek 1 ek 1 ek
Jk
e'k ek 1 ek
二、缩减自由度的基本方法
2.单质量系统代替双质量系统
Jk
ek
J k1
J
闭锁工况的 工作区
3. 单参数闭锁控制
3）按挡位进行闭锁控制
只有在某些排挡范围内才能实现 闭锁，例如前进挡或高挡范围内才能 闭锁，而在其它排挡工作时，不论其 转速多大，都只能用液力工况工作。
4. 双参数闭锁控制
1）按涡轮转速和油门开度进行闭锁控制
在油门全开时，可把闭锁 点设计在偶合器工况点附近， 随着油门开度减小，闭锁点转 速也随之降低。显然，这种方 法只要设计得当，可以在很大 的油门开度范围内得到比较合 理的闭锁点。这种控制方法也 较简单。结构上易于实现。
'' k

Jk

J k 1
ek'' 1
ek''
J
'' k
e'' k-1

J k 1 J k J k 1
ek
e'k'

Jk
Jk J k 1
ek
二、缩减自由度的基本方法
例如：1、2合并成1个，4分配到3、5 ， 6分配到5、0
a:
J1 e12
J 2 e23
J3 e34
J4
e45 J5 e56
TB D
LC D
TB
1
CL CH
CR
J1
C3
J2 J3
ML
2
L
C1
C2
C3
J2 J3
ML L 4
J4 JL
三、刚性体、弹性体当量模型Hale Waihona Puke Baidu
2. 弹性体当量模型
ML
Me e
B
T
1
2
CL
3
L 4
C1
K eB
TB D
K T1
CH
K 23
C2
K 4L
LC
CeB
Je
JB
CT1
CR
C23
C3
二、闭锁规律
1.变矩器的闭锁控制 （1）改善传动性能的闭、解锁。 （2）换档时变矩器的缓冲解锁。
二、闭锁规律
2.闭锁点的选择
一般把闭锁点设计在偶合器工况点附近，以保证得到较高的效 率和牵引力。闭锁点应随油门开度而变，油门开度越小，闭锁点的 转速则越低。
在闭锁点与解锁点之间，也要有一定的解锁速差，以免过于频 繁的闭锁一解锁循环。
器
Wc r
h15 8
h16
1
h33 W15 38 0815
8
h15 8
hC h16 31
h29 5 0816
1
C
3
h
h16 A
1
h32
5
h
h13 P
0 C3离合
器
hC 3
h32 h13 30
h28 6 0813
0
C
1
h
h33 A
2
h15
8
h
hBod P
y C1离合
器
hC 1
h33 2 h32 5 0833 2
J6
b:
e12
J1
J2 J2
e12
J1
J1 J2
J4
e45 e34
e45
J4
e34 e34 e45
J6
e60 e56 e60
J6
e56 e56
e60
J1 J2
e23 J3
e34 e45
e56 e60
J5
J1 J2
J3

J4
e45 e34
e45
J4
e34 e34 e45
可以充分利用变矩器变矩性能，提高动力性；高档闭锁
nT较低，以便尽早闭锁，利用机械传动，提高传动效率。
闭锁工况的 工作区
3. 单参数闭锁控制
2）按车速进行闭锁控制
把涡轮转速改成变速箱 输出轴转速。只要当车速达 到某一定值时，就能实现变 矩器闭锁。
这可以避免低挡范围内 频繁闭锁，减少由此引起的 冲击和磨损。
闭锁工况的 工作区
第二节 传动系统模型
一、实际系统的简化 1.简化原则：
1)提出适于动态特性计算用的系统。 2)模型应正确反映该系统的性质。 3)简化为具有惯性和弹性的离散系统。
一、实际系统的简化
2.简化方法：
1）一般忽略系统间隙； 2）对于大惯量部件，以轴线作为该部件的质量集中点； 3）相邻两集中质量间的连接轴，简化为弹性体，转动惯 量可平均地分配到两集中质量上，其扭转刚度就是两集 中质量间的当量扭转刚度。
C4L
JT
J1
J2
J3
J4
JL
四、仿真模型
四、仿真模型
h29 1
h27 6 G r
发动机＆变矩 器
CLC h
R
A
h29
4
h
h16 P
1
W15 Wc 8r
CL离合器
hC L
h29 4 h29 1
0829 4
h29 4
h27 h29 61
hC H 0829
1
C
H
h
A
h29
1
h13 0
h P
CH离合
b Ⅱ
1）油门开度不变，假设为 2
1 B A
车速达到 v 2 时，I挡自动升入II挡 车速降到 v1 时，II挡自动换回I挡
1 2
2）车速不变，假设为 v1

行驶阻力减小，油门开度小于 1时，自动升入II挡
降档线
升档线
行驶阻力增加，油门开度大于 2 时，自动换入I挡
干预换挡：松油门提前换高挡，猛踩油门强制换低挡
一、换挡规律
丰田小轿车换档规律的特点？
（在降档耐（ 性 设 （ 8力 得 度（ 开 入 机 利5久a节档次计%升bd和性时用）c低 转度油） ）性）气速数在入排能，和采档速达门升合，设门差，较超放变换动用，，8开挡理且计高全都有5速力坏挡。发-提改度点使经了车9开较利档性点各，散0高善以济的用速强%和大于。。型车油换时性上设超了了。制小中提，的速门挡也，，计速降 降降于等高大换较下规良为档，可档 档档2开变大档好升高律5了考 。以后 后，%度速减规。挡些规不油虑在提的 的当时箱少律点定，使动大门前发 功油，的换，力都于不动开 减动 率门降 小排放。其余中等开度，使用 超速档节油。
不能实现驾驶员的干预换档。经济性差， 实际中只有少数军用车辆上有所应用， 目的是减少换档次数，发挥车辆动力性 能。
一、换挡规律
2.双参数换挡规律

B A
1
等延迟型换档规律：换档延迟不随油门开 度的变化而变化
驾驶员可干预，可提前换入高档或提前降 到低档，很大程度上改善了车辆的燃油经 济性。
2
a Ⅰ
一、换挡规律
2.双参数换挡规律

1
2
23
1 22 3
v
发散型换档规律：换档延迟随油门开度的 增大而增大，呈发散状分布，也称增延迟 型换档规律。
优点： 1）大油门时换档延迟大，可减少换档次数。 2）大油门时，升档车速高，接近最大功率点， 动力性好 。
缺点： 大油门降档时的车速低，功率利用差，较适用 于后备功率大的轻型车辆。
单参数控制
按涡轮转速 按车速 按挡位
按转速比控制 双参数控制 按涡轮转速和油门开度
按车速和油门开度
3. 单参数闭锁控制
1）按（涡轮转速）进行闭锁控制
只要涡轮转速达到某个固定不变的 数值时，变矩器就闭锁。 这种控制方法只能在少部分油门开 度下保证有合理的动力性与经济性。
对于多档变速器各档均闭锁时，一般低档闭锁 nT 较高，
hC 2
右侧行星机 构及车体
作业1
建立系统换挡过程动态模型 （框图、数学模型均可） 1）模型应包括以下部件：发动 机、带闭锁离合器的液力变矩 器、换挡离合器、齿轮。
2）模型应含换档控制器和闭锁 控制器，换档规律和闭锁规律 可假设。
3）模型自由度自定。
4）可针对一个升挡过程或从起 步到加速整个过程建模。
一、实际系统的简化
4）在分析动力传动系统时，发动机被看作一整体，可用 一个总的惯量表示发动机的运动件的惯量；
5）变速箱中惯性质量不做功的分支和与这些分支连接的 作功部件是刚性联接的，惯量可以包括在作功元件内；
6）汽车的质量对驱动轮均匀分布，可将两个平行的分支 合并起来，合并后惯量和刚度等于两个分支的参数之和 。
单参数换挡规律 双参数换挡规律 三参数换挡规律
一、换挡规律
2.单参数换挡规律

B A
换档重叠或换档延迟
1
1)换入新档后不会因车速稍有变化而
重新换回原来的排档，保证了换档过程
的稳定性；
Ⅰ
Ⅱ
2)有利于减少换档循环，防止控制元 件加速磨损与降低乘坐舒适性；
BA
降档线
1 2

升档线
3)变化换挡延迟可改变换挡规律。
门开度范围内得到不同的车辆性能。 常见的组合型换档规律：小油门开度以舒适、稳定及少污染为
主；大油门开度则以动力性能为主；在中等油门开度下，首先要求 很好的燃料经济性，其次要有满意的动力性能。
（b）多规律换档控制 并列有几种不同换档规律的控制器，驾驶员改变选择开关，就
可使同一变速箱改换用另一种换档规律进行控制。

J5

J6
e60 e56 e60
c:
e12
J2 J1 J2
e23

e12
J1
J1 J2
e34 e45
e56 e60
三、刚性体、弹性体当量模型
三、刚性体、弹性体当量模型
1. 刚性体当量模型
Me e
Je
B
TB D
LC
JB
Me e
J0
T
1
2 3
CL
C1
CH
C2
CR
JT J1
第二章 传动系统动力学模型
第一节 传动系统的控制
控 换挡规律 制 器 闭锁规律
自动换挡、自动闭解锁的车辆
一、换挡规律
1. 换挡规律
排挡之间自动换挡点的控制参数(车速υ、油门开度α)变化规律。 每一个自动换挡系统都有一个换挡规律，它的曲线形状取决于车 辆传动的要求，由自动换挡系统的结构和参数来实现。 换档特性是由牵引特性和换档规律组合而成的。当牵引特性一定 时，换档规律对车辆动力性、经济性和使用性能有决定意义。