工程車輛三參數(shù)動力節(jié)能換擋規(guī)律研究

【摘要】：工程車輛（如裝載機(jī)、推土機(jī)等）作業(yè)環(huán)境和工作條件復(fù)雜多變。為了適應(yīng)外荷載的急劇變化，提高低速下克服重載的能力，其傳動系統(tǒng)多采用液力變矩器串接機(jī)械變速箱的形式，但傳動效率也因此而下降。采用多擋位變速箱能有效提高傳動系統(tǒng)效率，然而頻繁地?fù)Q擋增加了駕駛員的勞動強(qiáng)度，使駕駛員容易疲勞，導(dǎo)致工作效率降低。另外，人工換擋具有很大的主觀性和隨意性，不同的駕駛技術(shù)水平對車輛的動力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、乘坐舒適性影響極大。提高工程車輛作業(yè)效率、充分利用能源一直是其傳動系統(tǒng)控制的目標(biāo)?；谶@種背景，產(chǎn)生了工程車輛的自動變速控制。 目前，國際上各大著名的工程機(jī)械公司，包括沃爾沃、卡特彼勒、川崎、小松和采埃孚等公司已在在工程車輛上應(yīng)用了各自的自動變速技術(shù)。這些公司大多采用的都是汽車常用的2參數(shù)（車速與油門）自動變速策略。然而工程車輛的工作特點(diǎn)與汽車有很大區(qū)別。工程車輛邊作業(yè)邊行駛，在一些典型工況（如土方作業(yè)等）下，用于作業(yè)的功率要占到發(fā)動機(jī)總輸出功率的40%~60%，并且隨著作業(yè)載荷的變化，發(fā)動機(jī)輸出的功率一直處于波動狀態(tài)。當(dāng)前應(yīng)用的換擋控制原理均未考慮作業(yè)載荷變化對換擋的影響（或簡單地將作業(yè)載荷設(shè)為定值），因此無法獲得最佳換擋效果。 本文結(jié)合高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項科研基金資助課題（200801830028）“工程車輛新型3參數(shù)自動變速技術(shù)研究”，以提高工程車輛的經(jīng)濟(jì)性和動力性為目的，圍繞自動變速技術(shù)的理論與試驗進(jìn)行了深入的研究。主要包括以下研究內(nèi)容： 1.本文以“作業(yè)載荷系數(shù)”來描述工程車輛作業(yè)載荷的大小，以工程車輛牽引力輸出最大和液力變矩器效率最優(yōu)為控制目標(biāo)，以油門開度、車速和作業(yè)載荷系數(shù)為換擋控制參數(shù)，分別制定出工程車輛的動力性換擋規(guī)律、節(jié)能換擋規(guī)律和綜合換擋規(guī)律。深入系統(tǒng)地研究了作業(yè)載荷系數(shù)對最佳換擋點(diǎn)的影響。應(yīng)用該3參數(shù)換擋規(guī)律可進(jìn)一步提高和改善工程車輛的經(jīng)濟(jì)性和動力性。 2.本文以ZL50型輪式裝載機(jī)為樣機(jī)，根據(jù)其傳動系統(tǒng)的組成，建立了工程車輛傳動系統(tǒng)的動力學(xué)模型，具體包括柴油發(fā)動機(jī)、液壓油泵組、液力變矩器和變速箱等數(shù)學(xué)模型。用多元多項式回歸的方法求解出了所提出換擋規(guī)律相對應(yīng)的換擋函數(shù)關(guān)系式，并根據(jù)換擋函數(shù)繪制了3參數(shù)節(jié)能、動力性及綜合換擋的擋位決策圖。在動力學(xué)模型及已求得的換擋規(guī)律的基礎(chǔ)上，以MATLAB/Simulink軟件為開發(fā)平臺，根據(jù)工程車輛傳動系統(tǒng)各部件的性能參數(shù)，建立了工程車輛自動變速系統(tǒng)的計算機(jī)仿真模型，并使用該模型對本文所提出的換擋規(guī)律進(jìn)行仿真試驗分析。 3.開發(fā)了工程車輛自動變速控制器，并在傳動試驗臺上進(jìn)行了驗證性試驗。試驗結(jié)果表明，應(yīng)用3參數(shù)節(jié)能換擋規(guī)律可使車輛傳動系統(tǒng)的效率經(jīng)常保持在較高范圍（η≥0.75）內(nèi)，動力換擋規(guī)律可使車輛得到連續(xù)平穩(wěn)的動力輸出，綜合換擋規(guī)律的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)均介于動力性與節(jié)能換擋規(guī)律之間。試驗過程中換擋控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠且換擋準(zhǔn)確，沒出現(xiàn)頻繁換擋、循環(huán)換擋及錯誤換擋等現(xiàn)象，驗證了本文所開發(fā)的自動換擋控制器的可靠性及可行性。 本文所做工作可為工程車輛更加高效節(jié)能地完成作業(yè)任務(wù)提供一定的理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗。 【關(guān)鍵詞】：工程車輛 自動變速器 換擋規(guī)律 作業(yè)載荷系數(shù) 動力性 經(jīng)濟(jì)性
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：U463.212
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題研究的背景11-12
• 1.2 自動變速技術(shù)在工程車輛上的應(yīng)用12-13
• 1.2.1 自動變速技術(shù)在國外的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 自動變速技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.3 工程車輛自動換擋規(guī)律13-21
• 1.3.1 經(jīng)典換擋規(guī)律14-18
• 1.3.2 智能換擋規(guī)律18-20
• 1.3.3 工程車輛換擋規(guī)律的分析總結(jié)20-21
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容21-22
• 1.5 本章小結(jié)22-23
• 第2章 工程車輛傳動系統(tǒng)模型23-33
• 2.1 傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型23-24
• 2.2 柴油發(fā)動機(jī)數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.3 液壓泵組數(shù)學(xué)模型及作業(yè)載荷系數(shù)的確定25
• 2.4 液力變矩器數(shù)學(xué)模型25-27
• 2.5 變速箱數(shù)學(xué)模型27
• 2.6 發(fā)動機(jī)與液力變矩器共同工作性能研究27-29
• 2.6.1 共同工作的輸入特性27-29
• 2.6.2 共同工作的輸出特性29
• 2.7 工程車輛牽引力學(xué)分析29-31
• 2.7.1 車輛驅(qū)動力29-30
• 2.7.2 作業(yè)阻力30
• 2.7.3 車輛行駛阻力30-31
• 2.8 本章小結(jié)31-33
• 第3章 自動變速換擋規(guī)律研究33-39
• 3.1 現(xiàn)有換擋規(guī)律存在的不足33
• 3.2 節(jié)能換擋規(guī)律的原理33-34
• 3.3 動力性換擋規(guī)律的原理34-35
• 3.4 換擋規(guī)律的求解35-36
• 3.5 擋位決策36-38
• 3.6 作業(yè)載荷系數(shù)對換擋點(diǎn)的影響38
• 3.7 本章小結(jié)38-39
• 第4章 自動變速系統(tǒng)仿真研究39-47
• 4.1 自動變速系統(tǒng)仿真模型39-41
• 4.2 節(jié)能及動力性換擋規(guī)律仿真試驗41-43
• 4.2.1 仿真試驗41-43
• 4.2.2 仿真結(jié)果分析43
• 4.3 三參數(shù)與二參數(shù)換擋規(guī)律對比仿真試驗43-45
• 4.3.1 仿真試驗43-45
• 4.3.2 仿真結(jié)果分析45
• 4.4 本章小結(jié)45-47
• 第5章 工程車輛自動變速控制器開發(fā)47-55
• 5.1 方案設(shè)計47-48
• 5.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計48-53
• 5.2.1 CPU 及 A/D 轉(zhuǎn)換模塊49-50
• 5.2.2 車速信號采集模塊50
• 5.2.3 油門開度信號采集模塊50-51
• 5.2.4 液壓泵出口壓力信號采集模塊51
• 5.2.5 串行通信模塊51-52
• 5.2.6 擋位控制模塊52
• 5.2.7 電源模塊52-53
• 5.3 控制程序設(shè)計53-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 第6章 試驗研究55-65
• 6.1 工程車輛傳動系統(tǒng)電控試驗臺的組成及工作原理55-56
• 6.2 臺架試驗56-63
• 6.2.1 節(jié)能換擋規(guī)律試驗56-60
• 6.2.2 動力性換擋規(guī)律試驗60
• 6.2.3 綜合換擋規(guī)律試驗60-63
• 6.3 本章小結(jié)63-65
• 第7章 結(jié)論和展望65-67
• 7.1 主要研究成果65-66
• 7.2 對今后工作的展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果71-73
• 后記和致謝73

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

工程車輛自動變速控制系統(tǒng)仿真與試驗    唐新星;趙丁選;黃海東;張紅彥;

工程車輛四參數(shù)自動變速系統(tǒng)的試驗    丁春鳳;趙丁選;唐新星;葉丹;

工程車輛節(jié)能換擋規(guī)律研究    曹清華;

工程車輛自動變速器換擋的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)    王卓,趙丁選

最佳燃油經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律理論及其應(yīng)用研究    張國勝,牛秦玉,方宗德,楊劍

工程車輛動態(tài)換擋規(guī)律研究    國香恩;李艷;

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的裝載機(jī)自動換擋控制系統(tǒng)    王卓,趙丁選

工程車輛三參數(shù)自動換擋系統(tǒng)的研究    吳子岳;趙婷婷;王世明;

動態(tài)四參數(shù)工程車輛的自動換擋規(guī)律    崔功杰;趙丁選;

自動變速器的節(jié)能換擋策略研究    曹清華;劉顯貴;

面向?qū)ο蟮墓こ誊囕v性能仿真    郝聚濤;張洪;張福生;

工程車輛混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能自動變速控制系統(tǒng)仿真研究    朱振宇;許純新;

工程車輛線控轉(zhuǎn)向電液比例控制系統(tǒng)數(shù)字校正    羅士軍;張子達(dá);胡敬波;

工程車輛用單組分聚氨酯風(fēng)擋玻璃密封膠的研制    馬仁杰;王自新;王玲;徐哲;

工程車輛動態(tài)換擋策略研究    趙丁選;崔功杰;

工程車輛駕駛室環(huán)境分析與評價    王世明;

改善動力換擋變速箱換擋品質(zhì)的研究    陳寧;趙丁選;于微波;

改善動力換擋變速箱換擋品質(zhì)的研究    陳寧;趙丁選;于微波;

汽車自動變速器換擋規(guī)律建模與仿真分析    張世義;李光輝;

控制器局部網(wǎng)(CAN)在工程車輛控制系統(tǒng)中的應(yīng)用    戴群亮;

斯堪尼亞亮相2008 Bauma展    郭子

穩(wěn)定+節(jié)油 東風(fēng)康明斯國3發(fā)動機(jī)工程車輛市場的制勝之道    姚苠

散裝水泥等工程車輛駕駛員安全培訓(xùn)    小潘

讓違法工程車夾起“尾巴”不敢上路    記者 李長燦通訊員 沈根林

要重視來自基層的智慧    木知難

嚴(yán)謹(jǐn)技術(shù)難防人為疏忽    本報駐德國記者　顧鋼

國際工程機(jī)械展青睞中國    周家聲

用新辦法新措施解決問題    本報記者 王力

擴(kuò)大行業(yè)利潤空間 需向二手市場轉(zhuǎn)型    本版編輯　陳艷 戈曉芳 侯威

世界建機(jī)“名展”首蒞上海    本報記者 趙剛

工程車輛自動變速智能控制系統(tǒng)試驗研究    朱振宇

提高工程車輛智能變速性能的綜合控制研究    趙克利

工程車輛三參數(shù)最佳換擋規(guī)律及控制方法研究    崔功杰

基于支持向量機(jī)的工程車輛自動變速方法研究    韓順杰

自動變速器的建模與仿真技術(shù)研究    鄭磊

基于人體損傷的工程車輛翻車保護(hù)系統(tǒng)性能研究    司俊德

工程車輛落物和翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)性能計算機(jī)仿真及試驗研究    馮素麗

工程車輛翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與試驗研究    王繼新

工程車輛液壓動力學(xué)關(guān)鍵問題的理論研究與試驗臺建設(shè)    姚懷新

工程車輛三參數(shù)模糊自動換擋規(guī)律研究    張志義

工程車輛三參數(shù)動力節(jié)能換擋規(guī)律研究    康懷亮

工程車輛新型三參數(shù)換擋規(guī)律的研究    鮑金鋒

工程車輛四參數(shù)換擋單片機(jī)控制系統(tǒng)研究    閆磊

工程車輛四參數(shù)自動變速技術(shù)研究    丁春鳳

基于新型三參數(shù)的工程車輛動態(tài)換擋規(guī)律研究    黃國平

基于單片機(jī)的工程車輛3參數(shù)自動換檔技術(shù)研究    郭福軍

工程車輛三參數(shù)自動變速理論研究    葉丹

工程車輛兩參數(shù)自動變速控制系統(tǒng)研究    唐新星

工程車輛自動變速系統(tǒng)模糊控制研究    余天明

電控機(jī)械式自動變速器換擋規(guī)律的研究與仿真    高佳明