混合動力汽車AMT故障診斷與容錯技術研究

【摘要】：機械式自動變速器(Automated Manual Transmission, AMT)是在原來的手動變速器基礎上將手動操縱機構改為自動操作機構而產(chǎn)生的,由于生產(chǎn)線改動少,同時繼承了手動變速器效率高的特點,廣泛應用于小型汽車、商務車和卡車,其操作性能和運行穩(wěn)定性對汽車的安全行駛有重要的影響,因此得到國內(nèi)外學者們廣泛的關注和研究。 本文首先簡要介紹了混合動力汽車和AMT的相關概況,故障診斷的發(fā)展以及國內(nèi)外有關故障診斷方面的近年來的研究成果。為了充分研究AMT出現(xiàn)故障時的特征以及對整個混合動力汽車系統(tǒng)的影響,利用功能分析(Functional Analysis)和故障模式與影響分析(FMEA)找出AMT各部分可能出現(xiàn)的故障、各故障產(chǎn)生的原因以及分析這些故障對系統(tǒng)的危害程度,根據(jù)風險優(yōu)先級順序RPN得到其關鍵故障,包括故障電機短路斷路故障、推拉索故障、換擋撥叉／同步器故障和變速器齒輪／軸承故障。引入各故障的模擬方法,重點針對這些關鍵故障進行運動和動力分析,建立AMT總的故障的數(shù)學模型,并運用該模型對上述關鍵故障進行Simulink仿真,獲得這些故障出現(xiàn)時位移傳感器、電流傳感器和輸出軸速度傳感器的反應和表現(xiàn),由此可獲得故障對系統(tǒng)的影響。針對AMT傳感器的故障,利用信號冗余,分析找出這些傳感器信號之間的聯(lián)系,建立AMT傳感器故障診斷模型,研究這些故障發(fā)生時車輛的表現(xiàn)以及出現(xiàn)故障時采取的處理方式,并仿真其驗證傳感器的故障檢測和處理效果。 本文的研究將故障模式與影響分析(FMEA)引入混合動力汽車的AMT中進行故障診斷分析,找出重要故障并詳細分析了其各部分故障對AMT系統(tǒng)的影響。并運用信號冗余分析各傳感器故障。以上研究對分析AMT故障并在設計以及車輛運行過程中提高整個AMT系統(tǒng)的安全性提供一定的參考。 【關鍵詞】：混合動力汽車 AMT 故障診斷 故障模式與影響分析(FMEA)
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U469.7;U472.9
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-12
• 插圖清單12-14
• 表格清單14-15
• 第一章 緒論15-22
• 1.1 課題研究背景及意義15-16
• 1.2 混合動力汽車發(fā)展概況16-17
• 1.3 并聯(lián)式混合動力汽車與AMT變速器特性簡介17-19
• 1.3.1 并聯(lián)式混合動力汽車介紹17-18
• 1.3.2 AMT的介紹18-19
• 1.4 國內(nèi)外關于故障檢測與診斷技術的研究19-22
• 1.4.1 國外關于故障檢測與診斷技術的研究19
• 1.4.2 國內(nèi)外關于故障檢測與診斷技術的研究19-20
• 1.4.3 目前AMT故障診斷研究的問題和本文主要的研究內(nèi)容20-22
• 第二章 FMEA對混合動力汽車AMT的故障分析22-36
• 2.1 FMEA方法介紹22-25
• 2.1.1 故障模式及影響分析的發(fā)展和主要內(nèi)容22
• 2.1.2 故障模式及影響分析的步驟22-23
• 2.1.3 風險優(yōu)先級法RPN方法23-25
• 2.2 混合動力汽車AMT的結構25-28
• 2.2.1 并聯(lián)混合動力汽車結構總圖25-26
• 2.2.2 MT部分結構26-28
• 2.2.3 換擋執(zhí)行機構28
• 2.3 FMEA分析AMT28-32
• 2.3.1 FMEA分析執(zhí)行機構30-31
• 2.3.2 FMEA分析MT部分31
• 2.3.3 系統(tǒng)關鍵故障31-32
• 2.4 FTA(Fault Tree Analysis)內(nèi)容簡介32-33
• 2.4.1 FTA基本概念32
• 2.4.2 故障樹分析步驟32-33
• 2.4.3 建立故障樹的原則33
• 2.5 FTA分析AMT33-34
• 2.6 本章小結34-36
• 第三章 故障失效分析36-47
• 3.1 換擋執(zhí)行器部分模型的建立36-38
• 3.2 PID控制方法38-41
• 3.2.1 PID控制方法的介紹38-39
• 3.2.2 PID各部分調(diào)節(jié)器的控制作用如下39
• 3.2.3 PID系統(tǒng)參數(shù)的選擇39-40
• 3.2.4 PID的離散化40
• 3.2.5 采樣率的確定40-41
• 3.3 MT模型的建立41-42
• 3.4 故障模擬方法42-44
• 3.5 AMT整體故障模型的建立44-45
• 3.6 本章小結45-47
• 第四章 AMT關鍵故障仿真47-54
• 4.1 故障仿真47-52
• 4.1.1 短路故障和電機線圈燒毀48-49
• 4.1.2 推拉索斷裂49-50
• 4.1.3 換擋撥叉/同步器卡住50-51
• 4.1.4 齒輪箱故障51-52
• 4.2 本章小結52-54
• 第五章 基于冗余的傳感器故障診斷54-62
• 5.1 基于冗余的傳感器故障診斷的理論介紹54
• 5.2 基于冗余的傳感器故障診斷54-59
• 5.2.1 換擋執(zhí)行器中電流傳感器和位移傳感器故障診斷55-56
• 5.2.2 變速器輸入/輸出軸轉速傳感器的故障診斷56-59
• 5.3 仿真驗證59-61
• 5.4 本章小結61-62
• 第六章 結論與建議62-64
• 6.1 結論62
• 6.2 建議與展望62-64
• 參考文獻64-67
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況67

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