气动AMT集成选换档系统设计与试验研究
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【Ｉ Ｊ）／‘ — ２
高档换人低档 ：
＝ ————— ：——————ｉ １ 十————————————— ・ｌ ０ ±———————堕 ——二—＝ｌ 、 ） ： ——————— — —— — Ｕ ：二 垒 ——— — —— — ｎ ， Ｉ ｆ ａ（ Ｚ
：
（１ ）／。 一 ２‘
某重型 １ 档牵引车辆的整车动力传动系统如图 ２
ｌ 所示 。 发动机输 动力经离合器 、 档变速器 、 ｌ ２ 车后 桥差速器传递至车轮 。 其中所采用的 ｌ 档变速器由 ３ ２ 部分组成 ： 主箱（ Ａ Ｎ 、 Ｍ ｌ ）高低档切换副箱（Ｐ ）插入 ｓＬ 、 式副 箱 （ Ａ Ｇ ） ＡＮ箱有 ４个档位 ，Ｐ Ｒ Ｎ Ｅ 。Ｍ Ｉ ｓ Ｌ箱 和 Ｒ Ｎ Ｅ箱各有两个档位： 梢和 Ｌ ＡＧ ｌ １ 档。通过 Ｍ Ｉ ＡＮ箱
多档位变速器的特点是可 以为整车动力传输提 供更多的换档点 ， 充分利用发动机的高效 作 区， １ 改善 整车 的燃 油经 济性 降低 排 放 ， 正是 由于变 速器 多档 但 位， 在车辆行驶过程中操纵繁琐 ， 易造成换档误操作 、 跳档而产生换档冲击现象囝 。同时在重型商用车上多 装有充足的气源。因此开发以压缩空气作为驱动力的 自动变速系统 ， 以充分利用 已有气源 ， 可 减轻驾驶 员
定律 ， 系统的输入和输出端存在下列关系同 ：
收稿 日期 ：０ ８０ —０ ２ ｏ －５２
作 者简介： 王阳（ ９ ｌ ）男 ， 宁葫芦 岛人 ， 士研 究生 ， １８ 一 ， 辽 博 主 要从事气动技术和整车动力传动一体化控制技术 的研究工作 。
２０ ０８年第 １ 期 １
输入轴转 输出轴 转
程嘲 。
自动机 械 式 变 速 器 （ ＭＴ 是 在 原 固定 轴 式 有 级 Ａ ）
变速器的基础上 ， 通过加装 电控 自动变速操纵系统构 成ｌ 它凭借 自动换梢控制的优势降低驾驶员的劳动 ｌ ｊ 。
强度 、 少车 辆 行 驶 油耗 ， 国外 载 货 车 辆 上 得 到 了 减 在 快速 的推广 和应用 。
针对该 问题研究 了重型商用车所装用的多档变速器的换档特点， 分析 了整车变速换档 时对执行机构的要求。结 合 电子气动技术设计 了气动 Ａ Ｔ Ｍ 集成选换档 系统， 并制定了针对换档过程的控制策略。 最后， 通过台架实验对整
套系统进行 了特性测试。结果表明， 该气动 ＡＴ集成选换档 系统工作可靠、 Ｍ 换档过程平顺并且无换档冲击现象，
以该 变速 器 为研究 对 象 ， 立 了换 档过 程 的动 力 建
学模型 ， 具体如下 ： 采用 等效集 中质量法把 车辆 动力传动系统简化 为线性多 自由度 弹性集 中质量系统 ， 各相关部件 以集 中质量形式存在。车辆在换档时的动力传动系统可分
解 为两 个部 分阳 离 合 器被 动 部分 至 同步 器 主动 部 分 、 ，
从公式 （ ）（０ 中可以看 出， ９ 、１ ） 换档力 Ｆ 为同步时
图 ２ 车 辆 换 档 过 程 力传 动 模 型
●
问 的递减函数 ， 同步时 间 确定后 ， 在 存在着唯一
液压 与 气动
４ ｌ
根 据 公 式 （ ） ８ 可 以 得 出换 档 过 程 中 ， 步力 ５ （ ） 同 和 同步 时 间之 间 的关 系 ：
低档换入高档 ：
Ｆ ：±
ｆ 十．．．二－－－ －— —二－！ｉ， ９ ■ ．．．－．－－垒・＊－ －．ｌ （， 一 【．．・——－－－——－－－・ 、 ： ：—－－－：－— －－－ ， ７ ：． －－－－－— － － ‘ ） ．． ．—－－－－ —－ 一 ．．． ： － ： ．．－ － ． －－ ｌ ． － － － Ｔ ｎ
液 压 与 气动
２０ ０ ８年第 １ 期 １
气动 Ａ ＭＴ集成选换档 系统设计 与试验研 究
王 阳， 陈慧岩， 席军强
Ｔｈ ｐ ｒ ｍ ｅ ｔ ｌ ｔ ｙ ａ ｄ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｅ Ｐｎ ｕ ａ ｉ ｔ — ｈ ｆ ｅ Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｕｄ ｎ ｓ ｇ ｆｔ ｅ ｍ ｔｃ Ａｕ ｏ ｓ ｉｔ Ｓ ｈ Ｓ ｓ ｅ ｆ ｒＭ ｅ ｈ ｎｉ ａ ａ ｂ ｘ ｖ ｔ ｍ ０ ｃ ａ ｃ ｌ Ｇｅ ｒ ｏ
具 有 良好 的可 移植 性 。 关键 词 ： 气压驱 动； 档过程 控 制； 换 机械 自动 变速 器 中图分 类号 ： ４ ３２２ 文献 标识 码 ： 文 章编号 ：Ｏｏ ５ （ Ｏ）１０４ ＿５ ｕ ６ ．ｌ Ｂ １０４８ ８ Ｏ ８１—ｏ００ ２
弓言 Ｊ
和 Ｒ Ｎ Ｅ箱的组合可实现 ６ ＡＧ 个档位，再配合 ｓ Ｌ Ｐ 箱 的 Ｈ档和 Ｌ档 ， ６ ２ １， 即 × ＝ ２ 实现 ｌ 个梢位的换档过 ２
气动 Ａ ＭＴ的产 品化 ， 奠定 了基础 。 ｌ 换档 同步过 程分 析
图 １ 重型牵引车辆动力传 动系统结构原理图
换档过程中同步力的确定 ， 主要是通过同步力矩 和 同步 时间来 确定 的 。换 档 同步时 间短则 同步 力矩 大 所需 的换档 同步力也就大 ， 反之相反 。根据牛顿第二
同步器被动部分至车轮， 如图 ２ 所示。
的劳动强度 ， 提高整车燃油经济性 的优点。 本 文 系统 地 讨 论 了具 有 较好 可 移 植 性 的集 成选
换档系统 的开发过程 ， 制定了针对换档过程 的控制策 略 ， 对 所 开发 的集 成 系统 进 行 了实验 验证 ， 实 现 并 为
ＷＡ ＮＧ ｎ ，ＣＨＥ ｉ ａ ，ＸＩ ｕ —ｉｎ Ｙａ ｇ Ｎ Ｈｕ— ｎ ｙ ｎｑａ ｇ Ｊ
（ 北京理工大学 机械与车辆工程学 院 ， 北京
ｌｏ ８ ） ０ ０１
摘
要： 多档变速 器在车辆行驶过程 中换档操纵频繁， 易造成换档误操作 、 跳档变速 而产生换档 冲击现 象。
高档换人低档 ：
＝ ————— ：——————ｉ １ 十————————————— ・ｌ ０ ±———————堕 ——二—＝ｌ 、 ） ： ——————— — —— — Ｕ ：二 垒 ——— — —— — ｎ ， Ｉ ｆ ａ（ Ｚ
：
（１ ）／。 一 ２‘
某重型 １ 档牵引车辆的整车动力传动系统如图 ２
ｌ 所示 。 发动机输 动力经离合器 、 档变速器 、 ｌ ２ 车后 桥差速器传递至车轮 。 其中所采用的 ｌ 档变速器由 ３ ２ 部分组成 ： 主箱（ Ａ Ｎ 、 Ｍ ｌ ）高低档切换副箱（Ｐ ）插入 ｓＬ 、 式副 箱 （ Ａ Ｇ ） ＡＮ箱有 ４个档位 ，Ｐ Ｒ Ｎ Ｅ 。Ｍ Ｉ ｓ Ｌ箱 和 Ｒ Ｎ Ｅ箱各有两个档位： 梢和 Ｌ ＡＧ ｌ １ 档。通过 Ｍ Ｉ ＡＮ箱
多档位变速器的特点是可 以为整车动力传输提 供更多的换档点 ， 充分利用发动机的高效 作 区， １ 改善 整车 的燃 油经 济性 降低 排 放 ， 正是 由于变 速器 多档 但 位， 在车辆行驶过程中操纵繁琐 ， 易造成换档误操作 、 跳档而产生换档冲击现象囝 。同时在重型商用车上多 装有充足的气源。因此开发以压缩空气作为驱动力的 自动变速系统 ， 以充分利用 已有气源 ， 可 减轻驾驶 员
定律 ， 系统的输入和输出端存在下列关系同 ：
收稿 日期 ：０ ８０ —０ ２ ｏ －５２
作 者简介： 王阳（ ９ ｌ ）男 ， 宁葫芦 岛人 ， 士研 究生 ， １８ 一 ， 辽 博 主 要从事气动技术和整车动力传动一体化控制技术 的研究工作 。
２０ ０８年第 １ 期 １
输入轴转 输出轴 转
程嘲 。
自动机 械 式 变 速 器 （ ＭＴ 是 在 原 固定 轴 式 有 级 Ａ ）
变速器的基础上 ， 通过加装 电控 自动变速操纵系统构 成ｌ 它凭借 自动换梢控制的优势降低驾驶员的劳动 ｌ ｊ 。
强度 、 少车 辆 行 驶 油耗 ， 国外 载 货 车 辆 上 得 到 了 减 在 快速 的推广 和应用 。
针对该 问题研究 了重型商用车所装用的多档变速器的换档特点， 分析 了整车变速换档 时对执行机构的要求。结 合 电子气动技术设计 了气动 Ａ Ｔ Ｍ 集成选换档 系统， 并制定了针对换档过程的控制策略。 最后， 通过台架实验对整
套系统进行 了特性测试。结果表明， 该气动 ＡＴ集成选换档 系统工作可靠、 Ｍ 换档过程平顺并且无换档冲击现象，
以该 变速 器 为研究 对 象 ， 立 了换 档过 程 的动 力 建
学模型 ， 具体如下 ： 采用 等效集 中质量法把 车辆 动力传动系统简化 为线性多 自由度 弹性集 中质量系统 ， 各相关部件 以集 中质量形式存在。车辆在换档时的动力传动系统可分
解 为两 个部 分阳 离 合 器被 动 部分 至 同步 器 主动 部 分 、 ，
从公式 （ ）（０ 中可以看 出， ９ 、１ ） 换档力 Ｆ 为同步时
图 ２ 车 辆 换 档 过 程 力传 动 模 型
●
问 的递减函数 ， 同步时 间 确定后 ， 在 存在着唯一
液压 与 气动
４ ｌ
根 据 公 式 （ ） ８ 可 以 得 出换 档 过 程 中 ， 步力 ５ （ ） 同 和 同步 时 间之 间 的关 系 ：
低档换入高档 ：
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液 压 与 气动
２０ ０ ８年第 １ 期 １
气动 Ａ ＭＴ集成选换档 系统设计 与试验研 究
王 阳， 陈慧岩， 席军强
Ｔｈ ｐ ｒ ｍ ｅ ｔ ｌ ｔ ｙ ａ ｄ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｅ Ｐｎ ｕ ａ ｉ ｔ — ｈ ｆ ｅ Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｕｄ ｎ ｓ ｇ ｆｔ ｅ ｍ ｔｃ Ａｕ ｏ ｓ ｉｔ Ｓ ｈ Ｓ ｓ ｅ ｆ ｒＭ ｅ ｈ ｎｉ ａ ａ ｂ ｘ ｖ ｔ ｍ ０ ｃ ａ ｃ ｌ Ｇｅ ｒ ｏ
具 有 良好 的可 移植 性 。 关键 词 ： 气压驱 动； 档过程 控 制； 换 机械 自动 变速 器 中图分 类号 ： ４ ３２２ 文献 标识 码 ： 文 章编号 ：Ｏｏ ５ （ Ｏ）１０４ ＿５ ｕ ６ ．ｌ Ｂ １０４８ ８ Ｏ ８１—ｏ００ ２
弓言 Ｊ
和 Ｒ Ｎ Ｅ箱的组合可实现 ６ ＡＧ 个档位，再配合 ｓ Ｌ Ｐ 箱 的 Ｈ档和 Ｌ档 ， ６ ２ １， 即 × ＝ ２ 实现 ｌ 个梢位的换档过 ２
气动 Ａ ＭＴ的产 品化 ， 奠定 了基础 。 ｌ 换档 同步过 程分 析
图 １ 重型牵引车辆动力传 动系统结构原理图
换档过程中同步力的确定 ， 主要是通过同步力矩 和 同步 时间来 确定 的 。换 档 同步时 间短则 同步 力矩 大 所需 的换档 同步力也就大 ， 反之相反 。根据牛顿第二
同步器被动部分至车轮， 如图 ２ 所示。
的劳动强度 ， 提高整车燃油经济性 的优点。 本 文 系统 地 讨 论 了具 有 较好 可 移 植 性 的集 成选
换档系统 的开发过程 ， 制定了针对换档过程 的控制策 略 ， 对 所 开发 的集 成 系统 进 行 了实验 验证 ， 实 现 并 为
ＷＡ ＮＧ ｎ ，ＣＨＥ ｉ ａ ，ＸＩ ｕ —ｉｎ Ｙａ ｇ Ｎ Ｈｕ— ｎ ｙ ｎｑａ ｇ Ｊ
（ 北京理工大学 机械与车辆工程学 院 ， 北京
ｌｏ ８ ） ０ ０１
摘
要： 多档变速 器在车辆行驶过程 中换档操纵频繁， 易造成换档误操作 、 跳档变速 而产生换档 冲击现 象。
