手动变速系统优化及换档质量评价研究

摘要

手动变速器目前仍然占据着相当大的市场，进一步开展手动变速系统优化及换档质量评价的研究，无论对于消费者还是对于变速器生产厂商以及整车厂都将具有重大意义。
　　 以微型车换档操纵机构作为研究对象，基于人机工程学原理进行了驾驶员坐姿舒适性分析和驾驶员操纵舒适性分析，并对原型车和改型车做了对比。通过对换档操纵机构的运动分析和静力学分析，构建了换档操纵机构的数学模型。基于带精英策略的非支配排序遗传算法，在MATLAB平台上进行了软件编程。用该程序对换档操纵机构的数学模型进行优化计算。数据对比表明，优化结果达到了设定的目标。
　　 分析了手动变速器的结构，建立了手动变速器齿轮系的数学模型，应用机械可靠性设计方法选取了相关的约束条件，在MATLAB中基于NSGA-Ⅱ算法进行手动变速器齿轮系的优化设计，选取一组优化数据，与齿轮系原始数据进行对比，结果表明:优化目标均有不同程度的改善。
　　 开发了变速器综合性能测试系统，能够完成手动变速器换档性能测试、离合器性能测试和变速器的同步性能测试等测试项目。该测试系统，基于虚拟仪器技术，借助于一系列的传感器、运动控制卡、数据采集卡等相关设备，利用LabVIEW软件开发平台进行了数据采集模块、信号处理、步进电机控制、图形曲线的显示及数据存储等部分的软件编写，使得变速器性能测试系统能够自动进行数据采样、传输存储、处理加工、动态显示等操作。根据相关试验标准，对变速器换档性能测试进行了研究。结合车辆在路面行驶时的换档时机，制定了测试台架上变频电机转速的控制方案。根据变速器同步时间测试方案，设计了变速器输入端转速测量装置，基于同步器的结构、工作原理设置了试验参数，分析了同步器同步时间的影响因素。根据测试结果，分析了锁环式同步器同步过程的各个阶段及测试曲线的变化情况。
　　 介绍了传统换档质量概念及传统的换档质量评价方法，分析了其不足之处，结合变速器性能测试系统的测试数据，基于人机工程学理论，完善了换档质量的评价指标;根据测试数据对变速器进行了评价指标数值计算及综合评价，参照评价标准，对变速器换档质量做出了相应评价。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文工作

第2章 优化计算的理论基础

2．1 遗传算法

2．2 多目标优化问题

2．3 本章小结

第3章 换档操纵机构的优化设计

3．1 人机工程学概念

3．2 驾驶员驾驶舒适性分析

3．3 换档操纵机构模型分析

3．4 换档操作机构优化

3．5 优化程序设计

3．6 本章小结

第4章 变速器齿轮系的优化设计

4．1 可靠性设计原理

4．2 齿轮可靠性计算

4．3 变速器齿轮系优化模型

4．4 优化程序设计

4．5 优化结果

4．6 本章小结

第5章 变速器综合性能测试系统开发

5．1 测试系统方案选择

5．2 测试系统机械设计

5．3 测试系统硬件设计

5．4 测试系统软件设计

5．5 本章小结

第6章 变速器性能测试系统试验研究

6．1 换档性能测试

6．2 离合器性能测试

6．3 同步性能测试

6．4 本章小结

第7章 变速器换档质量评价研究

7．1 传统换档质量概念及评价

7．2 换档质量评价指标

7．3 换档质量综合评价

7．4 变速器换档质量评价分析

7．5 本章小结

第8章 总结及展望

8．1 全文总结

8．2 论文创新点

8．3 展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表的论文