拖拉机动力换挡变速器换挡策略研究

摘要

拖拉机作为农业机械主要的动力输出机械，在农业机械化进程中起着决定性作用。由于精确农业的引进，对拖拉机的作业要求越来越高。变速器的好坏决定着拖拉机的动力性、燃油经济性以及驾驶操作性。在田间作业时，传统的手动变速器需要驾驶员依据外界负荷以及作业速度要求不断变化挡位。频繁换挡不仅增加驾驶员作业负担，而且由于各个驾驶员的操作水平不一样，对拖拉机的动力性、经济性以及驾驶舒适性影响较大。因此，为了简化拖拉机操作，提高拖拉机作业质量以及效率。对拖拉机自动换挡策略进行研究有助于农业机械化的发展，本文以东方红1804为研究对象，对拖拉机田间作业时换挡策略进行研究,主要从以下几个方面进行研究：　　① 研究拖拉机自动换挡变速器背景和意义，对拖拉机当前主流变速器结构和特点进行了分析，并研究了国内外拖拉机使用变速器现状。同时对国内外换挡策略现状进行研究，指出当前拖拉机换挡策略存在的问题。　　② 对拖拉机作业模式进行分析，根据拖拉机各个模式下需求功率和速度对作业划分为田间重负荷模式、轻负荷模式以及道路模式。对拖拉机传动结构、动力换挡变速工作原理以及作业阻力进行分析，并建立整车动力学以及仿真系统模型，为后续理论研究奠定基础。　　③ 对拖拉机常用换挡参数进行分析，确定本文换挡策略制定参数。根据作业模式对换挡策略进行划分为三种，依据不同模式作业目的不同，制定相对应的换挡策略，为后续根据田间作业影响对换挡策略进行修正奠定了理论基础。　　④ 对拖拉机作业模式影响因素进行分析，考虑重载荷下滑移率和高负荷对作业影响较大，分别研究了滑移率和负荷对拖拉机的影响，并根据这两个因素对换挡策略进行了修正；考虑轻负荷作业下对速度有较高的要求，用模糊—PID对油门开度进行控制，当载荷变化较大时，通过换挡进行修正使速度稳定同时提高发动机负荷率；考虑到拖拉机运输作物时货物重量变化较大，对该型号拖拉机所能运输最大质量进行确定，并根据质量对换策略进行修正。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 拖拉机自动换挡研究现状

1.2.1 拖拉机自动变速器结构分析

1.2.2 国外研究发展现状

1.2.3 国内研究发展现状

1.3.1 国外自动换挡理论研究

1.3.2 国内自动换挡理论研究

1.3.3自动换挡理论存在的问题

1.4 本文研究内容

2 拖拉机作业工况及系统分析

2.1 拖拉机田间作业分析

2.2 拖拉机作业模式划分

2.3 拖拉机传动结构分析

2.4 拖拉机主要部件建模

2.4.1 发动机模型

2.4.2 离合器模型

2.4.3 变速器及主减速器模型

2.5 拖拉机整车力学模型

2.6 本章小结

3 拖拉机动力换挡变速器换挡策略研究

3.1 换挡策略参数分析与选择

3.2 拖拉机自动换挡模式划分

3.3 最佳动力性换挡策略制定

3.4 最佳经济性换挡策略制定

3.5 综合性换挡策略制定

3.5.1 权参数的决定

3.5.2 各参数对驾驶员意图的影响及量化处理

3.5.3 驾驶员意图换挡分析

3.5.4 驾驶员意图识别模型

3.6 本章小结

4 拖拉机田间作业换挡策略影响因素以及修正

4.1 重载荷下影响因素

4.1.1 滑移率的影响

4.1.2 负荷率影响

4.1.3 基于滑移率对换挡策略的修正

4.1.4 基于负荷率对换挡策略的修正

4.2.1 牵引阻力不变

4.2.2 牵引阻力变化

4.2.3 小载荷下速度稳定方法

4.2.4 大载荷下换挡修正策略

4.3 道路运输影响因素

4.4 本章小结

5 拖拉机田间作业换挡策略仿真分析

5.1 田间重负荷作业仿真

5.2.1 小载荷波动下

5.2.2 大载荷波动下

5.3 道路运输仿真

5.3.1 变载荷运输

5.3.2 定载荷运输

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录

C.学位论文数据集

致谢