考虑动力总成悬置影响的DCT汽车纵向动力学分析

摘要

双离合器自动变速器（Dual Clutch Transmission,DCT）具有手动变速器传动效率高、结构简单和价格便宜等优点，同时还克服了手动变速器换挡时动力中断的缺点，目前已成为车辆变速器领域研究的热点。本文以国家自然科学基金联合基金重点项目《考虑动态服役性能和驾驶行为及行驶环境的DCT智能控制与评价方法》的研究任务二“内外部激励下DCT系统动态特性研究”为依托，结合企业提出的动力总成悬置对DCT车辆起步、换挡的纵向动力学性能影响的研究需求，开展了本硕士论文的研究，建立了考虑动力总成悬置的DCT车辆动力学模型，进行了DCT车辆起步、换挡和典型工况下的纵向动力学仿真分析，研究了悬置的刚度和阻尼对DCT车辆纵向动力学的影响规律，为开发DCT车辆提供了相关的理论基础。本文的主要研究工作有：　　①考虑动力总成悬置的DCT整车动力学建模首先基于企业提供的发动机台架试验数据建立了发动机数值模型，根据DCT的结构和离合器的工作原理建立了双离合器变速器模型。在上述模型基础上建立了不考虑悬置的DCT整车动力学模型，作为考虑悬置的DCT整车动力学模型比较的基准；针对已有研究在DCT车辆起步和换挡性能研究中未考虑悬置影响的缺陷，本文根据悬置的布置位置和方式，建立了动力总成悬置系统的三自由度模型；通过分析动力总成悬置系统与DCT整车之间的相互作用关系，建立了考虑动力总成悬置的DCT整车动力学模型。　　②动力总成悬置对DCT整车起步纵向动力学的影响研究在所建立的考虑动力总成悬置的DCT整车动力学模型基础上，对DCT车辆起步过程进行了动力学分析，基于Matlab/Simulink平台对两种模型（考虑悬置和不考虑悬置）的起步过程进行仿真对比分析。结果表明：在起步过程中，考虑悬置影响时整车纵向加速度会明显产生附加的谐波。该结果与整车企业实验结果相吻合，验证了所建动力学模型的正确性。同时仿真分析了悬置的刚度和阻尼对整车起步时纵向加速度的影响规律，结果表明：随着悬置刚度的增加，纵向加速度附加的谐波频率加快；随着悬置阻尼的增大，纵向加速度附加的谐波幅值减小；若同时增大悬置刚度和阻尼，整车纵向加速度与不考虑悬置时的结果趋于相同。　　③动力总成悬置对DCT整车换挡纵向动力学的影响研究在车辆升降挡过程中，对考虑悬置的DCT整车动力学模型进行了动力学分析，并对考虑与不考虑悬置的动力学模型的升降挡过程进行了仿真对比分析。结果表明：在Ⅰ挡、Ⅱ挡之间的升降挡过程中考虑动力总成悬置影响时，整车纵向加速度会产生明显的附加谐波；而中、高挡位之间的升降挡过程，动力总成悬置对整车纵向加速度的影响较小。同时仿真分析了悬置的刚度和阻尼对I挡升Ⅱ挡过程中的整车纵向加速度的影响规律，结果表明：随着悬置刚度的增加，纵向加速度附加的谐波频率加快；随着悬置阻尼的增大，纵向加速度附加的谐波幅值减小；若同时增大悬置的刚度和阻尼，整车纵向加速度与不考虑悬置时的结果趋于相同。　　④典型工况下动力总成悬置对DCT整车纵向动力学的影响研究应用考虑悬置的动力学模型对DCT车辆进行了加、减速和Tip-in/Tip-out工况的仿真分析，并将结果与未考虑悬置的结果进行对比。结果表明：在加、减速工况下，动力总成悬置对车辆纵向动力学的影响较小，而在Tip-in/Tip-out工况下，整车纵向加速度会产生明显的附加谐波。同时仿真分析了在Tip-in工况下，悬置的刚度和阻尼对整车纵向加速度的影响规律，结果表明：随着悬置刚度的增加，纵向加速度附加的谐波频率加快；随着悬置阻尼的增大，纵向加速度附加的谐波幅值减小；若同时增大悬置的刚度和阻尼，整车纵向加速度与不考虑悬置时的结果趋于相同。

目录

1 绪论

1.1.1 课题来源

1.1.2 研究背景与意义

1.2 双离合器自动变速器发展现状

1.3 国内外研究现状

1.3.1 动力总成悬置的研究现状

1.3.2 DCT车辆动力学建模的研究现状

1.3.3 DCT车辆起步性能的研究现状

1.3.4 DCT车辆换挡性能的研究现状

1.4 本文主要研究内容

2 考虑动力总成悬置的DCT整车动力学建模

2.1 引言

2.2.1 发动机数值模型

2.2.2 双离合器变速器模型

2.3 动力总成悬置系统模型

2.4 动力总成悬置与动力传动系统的耦合模型

2.4.1 动力总成悬置系统与DCT整车的相互作用

2.4.2 考虑悬置的DCT整车动力学模型

2.5 本章小结

3 动力总成悬置对DCT整车起步纵向动力学的影响

3.1 引言

3.2 起步过程分析

3.2.1 单离合器起步过程动力学分析

3.2.2 双离合器起步过程动力学分析

3.2.3 起步过程控制

3.3 起步过程仿真分析

3.3.1 单离合器起步仿真分析

3.3.2 双离合器起步仿真分析

3.4.1 悬置刚度的影响

3.4.2 悬置阻尼的影响

3.4.3 悬置刚度和阻尼的共同影响

3.5 本章小结

4 动力总成悬置对DCT整车换挡纵向动力学的影响

4.1 引言

4.2 换挡过程分析

4.2.1 升挡过程动力学分析

4.2.2 降挡过程动力学分析

4.2.3 换挡过程控制

4.3 换挡过程仿真分析

4.3.1 升挡过程仿真分析

4.3.2 降挡过程仿真分析

4.4 悬置特性对整车换挡的影响分析

4.4.1 悬置刚度的影响

4.4.2 悬置阻尼的影响

4.4.3 悬置刚度和阻尼的共同影响

4.5 本章小结

5 典型工况下悬置对DCT整车纵向动力学的影响

5.1 引言

5.2 典型工况下整车仿真分析

5.2.1 加减速工况

5.2.2 Tip-in/Tip-out工况

5.3 悬置特性对DCT整车在典型工况下的影响分析

5.3.1 悬置刚度的影响

5.3.2 悬置阻尼的影响

5.3.3 悬置刚度和阻尼的共同影响

5.4 本章小结

6 全文总结

6.1 论文的主要研究工作及结论

6.2.1 创新点

6.2.2 展望

参考文献

附 录

A.作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目

B.学位论文数据集

致谢