汽车自动换挡规律设计与分析(附件)
汽车自动变速器系统的功能是将换挡控制与档位决策与车辆运行状态，环境道路状况和驾驶员的行驶意图相适应，通过对换挡装置的自动控制，完成整个换挡过程。换挡规律是通过研究选择怎样的参数，在什么时候进行换挡控制，也就是确定自动变速器的最佳换档点。设计自动换挡规律需要以保证汽车动力性为前提，来确定汽车的最佳换档点。自动变速器的控制功能主要在于换挡和起步控制，确定最佳换档点是本文的主要工作内容。关键词 自动变速器，换挡规律，动力性，模拟仿真
目录
1 绪论 1
1.1 研究的目的 1
1.2 本次设计的研究背景 1
1.3 换挡规律的研究现状 3
1.4 本文研究的内容 4
2 软件介绍 5
3 整车动力性与发动机特性分析 7
3.1 发动机特性分析 7
3.2 最佳换挡规律的设计 9
4 仿真结果与分析 12
结论 15
致谢 16
参考文献 17
1 绪论
1.1 研究的目的
随着近几年科技的高速发展，人们对生活品质的追求也不断提高。在出行方面，人们对其所乘坐的车辆的动力性和舒适性的要求也随之不断提高。车辆的自动化传动系统可以使操纵简单省力、提高安全性、减轻驾驶员的疲劳强度、提高汽车的动力性和经济性、降低传到系的动载荷、消除驾驶员换挡技术的差异性、改善汽车的排放性能等多方面优点。发动机的技术状况的是否良好充分的反映了汽车动力性的好坏。汽车的动力性能够十分直观的通过对汽车的车速上限、汽车的加速能力以及汽车的爬坡能力等性能的好坏体现出来。
1.2 本次设计的研究背景
在当前这个阶段，变速器根据操纵方式可以大体上分为自动操纵式变速器、半自动式操纵变速器以及强制操纵式变速器。变速器的主要功用是变速倒车以及中断汽车的动力传递。因此为了保证汽车具有良好的动力性、燃油经济性以及操纵稳定性、乘坐舒适性，汽车的变速器需要设计合理地挡数和传动比还必须要设置倒挡和空挡，除此之外变速器还要具有较高的传动效率，操纵要轻便一点。自动变速器，也称为自动变速器，n档自动变速器（其中n为前进挡数量）或AT，是一种机动车辆变速器，可随车辆移动而自动变速 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
，释放驾驶员不必手动换档。像车辆上的其他传动系统一样，它允许最适合以相对高的转速行驶的内燃机，以提供车辆行驶所需的一系列速度和扭矩输出。往复式齿轮比的数量通常也用于手动变速器 。自动变速的技术能够实现汽车的自动换挡，这样可以有效地降低驾驶员的操控难度改善换挡品质。在这几年，汽车车辆领域将混合动力技术引入到自动变速当中，这样在保证了一定的汽车动力性的同时也降低了燃油消耗。
目前轿车上装配的自动变速器可以根据汽车的行驶条件发动机的工况智能的选择档位和换挡。这类自动变速器能够控制汽车的起步与换挡，当然最主要的还是控制换挡，变速器接受发动机传送过来的扭矩并将其转矩增大输送给传动系统再传递给汽车车轮。车轮受到的扭矩转化为驱动力来克服行驶阻力从而起步并加速。自动变速器的换挡功能是通过离合器实现的。换挡规律则是通过改变控制参数来改变换挡时刻从而影响汽车的动力性、燃油经济性和舒适性。自动变速器的操纵系统大体上可以分为两类分别是液控液压操纵系统和电控液压操纵系统。液控液压操纵系统由动力源、执行机构和控制机构组成。在目前，自动变速器换挡规律的发展经历了以下三个阶段。
1.2.1 单参数换挡规律
单参数换挡规律顾名思义是选取单一参数作为依据建立的换挡规律，在目前大部分汽车选取汽车车速v作为这一参数，因为汽车车速这一参数相对于其它参数来说较为稳定。由于只是依据一个参数建立的换挡规律，所以单参数换档规律的结构是最为简单的。换档点和换挡延迟的大小都不受节气门开度的大小以及驾驶员的人为干预，因此换挡质量差而且噪声大。为了保证汽车的动力性，换档点通常设置在汽车的最大转速，因此就算在中小型节气门开度也必须要在汽车的最高转速才换档，所以汽车的燃油经济性也就很差，大大违背了当今社会的节能理念。由于只是选取一个参数作为依据，单参数换挡规律虽然简单但也意味着简陋，它是无法兼顾上汽车的动力性和燃油经济性两方面的。其目的也只是为了减少换挡的次数，所以这种换挡规律应用的地方较少，只在那些只需要追求单一性能方面的车辆上有所运用比如军用越野车只需要考虑到它的动力性。
1.2.2 两参数换挡规律
两参数换挡规律的控制参数就比较多样化了，可以选用的参数有车速与节气门开度、车速与发动机转速等等。目前社会上应用的较多的是车速和节气门开度。两参数换挡规律能够较好的兼顾着汽车的动力性和燃油经济性。所以这种换挡规律功能比单参数换挡规律更加全面，减少了换挡次数，当发动机的转速较低的时候也可以进行工作所以它的燃油经济性也很好，噪声也比较小，较单参数换挡规律行驶更加平稳。在目前社会中应用较为广泛。
1.2.3 动态三参数换挡规律
这种换挡规律是在两参数的情况下再考虑汽车的加速度这一参数建立的换挡规律。因为两参数换挡规律选取的两个参数是发动机的稳态数据，但是在现实生活中车辆在启动，行驶时道路情况是变化的是伴随着加速和减速过程的。所以两参数换挡规律是脱离实际的，是无法保证汽车在最佳的档位行驶，无法发挥出汽车的最佳性能。加速度作为汽车运动学上的一个瞬时值可以充分反映汽车的瞬时运动状态，所以在两个稳态参数的基础上加入加速度这一参数建立的换挡规律就可以根据汽车的运动状况做出反应，充分发挥出汽车的性能。因此与单参数、两参数换挡规律相比较起来，动态三参数就显得更加智能化，体现出了即时性。因此采用动态三参数换挡规律对于提升汽车的换挡品质以及汽车的动力性是非常必要的。
通过在汽车的行驶加速度曲线图上选取同一节气门开度下，相邻两档的加速度曲线的交点建立动态三参数换挡规律。这样建立的动态三参数换挡规律既保证了汽车的动力性也保证了汽车的燃油经济性，也就是能够让汽车在不同的行驶条件下可以选择最优的档位点。采用动态三参数换挡规律的汽车行驶起来更加平稳，提高了乘坐舒适性，换挡的品质也最好。因此这类换挡规律应用的也最广泛，发展前景也是最好的。
本文选择通过对影响汽车的最佳动力性的因素进行分析，判断出影响汽车最佳动力性换挡规律的因素。由于现在计算机仿真技术较为完善与实车测试相比更加的方便，所以本次论文在进行汽车换挡规律的设计与分析中使用MATLAB/Simulink仿真工具箱建立起最佳动力性换挡规律的仿真模型，通过对最佳动力性换挡规律的仿真结果来进行分析得出对换挡规律影响比较大的因素。
1.3换挡规律的研究现状
在目前，大部分的换挡规律的研究都是专注于用精确地数学模型来展现出来的。但是，像一些工程车辆比如挖土机拖拉机之类，它们的工作条件是十分恶劣的，驾驶员所要做的操作强度也是很大的，难以进行有效的控制车辆进行平稳的作业。所以这些车辆是没有办法建立精准的数学模型的，它的工作条件是随时变化的。所以一些采用精确数据建立的换挡规律是无法解决这一难题的。在这几年,智能控制理论的飞速发展使我们有希望能够解决这一难题。能利用人们经验进行进一步推进的智能控制理论，拥有能够进行自我调节参数，它能够自行解决一些由于环境变化而产生的瞬时线性问题。智能控制理论分为很多种，在目前车辆工程领域逐步推广的实行的有模糊控制和神经网络控制。
目录
1 绪论 1
1.1 研究的目的 1
1.2 本次设计的研究背景 1
1.3 换挡规律的研究现状 3
1.4 本文研究的内容 4
2 软件介绍 5
3 整车动力性与发动机特性分析 7
3.1 发动机特性分析 7
3.2 最佳换挡规律的设计 9
4 仿真结果与分析 12
结论 15
致谢 16
参考文献 17
1 绪论
1.1 研究的目的
随着近几年科技的高速发展，人们对生活品质的追求也不断提高。在出行方面，人们对其所乘坐的车辆的动力性和舒适性的要求也随之不断提高。车辆的自动化传动系统可以使操纵简单省力、提高安全性、减轻驾驶员的疲劳强度、提高汽车的动力性和经济性、降低传到系的动载荷、消除驾驶员换挡技术的差异性、改善汽车的排放性能等多方面优点。发动机的技术状况的是否良好充分的反映了汽车动力性的好坏。汽车的动力性能够十分直观的通过对汽车的车速上限、汽车的加速能力以及汽车的爬坡能力等性能的好坏体现出来。
1.2 本次设计的研究背景
在当前这个阶段，变速器根据操纵方式可以大体上分为自动操纵式变速器、半自动式操纵变速器以及强制操纵式变速器。变速器的主要功用是变速倒车以及中断汽车的动力传递。因此为了保证汽车具有良好的动力性、燃油经济性以及操纵稳定性、乘坐舒适性，汽车的变速器需要设计合理地挡数和传动比还必须要设置倒挡和空挡，除此之外变速器还要具有较高的传动效率，操纵要轻便一点。自动变速器，也称为自动变速器，n档自动变速器（其中n为前进挡数量）或AT，是一种机动车辆变速器，可随车辆移动而自动变速 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
，释放驾驶员不必手动换档。像车辆上的其他传动系统一样，它允许最适合以相对高的转速行驶的内燃机，以提供车辆行驶所需的一系列速度和扭矩输出。往复式齿轮比的数量通常也用于手动变速器 。自动变速的技术能够实现汽车的自动换挡，这样可以有效地降低驾驶员的操控难度改善换挡品质。在这几年，汽车车辆领域将混合动力技术引入到自动变速当中，这样在保证了一定的汽车动力性的同时也降低了燃油消耗。
目前轿车上装配的自动变速器可以根据汽车的行驶条件发动机的工况智能的选择档位和换挡。这类自动变速器能够控制汽车的起步与换挡，当然最主要的还是控制换挡，变速器接受发动机传送过来的扭矩并将其转矩增大输送给传动系统再传递给汽车车轮。车轮受到的扭矩转化为驱动力来克服行驶阻力从而起步并加速。自动变速器的换挡功能是通过离合器实现的。换挡规律则是通过改变控制参数来改变换挡时刻从而影响汽车的动力性、燃油经济性和舒适性。自动变速器的操纵系统大体上可以分为两类分别是液控液压操纵系统和电控液压操纵系统。液控液压操纵系统由动力源、执行机构和控制机构组成。在目前，自动变速器换挡规律的发展经历了以下三个阶段。
1.2.1 单参数换挡规律
单参数换挡规律顾名思义是选取单一参数作为依据建立的换挡规律，在目前大部分汽车选取汽车车速v作为这一参数，因为汽车车速这一参数相对于其它参数来说较为稳定。由于只是依据一个参数建立的换挡规律，所以单参数换档规律的结构是最为简单的。换档点和换挡延迟的大小都不受节气门开度的大小以及驾驶员的人为干预，因此换挡质量差而且噪声大。为了保证汽车的动力性，换档点通常设置在汽车的最大转速，因此就算在中小型节气门开度也必须要在汽车的最高转速才换档，所以汽车的燃油经济性也就很差，大大违背了当今社会的节能理念。由于只是选取一个参数作为依据，单参数换挡规律虽然简单但也意味着简陋，它是无法兼顾上汽车的动力性和燃油经济性两方面的。其目的也只是为了减少换挡的次数，所以这种换挡规律应用的地方较少，只在那些只需要追求单一性能方面的车辆上有所运用比如军用越野车只需要考虑到它的动力性。
1.2.2 两参数换挡规律
两参数换挡规律的控制参数就比较多样化了，可以选用的参数有车速与节气门开度、车速与发动机转速等等。目前社会上应用的较多的是车速和节气门开度。两参数换挡规律能够较好的兼顾着汽车的动力性和燃油经济性。所以这种换挡规律功能比单参数换挡规律更加全面，减少了换挡次数，当发动机的转速较低的时候也可以进行工作所以它的燃油经济性也很好，噪声也比较小，较单参数换挡规律行驶更加平稳。在目前社会中应用较为广泛。
1.2.3 动态三参数换挡规律
这种换挡规律是在两参数的情况下再考虑汽车的加速度这一参数建立的换挡规律。因为两参数换挡规律选取的两个参数是发动机的稳态数据，但是在现实生活中车辆在启动，行驶时道路情况是变化的是伴随着加速和减速过程的。所以两参数换挡规律是脱离实际的，是无法保证汽车在最佳的档位行驶，无法发挥出汽车的最佳性能。加速度作为汽车运动学上的一个瞬时值可以充分反映汽车的瞬时运动状态，所以在两个稳态参数的基础上加入加速度这一参数建立的换挡规律就可以根据汽车的运动状况做出反应，充分发挥出汽车的性能。因此与单参数、两参数换挡规律相比较起来，动态三参数就显得更加智能化，体现出了即时性。因此采用动态三参数换挡规律对于提升汽车的换挡品质以及汽车的动力性是非常必要的。
通过在汽车的行驶加速度曲线图上选取同一节气门开度下，相邻两档的加速度曲线的交点建立动态三参数换挡规律。这样建立的动态三参数换挡规律既保证了汽车的动力性也保证了汽车的燃油经济性，也就是能够让汽车在不同的行驶条件下可以选择最优的档位点。采用动态三参数换挡规律的汽车行驶起来更加平稳，提高了乘坐舒适性，换挡的品质也最好。因此这类换挡规律应用的也最广泛，发展前景也是最好的。
本文选择通过对影响汽车的最佳动力性的因素进行分析，判断出影响汽车最佳动力性换挡规律的因素。由于现在计算机仿真技术较为完善与实车测试相比更加的方便，所以本次论文在进行汽车换挡规律的设计与分析中使用MATLAB/Simulink仿真工具箱建立起最佳动力性换挡规律的仿真模型，通过对最佳动力性换挡规律的仿真结果来进行分析得出对换挡规律影响比较大的因素。
1.3换挡规律的研究现状
在目前，大部分的换挡规律的研究都是专注于用精确地数学模型来展现出来的。但是，像一些工程车辆比如挖土机拖拉机之类，它们的工作条件是十分恶劣的，驾驶员所要做的操作强度也是很大的，难以进行有效的控制车辆进行平稳的作业。所以这些车辆是没有办法建立精准的数学模型的，它的工作条件是随时变化的。所以一些采用精确数据建立的换挡规律是无法解决这一难题的。在这几年,智能控制理论的飞速发展使我们有希望能够解决这一难题。能利用人们经验进行进一步推进的智能控制理论，拥有能够进行自我调节参数，它能够自行解决一些由于环境变化而产生的瞬时线性问题。智能控制理论分为很多种，在目前车辆工程领域逐步推广的实行的有模糊控制和神经网络控制。
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