1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1论文研究的意义

自2002年以来，随着我国制造业的快速发展和人民生活水平的不断提高，国内汽车需求量开始迅速增长，已成为中国汽车发展的重要力量。然而，在这种繁荣的市场现象和鲜明的数据背后，中国汽车行业存在很多隐患^[1]。首先，中国自主品牌乘用车的市场份额一直较低，其次是中国汽车企业自主技术创新能力较弱，尤其是发动机，变速器等重要汽车零部件核心技术仍处于外国公司之手，致使我国汽车制造商不看好自己是个人还是整无论是个体还是总体都很不理想^[2]。

据统计，近年来，中国自动变速器年进口额已达100亿元以上。在许多国产自动变速器车中，约80％配备进口自动变速器，其余20％主要来自外资^[3]。可以看出，自动变速器已经成为制约中国汽车产业发展的瓶颈之一，自主研发工作迫在眉睫。总体而言，我国研发AMT变速器的能力仍然较低，其核心技术也被国外汽车公司如ZF、Allison、VOITH、日野等所垄断^[4]。因此，发展有自主知识产权的AMT已成为重中之重。

本文正是在这个行业背景下对AMT自动变速器换档执行器展开了研究。 AMT汽车自动变速器作为自动变速器的一个类型，越来越广泛地应用于低端自动客车，且前景广阔^[5]，因此AMT自动变速器的发展也非常重要。

AMT控制技术的发展走过了半自动化阶段，自动化阶段和智能化阶段。半自动化阶段始于20世纪70年代。它侧重于车辆换挡选档的自动化，并未研究离合器自动化^[15]。 AMT在半自动化阶段主要代表有德国的Semishift系统、瑞典的AG系统、美国的SAMT系统和德国的EPS系统^[16]。自动化阶段始于20世纪80年代，实现了控制系统的电控液压控制，逐步实现了产品化。随着1983年五十铃推出的NAVI-5变速箱的里程碑，各大公司采用了改进的AMT传动系统，并在市场上引起强烈反响^[18]。例如，Eaton公司将重型卡车的手动变速箱改造成可自动换档的SAMT变速箱;日野汽车在巴士上配备了具有自动控制功能的EE传输系统^[17]。智能阶段近年来才开始。其特点是操作更方便，参数匹配更完善，控制策略更优化。在智能化阶段，AMT完成商业化，带来巨大的经济效益。例如奔驰Sprint公司的商用车Sprint Shift机械式自动变速器受到了用户的广泛欢迎，充分展现了自动变速器的便利性。欧洲汽车制造商已将变速箱执行器重新配置为内置结构，并推出了AS Tronic2，大大节省了变速箱空间^[11]。

国内AMT的研究工作起步较晚，至今已有20年历史，主要集中在大学和商用车制造公司。从事AMT研究的大学主要包括吉林大学、重庆大学、北京理工大学和上海交通大学。该公司的主要企业包括南昌江铃汽车集团、中国重型汽车集团和上海鹰达信汽车电子集团^[6-8]。吉林大学一直走在AMT研究工作的前沿，在这方面取得了很大成就。例如，创造性地提出了基于各种驾驶条件的动态三参数换档规则（即，车辆速度，加速度和油门开度）和智能控制换档规程。这些结果适用于越野车辆并取得了良好的验证结果^[12]。北京理工大学专门成立了自动变速器队伍，并成立了国家级车辆传动重点实验室。致力于AMT的研究，并获得多项科研成果和国家专利。在AMT的执行器中，液压，气压和电动机分别用作驱动动力源，并取得了杰出的应用。南昌江铃汽车集团在江西省承担了重点科研项目，重点研究了AMT自动变速器。AMT变速器JE520AMT和JE538AMT两大系列产品开发并应用于MPV，SUV和轻型卡车，实现动力，经济性和舒适性的最佳控制，深受消费者欢迎^[9-10]。

根据电控机械式自动变速器（ AMT ）换挡机构和离合器操纵方式的不同可以 将其分为液压驱动式、电机驱动式和气压驱动式三种形式。如表1。

液压驱动式AMT变速器以意大利菲亚特汽车集团下的马瑞利速选器 （SELESPEED）为代表，在诸如奇瑞QQ3、上汽MG3、雪佛兰赛欧等车型上已有广泛应用，它工作模式是由发动机控制单元ECU和变速器控制单元TCU发出控制指令，由液压泵驱动液压油提供动力，通过液压油驱动选换挡机构和离合器执行机构，实现变速器的选换挡和离合器的分离、结合等操作。液动式执行机构是研发历史较长的AMT变速器执行器，它在很多小车上已经得到了长时间的应用，技术已比较成熟，不过由于液压系统受到外界温度的影响很大，而且换挡机构本身工作次数多，一旦密封元件出现问题会导致液压油泄漏，会影响整个变速器的正常工作，此外液压系统的反应速度也相对较慢，不如电机驱动来得迅速^[13]。

电机驱动式AMT变速器以德国舍弗勒集团旗下的卢克（LUK）和格特拉克集团生产的AMT变速器(ASG)为代表。此类AMT变速器的特点是采用电机作为离合器与选换挡执行机构的驱动器，电动机带动蜗轮蜗杆机构实现档位的变换以及离合器的接合与分离。其优点是选换挡速度优于液动式执行机构的AMT变速器，同时电机代替了执行器上的液压装置，使得变速器结构更加简单紧凑，体积和重量也更小。其缺点是目前此类变速器型号较少，应用范围也相对有限，电机的可靠性还不是太高。电动执行器的AMT变速器的研究在国内还处于起步阶段，目前在景逸1.5AMT和海马丘比特等车型上已有所应用，其采用的是江西格特拉克生产的6速电动执行器AMT变速器。目前国内其他企业如重庆青山、南京奥联也开始为江淮同悦、长城腾翼C30等自主品牌车型装配此类AMT变速器。从发展前景与趋势看，只要解决好电机可靠性问题，电动执行器的AMT变速器有着巨大的发展空间^[13]。

气压驱动式AMT自动变速器和液压驱动式AMT自动变速器的工作原理有所类似，最大区别是压缩空气成了驱动其执行机构的动力源。它们更多的出现在重型卡车和工程机械上，因为此类商用车本身带有现成的气源，不需要附加 其他动力源，采用空气作为动力源可以降低整个系统生产及运行的成本。相比其他乘用车所用的AMT变速器，气动执行机构的AMT变速器工作状况要更加复杂，其变速档位也更多，通常需要其主、副变速箱实现多达12-16个挡位的切换。这些专为商用车设计的AMT变速器大大降低了重型汽车驾驶的难度，同时也降低了驾驶员的劳动强度，同时也避免了一些误操作对车辆机件造成的不必要磨损。而它的最大缺点就是需要通过压缩空气泵为执行器供气，重量颇重，占据了很大的空间，因此不适用于没有气源的中小型车辆^[13]。

执行机构性能直接影响系统的性能，必须保证响应速度快，工作稳定可靠。可以说，其动态特性的好坏直接影响起步、换档品质及整个系统的可靠性^[14]。在经济成本上，应充分利用车辆带有的液压和气动装置，最大程度地节约开发成本。所以根据系统的工作特点和使用要求，对执行机构的结构参数进行设计及优化是 AMT技术走向产品化过程中的一个重要环节。

1.3研究目标

在液压驱动电控机械自动变速系统中，选换挡和离合器的操纵靠液压油来实 现，需要建立一个液压控制系统。液压控制系统根据ECU的指令控制电磁阀，使执行机构自动地完成离合器分离、接合和变速器选、换挡等动作。优点是操作简便、能容量大、易于实现安全保护、方面空间布置、具有一定的吸收振动和冲击的能力。

本文意在设计AMT液压换挡执行机构的机械结构及液压系统；建立换挡执行系统的仿真模型，进行仿真分析，验证和改进设计方案，最终得到一套优化的换挡执行系统方案。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

了解当前汽车上常用的三种自动变速器；at、cvt 和 amt，着重分析适合我国国情、具有广阔市场前景的电控机械式自动变速器(amt)的机构、控制原理及关键技术。提出设计电控液动式amt的选换挡系统，它不仅可用于高扭矩 范围，而且具有较快换挡速度，可与其它液压系统实现最佳配合。电控液动式amt的机械建模图如图1所示。具体内容如下：

3. 研究计划与安排

2月30日-—3月11日:文献调研 ；

3月12日——3月18日:外文翻译；

3月19日——3月25日:开题报告；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 丁金全等. 拖拉机电控机械式自动变速器换挡执行机构设计研究[m]. 河南: 河南科技大学, 2012.

[2] 张辉. 重型车电控机械式自动变速器执行机构的研究与开发[m]. 重庆: 重庆大学, 2007.

[3] 冯金泉. 混合动力客车amt执行机构及电控系统研究[m]. 河北: 华北水利水电大学, 2015.