1．目的及意义

1.1目的及意义

随着汽车技术的发展，操作简便智能化已经成为潮流。对于驾驶员从手动变速器升级为自动变速器是最直接的简化操作， 自动变速器（AMT）能根据车速、油门、驾驶员命令等参数，确定最佳挡位，控制原来由驾驶员人工完成的离合器分离与接合、换挡手柄的摘挡与挂挡以及发动机的油门开度的同步调节等操作过程，最终实现换挡过程的操纵自动化。AMT保持了原有机械变速器的基本结构，比较常用的进口AT（液力变矩器自动变速器），具有传动效率高、结构紧凑、成本低、易于制造、工作可靠及操纵方便等优点，尤其是其省油的特点适合于我国大、中巴与载重车应用。

AMT 的控制技术是 AMT 研发的主要内容之一。它的换挡操纵机构主要被用来完成分离离合器、摘挡、选挡、挂挡和接合离合器等一系列动作，其准确性和可靠性决定了 AMT 能否实现它的基本功能。假如换挡执行机构不能够快速挂入目标挡位，则会增加车辆动力中断的时间，使得车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性变差，影响行车安全性。换挡执行机构的结构设计是开发的一项基础工作，因为它可以保证 AMT 的基本性能。若换挡执行机构的设计合理，并且性能优异，则可以在很大程度上决定 AMT 的硬件性能，因为它也是保证车辆具有良好换挡品质的前提。目前我国自主开发的 AMT 系统仍然没有产业化和商品化，因此继续研究换挡执行机构具有一定的必要性和现实意义。

1.2国内外研究现状

关于电驱动机械自动变速器换档执行机构设计，国内外学者进行过大量研究。

（1）关于AMT技术的发展现状与展望，何忠波，白鸿柏在文献[1]中介绍了3种型式的自动变速系统及其特点，并对其性能进行了比较。分析了AMT的优点和国内外的发展现状，综合论述了我国开发具有自主知识产权的AMT产品的必要性和意义。根据世界重型汽车的发展趋势和国内市场需求，我国开发商品化、系列化AMT产品的时机已经成熟，预测了AMT 在我国重型汽车上的应用前景。

（2）关于AMT选换挡执行机构的结构设计与布局研究，马向前在文献[2]中阐述了AMT选换挡执行机构的结构组成和工作原理，对本课题选换挡结构提出了整体方案的设计方法和设计流程，完成选换挡执行机构的设计。在充分考虑换挡机构各零件间的位置关系和配合关系基础上，建立了AMT选换挡执行机构的三维数字化模型。对AMT选换挡机构进行布局优化，设计一款AMT支架，将选换挡机构安装于支架上，再将支架固定于选换挡底座上，并经过适当的调试，对其进行合理布局，得到了布局优化的结果，对布局结果进行了分析，结果满足空间限界要求。

（3）关于自动变速器液压换挡执行机构设计，陈伟,张洪坤,葛安林在文献[3]中介绍一种用于汽车AMT自动变速器换档执行机构液压缸的结构，张辉在文献[4]中进行AMT系统液压驱动执行机构的开发设计与性能研究。分析了传动系统中离合器,变速器的特性。首先对膜片弹簧式离合器的操纵、接合及扭矩传递特性进行系统分析,给出了扭矩传递公式,并制定出离合器控制规律。然后对变速器操纵及同步器同步特性进行了分析,并对换档力进行了研究。分析了AMT液压驱动系统的设计要求及结构,并针对某12档带同步器的手动变速器,在原有离合器和变速器操纵机构的基础上设计了新型的液压驱动自动操纵机构。最后结合该机构,对操纵系统所需传感器进行了选型。进行了AMT液压操纵机构的元件计算、选型及系统仿真、分析。对离合器执行机构中的电机参数及最大接合速度进行了计算分析,对执行机构在离合器接合过程中的工作情况进行建模仿真,与实际工作情况进行了比较,验证机构工作的可行性。对换档过程中液压缸负载、工作速度进行了分析设计,对液压回路重要元件进行了选型并对动态响应速度进行了动态分析。张辉,刘振军,秦大同在文献[5]中根据AMT换挡系统的工作特点和使用要求,对同步器换挡力及影响因素进行了分析,提出了液压驱动换挡执行机构的设计要求,开发设计了某重型车辆AMT液压系统及换挡执行机构。根据换挡力和换挡时间等参数,对液压缸的负载、速度、主要参数进行了设计计算,为AMT的换挡执行机构的设计提供了理论依据。张云腾在文献[6]中分析选换档执行机构的性能要求，对选换档执行机构进行整体方案设计，并对主要元器件进行分析；对电液换档执行机构的不同方案进行其参数、结构、特性的对比分析；研究了液压执行系统的特性以及阀体特性。研究了所选方案对换档性能的影响，分析并推导数学公式，分别对换档力大小的计算、液压缸充液性能、同步器动力学、离合器分离与接合、电磁阀的性能进行参数的筛选并建立数学模型。利用所建模型，基于仿真软件MATLAB/Simulink进行仿真和分析，得出了离合器换档过程及电液执行机构特性的仿真结果，并对仿真结果进行了分析。田韶鹏，王荣帅基于AMESim在文献[7]中对某微型车EMT液压换挡执行机构设计与仿真。孟建民，陈慧岩,席军强在文献[8]中对自动机械变速箱液压选换挡操纵机构进行了改进设计。基于多学科设计优化(MDO)的基础上，MIAO Cheng-sheng,LIU Hai-ou, CHEN Hui-yan, nc Yu-hui在文献[9]中，提出了一种新的重型汽车自动手动变速器(AMT)液压换挡机构的设计方法。以换档气缸为例，将气缸设计问题的协同优化方法分为一个系统级设计优化问题和三个子系统级设计优化问题。系统级是一个经济模型，子系统级是力学、动力学和可靠性模型。应用多学科设计优化软件iSIGHT建模求解，得到了移动气缸协同模型的最优解。根据最优解，加工出油缸并安装在AMT系统的变速箱上，进行台架循环换挡试验。结果表明，优化后的机构输出力和动作速度均能较好地满足要求。此外，与传统的结构设计方法相比，优化后的机构具有更好的性能，说明CO法可以对液压传动进行优化设计。Oh, J. Y. , Park, Y. J. , Lee, G. H. , amp;Song, C. S.在文献[10]中提出了一种用于模拟配备AMT系统的车辆的分析模型，并着重于对液压系统进行建模，以控制换档期间的离合器和换档。 还模拟了离合器接合的换档曲线以评估换档质量。Tao Mei, Jiang Jiang Li在文献[11]中基于AMT执行器元件表的移位特性和水力学设计原理，借助逻辑分析很容易得到逻辑移位公式，有助于设计液压变速系统。

（4）关于液压选换挡执行机构参数设计，孙冬野,陈丽君,申付松在文献[12]中以电控机械式自动变速系统为研究对象,建立一种自动选换挡液压执行机构的正向设计方法。根据试验测得的原型车性能参数制定换挡规律,以国家标准28工况为依据,通过整车模型仿真得出最大同步力。分析挂挡过程受力情况并估算出最大挂挡阻力,从而进行换挡液压缸的参数设计、阀类元件和辅助元件的选型。最后通过Matlab/Simulink软件对液压缸速度动态响应特性进行了仿真验证。为车辆自动选换挡液压系统的参数设计、改进及预测提供了有效依据。