基于AMESim的丰田A540E机械传动部分建模与运动仿真

2024-07-29 作者:

公　路　与　汽　运　总第１５７期　Ｈｉｇｈｗａｙｓ　８Ｌ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　基于ＡＭＥＳｉｍ的丰田Ａ５４０Ｅ机械传动　部分建模与运动仿真　赵钱，隽成林　√（淮阴工学院交通工程学院，江苏淮安２２３００３）　摘要：根据Ａ５４０Ｅ自动变速器组成及工作原理，利用ＡＭＥＳｉｍ建立丰田Ａ５４０Ｅ自动变速器　机械传动部分运动仿真模型，对模型设立相关参数进行运动仿真分析，仿真结果与丰田Ａ５４０Ｅ自　动变速器实际工作状况基本吻合，证明ＡＭＥＳｉｍ用于自动变速器仿真研究可行。　关键词：汽车；自动变速器；ＡＭＥＳｉｍ；运动仿真　中图分类号：Ｕ４６３．２１２　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７１—２６６８（２０１３）０４－－００１９－－０３　一　１　Ａ５４０Ｅ自动变速器简介　如图１所示，Ａ５４０Ｅ自动变速器主要由前行星　排、中间行星排和超速行星排组成，发动机的动力通　过液力变矩器传给输入轴，通过中间轴传给超速行　星排，进而传给主减速器主动轴。　８　Ａ５４０Ｅ自动变速器电控单元主要根据节气门　开度信号和车速信号对自动变速器进行换挡控制及　１超速挡环齿轮和中间轴主动齿轮；２后行星环齿轮；３前、后太阳　轮；４前行星齿轮架；５输入轴；６输入；７前环齿轮；８后行星齿轮架；　锁止离合器锁止控制，控制方式是２个电磁阀用于　９输出；１０超速挡太阳轮；１１超速挡行星齿轮架；１２中间轴。　换挡控制、１个电磁阀用于锁止离合器控制。这３　图１　Ａ５４０Ｅ自动变速器传动关系　个电磁阀操纵３个换挡阀和１个锁定离合器控制　阀，实现换挡变换和锁止离合器接合。１０个换挡执　行元件在不同挡位的工作规律如表１所示。　表１　Ａ５４０Ｅ自动变速器换挡执行元件工作规律　换挡执行元件工作状况　挡位　Ｃ２　Ｂ１　Ｃｏ　Ｂｏ　Ｐ　停车挡　Ｒ　倒挡　、Ｊ　Ｎ　空挡　１挡　√　√　２挡　√　Ｄ　３挡　√　、Ｊ　超速挡　、Ｊ　１挡　　。√　、Ｊ　２　２挡　’　３挡　　。。　１挡　。　Ｌ　２挡　。　√　注：√表示该元件工作。　√２０　第４期　２０１３年７月　如图１所示，变速器处在Ｄ　挡时，换挡执行原　星架（Ｂ０工作时超速太阳轮被制动，超速行星架为　件Ｃｏ、Ｆｏ、Ｃ　、Ｆｚ工作，动力传递路线为输入轴一离　合器Ｃ　一前排齿圈一前排太阳轮一中间轴一超速　行星架（Ｃ。工作时超速行星架和太阳轮同步转动，　所以超速排齿圈也同步转动）一超速行星排齿圈一　输出轴；变速器处在Ｄ：挡时，换挡执行原件Ｃ。、Ｆ０、　Ｃ　、Ｆ。、Ｂｚ工作，动力传递路线为输入轴一离合器Ｃ　一输入，齿圈输出，传动比ｉ＜ｌ，实现超速）一超速行　星排齿圈一输出轴。　２　基于ＡＭＥＳｉｍ的Ａ５４０Ｅ机械传动机构仿　真分析　２．１　ＡＭＥＳｉｍ软件介绍　前排齿圈一前排行星架（Ｆ　、Ｂ：工作时，太阳轮不　工程系统高级模型仿真环境ＡＭＥＳｉｍ（Ａｄ—　ｖａｎｃｅｄ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｆｏｒ　Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　Ｓｉｒｅ—　能正转）一中间轴一超速行星架（Ｃ。工作时超速行　星架和太阳轮同步转动，所以超速排齿圈也同步转　Ｈ　ｇ　ｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）是Ｉｍａｇｉｎｅ公司于　动）一超速行星排齿圈一输出轴；变速器处在Ｄ。挡　时，换挡执行原件Ｃ。、Ｆ。、Ｃ　、Ｃ。、Ｂ　工作，动力传递　路线为输入轴一离合器Ｃ　一前排齿圈（输入轴一离　合器Ｃ　一前排太阳轮）一中间轴一超速行星架（Ｃ。　１９９５年推出的专门用于液压／机械系统建模、仿真　及动力学分析的软件，该软件包含了Ｉｍａｇｉｎｇ公司　的专门技术并为工程设计提供交互能力。　２．２建立ＡＭＥＳｉｍ模型　公　路＆　Ａ　工作时超速行星架和太阳轮同步转动，所以超速排　齿圈也同步转动）一超速行星排齿圈一输出轴；变速　器处在Ｄ　挡时，换挡执行原件Ｂ。、Ｃ　、ｃ　、Ｂ。工作，　动力传递路线为输入轴一离合器ｃ　一前排齿圈（输　入轴一离合器Ｃ　一前排太阳轮）一中间轴一超速行　根据图１所示自动变速器机械传动关系，建立　图２所示的自动变速器机械传动系统ＡＭＥＳｉｍ仿　真模型。该模型主要分为机械部分和控制部分，机　与加　．缸　械部分主要用到了机械模块库和变速器模块库，控　制部分则主要用到信号控制模块库。　汽　Ａ　运　Ｃ　口　．缸　∞　图２　Ａ５４０Ｅ自动变速器机械传动系统ＡＭＥＳｉｍ模型　２．３仿真结果与分析　Ｂ０、第二挡制动器Ｂ　不工作；在Ｄ　挡时，直接离合　对自动变速器在预选杆处于Ｄ位置进行模拟　仿真。模拟仿真时间设定如下：Ｉ挡为Ｏ～５　Ｓ；１Ｉ挡　为５～１０　Ｓ；Ⅲ挡为１０～２０　Ｓ；Ⅳ挡为２Ｏ～３５　Ｓ。离　器Ｃ。、前进离合器Ｃ　、第二挡制动器Ｂ２元件工作，　直接离合器Ｃ：、Ｏ／Ｄ制动器Ｂｏ不工作；在Ｄ。挡时，　直接离合器Ｃ。、前进离合器Ｃ　、直接离合器Ｃ　、第　二挡制动器Ｂ。工作，Ｏ／Ｄ制动器Ｂ。不工作；在Ｄ　合器Ｃ。、Ｃ　、Ｃ：及制动器Ｂ０、Ｂ：在各挡位的工作情　况如图３所示，输入、输出轴转速关系如图４所示，　挡时，前进离合器Ｃ　、直接离合器Ｃ。、Ｏ／Ｄ制动器　Ｂｏ、第二挡制动器Ｂ：工作，直接离合器Ｃ。不工作。　由图４可以看出：０～５　ｓ时，汽车处于Ｉ挡，输　出轴转速明显低于输入轴转速，汽车处于低速状态，　输入、输出转矩关系如图５所示。　由图３可以看出：在Ｄ　挡时，直接离合器Ｃ。、　前进离合器Ｃ　工作，直接离合器Ｃ。、Ｏ／Ｄ制动器　公　路　与　汽　运　总第１５７期　撒葵１．ｏ　ｏ．８　ｏ．６　Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　２１　Ｈ　ｏ．４　藩８：６　Ｏ　暑　５　１０　１５　２Ｏ　２５　３Ｏ　３５　Ｚ　仿真时间，ｓ　（ａ）离合器Ｃ。的工作情况　１．０　辞　耱　０　５　１０　１５　２０　２５　３０　３５　仿真时间，ｓ　（ｂ）离合器Ｃ－的工作情况　撒１．０　篓０．０．６　８　饕驻　０　５　１０　１５　２０　２５　３０　３５　仿真时间，ｓ　（ｃ）离合器Ｃ：的工作情况　柏１．０　葵０．８　０．６　Ｈ　０．４　０．２　ｌ　０．０　０　５　１０　１５　２０　２５　３０　３５　仿真时间，８　（ｄ）离合器Ｂ。的工作情况　１．０　葵０．８　０．６　Ｈ　０．４　灶０．２　ｌ　０．０　０　５　１０　１５　２０　２５　３０　３５　仿真时间，ｓ　（ｅ）离合器Ｂ　的工作情况　纵坐标值“０”表示元件不工作，“１”表示元件工作。　图３离合器ｃｏ、Ｃ。、Ｃ：及制动器Ｂ０、　Ｂ：在各挡位的工作情况　口　‘昌　色　球　仿真时间，８　图４输入、输出轴转速关系　图５输入、输出转矩关系　传动比　≈３＞１，与理论传动比相符；５～１０　ｓ时，汽　车处于Ⅱ挡，输出轴转速也低于输入轴转速，汽车处　于低速状态，传动比ｉ≈１．５＞１，与理论传动比相　符；１０￣２０　ｓ时，汽车处于Ⅲ挡，输入轴转速等于输　出轴转速，汽车处于直接挡，传动比ｉ一１；２Ｏ～３５　ｓ　时，汽车处于Ⅳ挡，输入轴转速低于输出轴转速，汽　车高速行驶，传动比ｉ≈Ｏ．８＜１。　由图５可以看出：０～５　ｓ时，汽车处于Ｉ挡，转　速较低，输出转矩高于输入转矩，自动变速器起减速　增扭作用；５～１０　ｓ时，汽车处于Ⅱ挡，转速有所上　升，输出转矩相对于Ｉ挡时有所下降；１０～２０　ｓ时，　汽车处于Ⅲ挡，输出转矩和输入转矩相等，传动比ｉ　一１；２０￣３５　ｓ时，汽车处于Ⅳ挡，转速进一步升高，　输出转矩低于输入转矩。　３　结语　该文根据自动变速器机械传动部分各组成部分　结构及功能，通过ＡＭＥＳｉｍ软件内含的机械、电子　控制等领域的最基本单元构建了自动变速器仿真模　型。通过对仿真结果的分析，所建模型符合丰田　Ａ５４０Ｅ自动变速器的实际工作情况。　采用ＡＭＥｓｉｍ对自动变速器进行建模仿真研　究，可以减少对自动变速器设计开发的时间，同时所　建模型不失准确性，是对自动变速器进行仿真研究　的有效方法。　参考文献：　［１］刘夏伦．汽车电控自动变速器的结构特点［Ｊ］．汽车电　器，２００４（５）．　［２］卢德琼．汽车自动变速器建模与换挡规律的研究［Ｄ］．　武汉：武汉理工大学，２００６．　［３］　赵志强．湿式双离合器自动变速器建模与仿真分析　第４期　２２　２０１３年７月　专用校车座椅动态试验与分析　彭芳，刘纯志，曹初，张冬雪　（重庆交通大学交通运输学院，重庆４０００７４）　摘要：校车安全问题是近几年来国家高度关注的问题，而校车座椅作为影响校车安全的重要　部件之一，其安全检测非常重要。文中以国内某校车座椅动态测试为倒，介绍了校车座椅动态试　验的基本要求，描述了动态测试的过程，根据试验数据进行分析，得出了试验座椅满足校车座椅动　ｒｒ　态试验标准要求的相关结论。　关键词：汽车；校车；座椅；动态试验；安全性能　ｇ　中图分类号：Ｕ４６３．８３　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７１－－２６６８（２０１３）Ｏ４—００２２—０４　公　近年来，中国很多幼儿园、中小学采用校车接送　车检测中应采用与真实事故更为接近的动态试验。　路＆　Ａ　幼儿和学生，但是大部分校车采用的是普通客运客　车或将其稍作改装充当校车。自２０１１年甘肃正宁　特大校车碰撞事件发生以来，国家一直高度重视校　车安全。　中国校车发展起步较晚，而美国在这方面一直　该文结合某单位校车座椅测试项目，对校车座椅动　态试验的相关标准及试验过程进行描述，并对试验　结果进行评价。　与　Ｏ　．缸　１座椅的被动安全性　汽车座椅应该能够有效地防止汽车事故的发　生，以及事故发生后能最大限度地减轻驾驶员和乘　员的伤害。汽车座椅的安全性分为主动安全性与被　动安全性。一个设计较完善的座椅，在主动安全方　面，应能减轻乘员的疲劳；在被动安全方面，在汽车　汽　Ａ　处于领先位置，所以中国校车安全条例大多是参照　美国的相关标准制定的。２０１２年发布的ＧＢ２４４０６　运　口　＿。　《专用校车学生座椅系统及其车辆固定件的强度》和　ＧＢ２４４０７＜＜专用校车安全技术条件》是中国目前校车　安全的主要参照标准。在校车安全性中，座椅因为　与整车安全性的特殊关系，一直是提高客车安全性　及安全性检测的主要部件。ＧＢ２４４０６—２０１２中规　发生碰撞时应能保证乘员处在自身的生存空间之内　及这个空间不受侵害，并与安全带和安全气囊一同　在对乘员定位的同时缓解碰撞强度，使乘员的损伤　指标减小到最小。　定，将原来的验证前倾性能和座椅靠背后部的吸能　特性的静态试验方法改为动态试验方法。为了达到　相关强制性标准并与国际校车座椅标准接轨，在校　在尾部碰撞的交通事故中，座椅是保护乘员的　［Ｄ］．长沙：湖南大学，２００９．　［４１葛安林．自动变速器综述（一）［Ｊ１．汽车技术，２００１（５）．　［５］李全，肖文光．汽车自动变速器维修图解［Ｍ］．广州：广　东科技出版社，１９９８．　重庆大学，２００６．　［１１］丁俊．电控机械式自动变速器（ＡＭＴ）换档规律的仿　真研究［Ｄ］．沈阳：沈阳理工大学，２００８．　［１２］汤毅．长安之星微车装备自动变速器后的动态特性仿　［６１宋福昌．电控液力自动变速器的结构与维修［Ｍ］．北　京：国防工业出版社，２０００．　真研究［Ｄ］．重庆：重庆大学，２００２．　［１３］　卢德琼．汽车自动变速器建模和换档规律的研究　［７１赵显新．自动变速器构造与维修［Ｍ］．沈阳：辽宁科学　技术出版社，１９９７．　［８］董其慧．羚羊轿车用液力机械自动变速器研究与开发　［Ｄ］．重庆：重庆大学，２００６．　［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２００６．　［１４］　薛维杰．汽车离合器执行器设计与控制方法研究　［Ｄ］．北京：北京交通大学，２００８．　［１５１刘义清．自动变速器汽车动力特性仿真［Ｄ１．昆明：昆　明理工大学，２００７．　［９］陈真，胡宁，许亮．自动变速器模拟仿真技术［Ｊ］．机床　与液压，２００７，３５（８）．　［１Ｏ］姚晓涛．双离合器自动变速系统性能研究［Ｄ］．重庆：　收稿日期：２０１３一Ｏ４一Ｏ１