基于MATLAB/Simulink的AMT换档液压缸动态特性研究

　　0前言

　　近些年随着电子控制技术的蓬勃发展，汽车行业发生了翻天覆地的变化，传统的机械变速箱逐渐在淡出历史舞台，机械式自动变速箱(AMT)、液力自动变速箱(AT)和无级变速器(CVT)和双离合器变速器(DCT)得到了越来越广泛的应用^[1]。

　　在重型卡车和特种车辆中，基于我国现有的机械变速箱所占的市场份额，AMT得到了广泛的关注。全国各大变速箱和整车企业都在致力于AMT产品的研发和市场化开发。机械式自动变速箱(AMT)，是在传统的固定轴式齿轮变速器和干式离合器的基础上，应用电子技术和自动变速理论，以电子控制单元为核心，通过操纵系统控制离合器的分离和结合，选、换档液压缸动作以及发动机油门的调节，来实现车辆起步、换档的自动操纵控制^[2]。换档液压缸作为机械式自动变速箱(AMT)系统中重要的执行机构，决定着系统换档行程和换档力的控制，是机械式自动变速箱(AMT)系统中重要的执行部件，深入的对换档液压缸进行动态特性研究，对AMT产品的研发起着至关重要的作用。

　　1 AMT换档液压缸结构及工作原理

　　机械式自动变速箱(AMT)系统中换档液压缸为两端带阀套的双作用液压缸^[3]，由缸体、换档活塞、两个换档阀套和两个端盖组成。通过换档活塞和两个换档阀套的配合运动可实现三个换档位置，即奇数档位、偶数档位置和空档位置。当换档活塞两端液压控制阀同时供油时，换档活塞在两个换档阀套的推动下运动到中间位置可实现空档，结构示意简图如图1所示。换档活塞一端液压控制阀供油，另一端液压控制阀卸油时，换档活塞在供油端换档阀套的推动下运动到另一端，交换供油、会有电磁阀的工作状态，可推动换档活塞运动到另外一端，这样可分别实现奇数档或偶数档，结构示意简图如图2所示。

　　针对换档液压缸由奇(偶)数档换空档工况，即运动到中位工况，换档活塞两端液压控制阀同时供油，换档活塞由一端向中间运动。由图1可以看出，作用于换档液压缸的推力为作用腔液压力，阻力为回油腔液压力、回油腔回油阻力、动态换档力和摩擦力的合力。针对换档液压缸由空档换奇(偶)数档工况，即运动到两端工况，换档活塞一端液压控制阀供油，另一端液压控制阀卸油，换档活塞由中间向一端运动。由图2可以看出，作用于换档液压缸的推力为作用腔液压力，阻力为回油腔回油阻力、动态换档力和摩擦力的合力。

　　2 AMT换档液压缸数学模型

　　综合机械式自动变速箱(AMT)换档液压缸的运动到两端、运动到中位两种工况，可以得出作用于换档液压缸的推力为作用腔液压力，阻力为回油腔液压力、回油腔回油阻力、动态换档力和摩擦力的合力，换档液压缸的运动函数关系式如公式(1)所示。