基于AMESim的液压机械无级传动换段过程建模与仿真

　　0 引 言

　　法国 Imagine 公司开发的 AMESim 是当今领先的流体机械和传动系统建模、仿真及动力学分析软件，为用户提供系统工程设计平台，可以完成涉及多学科领域复杂系统建模，并进行仿真和深入分析。AMESim 与Matlalb/Simulink、Adams 等软件有完善的接口功能，可进行联合仿真，取长补短，解决了许多复杂动力学系统的仿真及控制问题，国内外很多研究者运用该软件解决了大量的工程问题，并做了应用研究[1-8]。文献[3]对挖掘机工作装置的液压系统和机构在 AMESim 环境下进行了建模，实现了其液压系统动态仿真和机构的二维动力学仿真，设计了 PID 控制器，并对挖掘动作进行控制。文献[4]在建立车辆半主动悬架(SAS)和电动助力转向(EPS)动力学模型的基础上，运用 MATLAB/Simulink和 AMESim 搭建 SAS+ EPS 的集成控制模型，通过创建S 函数实现两者联合仿真，对车身垂直加速度和侧倾角集成控制。文献[5]采用 AMEsim 建立发动机悬置仿真模型，利用 Simuliuk 工具箱中的模糊控制方法对发动机振动进行控制，通过联合仿真对发动机悬置的半主动控制进行仿真研究。

　　本文在 AMESim 环境下构建液压机械无级传动系统的仿真模型，在 Matlab/Simulink 下建立液压路的仿真模型，通过接口设置进行联合仿真，研究系统主要参数对换段过程的影响规律，为提高换段品质和制定换段策略提供依据。

　　1 液压机械无级传动系统组成和工作原理

　　1.1 液压机械无级传动系统组成

　　液压机械无级传动系统由液压调速机构和机械变速机构及分、汇流机构组成，液压调速机构和机械变速机构并联传动，通过分汇流机构调节机械路和液压路的功率分配，综合了液压传动和机械传动各自的优良特性，扬弃了两者的缺点，通过机械传动实现高传动效率，通过液压传动与机械传动相结合实现无级变速。由于其固有的优良性能，液压机械无级传动系统在大功率车辆、工程机械及拖拉机上应用前景广阔。图 1 所示为某型两段式液压机械无级传动系统的传动原理简图。

　　1.2 液压机械无级传动换段原理

　　液压机械无级变速器输出转速随液压元件排量连续变化而连续变化，在其取值范围内单调变化一次，该过程称为液压元件的一次行程，相应的系统输出速度范围称为“段”。受结构限制，液压机械无级传动装置每一段的调速范围较小，为满足车辆使用要求，通常采用多段衔接的方式将调速范围扩大，这样就需要考虑段与段之间的切换，即换段问题。换段主要通过调节液压路传动比到适当值时，换段机构的结合与分离切换来实现。要达到良好的换段品质必须选择合适的换段点和对换段机构的切换时序进行适当控制[9-12]。相应于图 1 所示的液压机械无级传动系统，换段机构的切换时序如图下角的表格所示，通过制动器 B1 和 B2 的切换实现液压段与液压机械段，制动器 B3 和齿套 C1 的分离与结合切换实现高低档。