工程车辆自动变速基本原理

2022-09-21 16:01:26 来源:写作指导

工程车辆自动变速基本原理

摘要:本论文主要分析了工程车辆自动变速的基本原理以及智能自动变速理论。

关键词:自动变速;工程车辆;基本原理;液力传动系统;智能自动变速理论

1背景

随着我国经济发展,我国的基础设施的建设取得巨大成就。而这些项目需要大量的工程车辆,压路机、推土机、挖掘机等。这些工程车辆和一般的交通车辆有很大的区别,他们的任务是完成工程项目而不像一般的交通车辆是代步工具,所以他们的自动变速原理和一般的车辆有很大的差别。他们需要把大部分的功率用来工作,一小部分的功率用来行进。所以工程车辆为了适应外界负载的不确定因素,所采用的液压传动系统,这种系统虽然有很多优良的性能,但是也存在着许多缺陷。面对了负载的外界负载的变化,液力传动的效率会变低,这样导致能源的浪费,不符合绿色发展的理念。

2工程车辆自动变速的基本原理

自动变速技术开始应用在汽车上,后来慢慢被推广到工程车辆上面,但是遇到了很多问题。因此工程车辆的自动变速原理绝不能照搬一般的交通车辆的原理。传统的原理是在选定换挡控制参数之后按照某些性能指标要求用数学方法求解换挡规律。工程车辆换挡规律按控制参数的数量可分为两参数、三参数及四参数。

2.1两参数自动变速原理

工程车辆在最开始的时候使用的就是两参数自动变速原理的。这种理论是在汽车自动变速理论发展而来的。两参数指的是车速和油门,这种原理就是工程机械是在油门全开的时候工作,这时候认为油门是不变的,两参数的变速原理就是通过发动机转速和车速作为换挡参数来确定变速器挡位。这种两参数的自动变速原理有一定的局限性,因为在工作时和不工作时,外接的负载情况是不一样的,外国在那个时候的工程车辆都是有两种模式的,但是这种是不合理的,因为负载的变化变化情况很多的。我国的陈慧岩教授根据两参数自动变速原理成功研制出了ZL50装载机的自动换挡电子控制单元。

2.2三参数自动变速原理

三参数自动变速原理的三个参数分别指的是油门开度、发动机转速、变矩器涡轮转速。通过选取三个参数为理论依据从而来制定的换挡策略。因为变矩器涡轮转速乘上变速箱传动比即为车速。在实际建立数学模型时,假设工作泵消耗的功率为固定值,然后将发动机的总功率出去工作泵的额定功率以后,在与变矩器涡轮进行匹配。在实际的控制中,首先测量的油门开度、发动机转速、变矩器涡轮转速,然后根据发动机转速和变矩器涡轮转速计算出变矩器的传动比,然后在根据换挡策略进行控制。三参数的最大的问题就是工程车辆在进行自动变速是电机的波动很大,这样对于工程车辆有一定的损坏。

2.3四参数自动变速原理

在上一节介绍了三参数在自动变速时存在着一些缺陷,也就是电机在变速是会存在的较大的波动,因此这时候有学者提出必须要作业特性对自动变速的影响,提出了四参数自动变速的理论。这种理论是对三个参数的完善,增加了第四个参数也就是工作油泵压力P。工程车辆上一般存在着多个泵,虽然不同类型的工程车辆的泵的大小、形状、容量都不一样,但是这些泵大多使用定量泵并且通过分动箱与发动机飞轮相连,这种机构就决定了泵的输出流量与发动机转速成正比。这时候既可以根据压力P计算出油泵消耗的功率,然后通过计算把它换算成油门的开度,然后就可以使用三参数理论进行自动变速的控制了。

3智能自动变速控制

上面章节讲述的两参数、三参数以及四参数自动变速理论都是传统的变速理论,而且他们是建立在精确的数学模型基础上得到的,然后通过几个参数计算,得到想要控制的策略。但是由于施工环境的复杂性以及操作的复杂性,往往得到的模型都是比较理想化的模型,所以传统的自动变速控制理论应用存在一定的局限性,但是他们是基础。随着大数据和人工智能的发展,各种智能变速理论应用而生,它能够根据专家系统或者是通过神经网络学习得到模型很难得到的换挡策略,这些变速理论学习能力适应能力很强,非常适合复杂的、非线性的环境。这里介绍一下神经网络换挡理论以及模糊换档理论。

3.1神经网络换挡策略

随着大数据和计算机技术的发展,大大促进了机器学习和深度学习的发展。神经网络最大的优势在于学习能力以及自我总结能力,非常适合用于非线性、复杂的条件,所以这种理论很适合用在自动换挡策略上。神经网络通过不断学习驾驶员驾驶时的换挡规则,然后终结出一套智能换挡规律。这种规律是建立大量数据学习基础上,这样得出来的换挡理论就十分可靠,这样就能智能地指导换挡理论,更有利工程车辆提高工作效率。

3.2模糊换挡策略

自动变速系统具有很强的时变性、非线性、时滞性等特点,所以很难建立精确的数学模型,因此很难使用传统的自动变速理论进行分析。但是模糊控制可以解决这个问题,因此得到了很好的应用。首先可将优秀驾驶员驾驶的经验作为模糊控制的规则,然后根据经验选取适宜的语言变量和隶属度函数,然后将输入进行模糊化处理,根据我们得到的规则库进行模糊推理,最后通过去模糊化处理从而获得精确的输出控制。自动变速规则库就是通过熟练驾驶员的经验所对应的各种车辆运行状况(如油门开度、方向盘转角和路面状况等参数)获得的,然后根据模糊控制的过程从而决定最终的挡位。

4结语

工程车辆和一般的交通车辆在自动变速原理上有一定的区别,传统的变速原理有两参数、三参数和四参数的,但是随着大数据和人工智能的不断发展,越来越多的智能化变速理论应用而生,不断促使车辆技术不断向前发展。

参考文献:

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[2]张光裕,许纯新.工程机械底盘设计[M].北京:机械工业出版社,1988.

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[4]龚捷.以提高传动效率为目的的工程车辆自动变速换挡规律研究[D].长春:吉林大学,2002.

作者:姜攀 单位:西安思源学院