自动变速器换挡电磁阀设计及仿真研究.pdf

２０１４ 年 １２ 月 第 ４２ 卷 第 ２３ 期 机床与液压 ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ Ｄｅｃ􀆱 ２０１４ Ｖｏｌ􀆱 ４２ Ｎｏ􀆱 ２３ ＤＯＩ１０．３９６９／ ｊ􀆱 ｉｓｓｎ􀆱 １００１－３８８１􀆱 ２０１４􀆱 ２３􀆱 ０１５ 收稿日期 ２０１３－１１－１２ 基金项目 国家 ８６３ 计划项目 （２０１２ＡＡ１１２１０１） 作者简介 张英锋 （１９７８）， 男， 讲师， 博士， 专业方向为车辆传动系统及仿真。 Ｅ－ｍａｉｌ ｚｙｆｉｍｐｏｒｔａｎｔ＠ １６３􀆱 ｃｏｍ。 自动变速器换挡电磁阀设计及仿真研究 张英锋１， 马维平２， 庞海龙１， 王迎１， 詹隽青２ （１􀆱 军事交通学院军用车辆系， 天津 ３００１６１； ２􀆱 军事交通学院科研部， 天津 ３００１６１） 摘要 在分析自动变速器先导式换挡电磁阀工作特性、 工作原理的基础上， 对电磁阀的具体结构参数进行了设计计 算， 并建立了换挡电磁阀的 ＡＭＥＳｉｍ 仿真模型。 仿真结果表明， 根据所设计的换挡电磁阀得到的离合器压力变化曲线符合 离合器接合过程压力变化规律， 研究结果为自动变速器换挡控制奠定了基础。 关键词 换挡电磁阀； 结构设计； ＡＭＥＳｉｍ 仿真 中图分类号 ＴＨ１３７􀆱 ５２＋１ 文献标识码 Ａ 文章编号 １００１－３８８１ （２０１４） ２３－０６０－５ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｓｏｌｅｎｏｉｄ Ｖａｌｖｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ＺＨＡＮＧ Ｙｉｎｇｆｅｎｇ１， ＭＡ Ｗｅｉｐｉｎｇ２， ＰＡＮＧ Ｈａｉｌｏｎｇ１， ＷＡＮＧ Ｙｉｎｇ１， ＺＨＡＮ Ｊｕｎｑｉｎｇ２ （１􀆱 Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ， Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１６１， Ｃｈｉｎａ； ２􀆱 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ， Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１６１， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｗｉｔｈ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｓｏｌｅｎｏｉｄ ｖａｌｖｅ ｗａｓ ｍａｄｅ ａｎｄ ｔｈｅ ＡＭＥＳｉｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｈｉｆｔｉｎｇ ｓｏｌｅｎｏｉｄ ｖａｌｖｅ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ， ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ａｎａｌｙｚｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｐｉｌｏｔ ｓｈｉｆｔ ｓｏｌｅ⁃ ｎｏｉｄ ｖａｌｖｅ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ． Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｎｇｅ ｃｕｒｖｅｓ ｗｉｔｈ ｓｈｉｆｔｉｎｇ ｓｏｌｅｎｏｉｄ ｖａｌｖｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｒｅ ａｃｃｏｒｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌａｗ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｃｌｕｔｃｈ􀆴ｓ ｊｏｉｎｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈｉｆｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｓ ｌａｉｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｓｈｉｆｔ ｓｏｌｅｎｏｉｄ ｖａｌｖｅ； Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ； ＡＭＥＳｉｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 自动变速器的换挡过程是通过不同挡位离合器的 接合与分离操作来实现的， 离合器的接合与分离主要 由离合器的油压控制， 而油压的控制主要由换挡电磁 阀完成。 换挡电磁阀是一种二级阀系统， 实际上包括 两个部分 电磁阀和换挡阀［１］。 电磁阀由来自控制器 的电流控制， 接通电流， 电磁阀产生电磁力， 将控制 油路打开或关闭， 在控制油压的作用下， 换挡阀实现 各油路的连通、 切断或改变油液的流动方向。 １ 换挡电磁阀类型 换挡电磁阀中的电磁阀是一种高速响应电磁阀， 分为开关式电磁阀和脉冲式电磁阀两种［２］， 但由于其 液流流通能力很小， 不足以直接推动换挡离合器工 作， 因此， 在自动变速器电液控制系统中常作为先导 阀使用［３］， 用于控制换挡阀。 换挡阀是用来给换挡离合器油路提供具有较高压 力的液压油、 以推动换挡离合器工作的控制阀， 其主 要作用是控制离合器接合与分离过程中的油压变化规 律， 实现离合器的平稳、 快速接合或分离。 现代自动变速器的换挡电磁阀一般采用脉冲式， 并将电磁阀与换挡阀组合使用， 称为先导式换挡电磁 阀。 先导式换挡电磁阀的应用使离合器接合过程中的 油压控制更为简单、 灵活， 降低了换挡过程的冲击。 作者在研究先导式换挡电磁阀工作特性的基础上， 对 其结构参数进行了设计计算， 并进行了仿真分析， 为 自动变速器换挡控制打下了基础。 ２ 先导式换挡电磁阀运动特性分析及设计 先导式换挡电磁阀一般有两种 主控油压控制先 导式换挡电磁阀和主油压控制先导式换挡电磁阀。 主控油压控制先导式换挡电磁阀结构如图 １ 所示。 图 １ 主控油压控制先导式换挡电磁阀 电磁阀的先导油压为主控油压， 主控油压来自于 主控油压调压阀； 换挡阀是一种两位三通阀， 其推动 换挡离合器工作的油压为执行油压 （主油压）， 执行 油压来自于执行油压调压阀 （主油压调压阀）。 这种 类型的先导式换挡电磁阀， 需要在自动变速器电液控 制系统中设置两种调压阀 主控油压调压阀和执行油 压调压阀 （主油压调压阀）。 单独设置主控油压调压 阀， 有利于换挡阀的精确控制， 但是由于增加了一个 调压阀和众多油路， 使自动变速器的电液控制系统更 为复杂。 在电磁阀中采用主控油压会增加自动变速器电液 控制系统的复杂性， 所以， 为了简化结构， 有的自动 变速器的电磁阀直接采用主油压 （执行油压） 作为 先导油压。 主油压控制先导式换挡电磁阀结构如图 ２ 所示。 在换挡阀阀芯中加工有两个油道， 一个油道负 责将主油压引入电磁阀端部， 作为先导油压， 另外一 个油道负责将通离合器的油压引入弹簧部分， 以平衡 阀芯左右压力。 图 ２ 主油压控制先导式换挡电磁阀 电磁阀不通电时， 来自阀芯的主油压推开阀球， 先导油压进入电磁阀右端， 然后经泄油通道泄油， 此 时换挡阀左端面建立不了足够的油压， 阀芯在弹簧作 用下处于最左端， 此时， 离合器和泄油通道相通， 离 合器处于分离状态。 当电磁阀通电时 （如图 ３ 所示）， 阀杆推动阀球 堵塞电磁阀与换挡阀之间的小孔， 此时， 换挡阀左端 面建立油压， 推动阀芯克服弹簧力右移， 离合器与泄 油通道断开， 主油压与离合器油路相通， 离合器活塞 腔内开始充油。 当给高速响应电磁阀输入脉宽调制信 号时， 电磁力迫使阀球作同频率的开关动作， 使电磁 阀的进油端口与泄油端口间歇地进行相通， 表现为换 挡阀左端面作用一个周期性波动的主油压， 等效于有 一个平均压力作用于滑阀左端面， 控制阀芯的左右滑 动， 以达到控制离合器间歇供油的目的， 使离合器活 塞腔中的压力逐渐升高， 推动离合器逐渐接合。 图 ３ 换挡电磁阀通电状态 ２􀆱 １ 滑阀阀芯运动特性分析 当电磁阀通电时， 在滑阀左侧油腔内形成的压力 与弹簧反力、 液压力、 液动力、 摩擦力和阀芯惯性力 共同作用控制滑阀的轴向运动及相对位置， 从而影响 离合器输入口的油压。 根据阀芯运动的力平衡方程 （忽略反馈油路的阻尼且假设油源为理想油源）， 应 有 ｐｖＳＡ －ｐ ０（ＳＢ －Ｓ Ｃ）＝ ｍＶｘ Ｖ ＋（Ｂ Ｖ ＋Ｂ ｆ）ｘ Ｖ＋ （Ｋｆ＋Ｋ）ｘＶ ＋Ｋｘ ０ （１） 式中 ｐｖ为控制油压， ＭＰａ； ｐ０为滑阀输出油压， ＭＰａ； ＳＡ为滑阀左端圆柱体截面积， ＳＡ＝ １ ４ πｄ２ １， ｍ２； ＳＢ为滑阀从左端数第二个圆柱体截面积， ＳＢ＝ １ ４ πｄ２ ２， ｍ ２； ＳＣ为滑阀阀杆的截面积， ＳＣ＝ １ ４ πｄ２ ３， ｍ ２； ｍＶ为阀芯及阀腔内油液质量， ｋｇ； ｘＶ为滑阀阀芯位移， ｍ； ＢＶ为阀芯与阀套间的黏性摩擦系数； Ｂｆ为瞬态液动力阻尼系数； Ｋｆ为稳态液动力刚度； Ｋ 为弹簧刚度， Ｎ／ ｍ； ｘ０为弹簧预压缩量， ｍ。 其中， Ｋｆ ＝２Ｃ ｖＣｄｗΔｐｃｏｓθ≈常数 上式中 Ｃｖ为速度系数； ｗ 为阀口面积梯度； Ｃｄ为 流量系数； θ 为射流角； Δｐ 为阀口压差， ＭＰａ。 设 ｍＶ、 ＢＶ、 Ｂｆ为常数， Ｋｆ也为常数， 将式 （１） 左右两边除以 ｍＶ， 并整理得 ｘＶ＋Ｂ Ｖ ＋Ｂ ｆ ｍＶ ｘ Ｖ＋ Ｋｆ ＋Ｋ ｍＶ ｘＶ＝ ＳＡ ｍＶｐｖ －Ｓ Ｂ －Ｓ Ｃ ｍＶ ｐ０－ Ｋ ｍＶｘ０ （２） 当电磁阀通电时 （闭合状态）， 由于阀球将滑阀 左端的泄油通道关闭， 可以近似认为 ｐｖ就是主油压， 即 ｐｖ ＝ｐ ｉ＝常数， 则将式 （２） 改写为标准形式 ｘＶ ＋ｐｘ Ｖ ＋ｑｘ Ｖ ＝ｂ １ｙ－ｂ０ （３） 式中 ｐ＝ ＢＶ ＋Ｂ ｆ ｍＶ ｑ＝ Ｋｆ ＋Ｋ ｍＶ ｙ ＝ ｐ０ ｂ１＝－Ｓ Ｂ －Ｓ Ｃ ｍＶ ｂ０＝－ ＳＡ ｍＶｐｖ ＋ Ｋ ｍＶｘ０ １６第 ２３ 期张英锋 等 自动变速器换挡电磁阀设计及仿真研究 由标准式 （３） 可知， 该方程为二阶常系数线性 非齐次微分方程， 其解的形式依赖于特征方程的根， 当电磁阀不通电时， 滑阀关闭， ｐｖ、 ｐ０均通泄油口， 其值近似等于零。 当电磁阀通电时， 滑阀开启， ｐ０ 是主油压 ｐｉ、 时间 ｔ 与阀芯位移 ｘＶ的函数， 而位移 ｘＶ又是电磁阀驱动信号占空比 τ 的函数， 则换挡电 磁阀输出给离合器的油压 ｐ０是主油压 ｐｉ、 时间 ｔ 以及 占空比 τ 的函数， 即 ｐ０＝ｆ（ｔ，ｐｉ，τ）（４） 所以， 通过控制电磁阀的驱动信号占空比就可以 控制换挡阀的输出油压 ｐ０。 ２􀆱 ２ 换挡阀参数设计 ２􀆱 ２􀆱 １ 电磁阀控制油路参数确定 为了使离合器在接合时能可靠地传递动力， 主油 路的压力一般设计为２􀆱 ０ ＭＰａ 左右［４］， 考虑到离合器 接合时所传递的最大扭矩、 摩擦片摩擦因数、 接触面 积等因素， 本系统的主油路压力定为 ２􀆱 ２ ＭＰａ， 则控 制油路的压力也为 ２􀆱 ２ ＭＰａ。 为了减少质量， 换挡电 磁阀体积不宜太大， 且电磁阀的电磁力一般很小， 约 为 ２０～４０ Ｎ［５］， 这就要求阀球所控制油路直径要小， 否则电磁力不足以推动阀球将油路封闭。 图 ４ 电磁阀阀球分析图 阀球在关闭位置时， 电磁力 Ｆ 通过球心， 与油 压作用力相平衡 Ｆ＝ｐπ ｄ２ ０ ４ ｃｏｓ２α（５） 式中 ｐ 为控制油压， ＭＰａ； ｄ０为阀球直径， ｍｍ； Ｆ 为电磁力， Ｎ； α 为阀球座锥角角度， 一般为 ３０～６０。 根据经验值， 取 α ＝ ５３， 所选用电磁阀的电磁 力为 ２５ Ｎ， 设安全系数为 ２􀆱 ３， 则阀球封闭控制油路 时需要的力为 １０􀆱 ８ Ｎ， 阀球在关闭位置时， 控制油 压就是主油压， 故 ｐ＝ ２􀆱 ２ ＭＰａ， 则由公式 （５） 可以 求得阀球的直径 ｄ０＝ ４Ｆ ｐπ １ ｃｏｓα ＝ ４１０􀆱 ８ ２􀆱 ２π １ ｃｏｓ５３ ＝ ４􀆱 １５４ ２ ｍｍ 控制油路的封闭采用阀球， 阀球的直径不能太 小， 太小则不能封闭控制油路或封闭后再开启时阻力 较大， 直径也不能太大， 一方面受到电磁阀本身体积 的限制， 另一方面直径大、 质量增加引起惯性增大， 使开启和关闭时间延长， 不利于精确控制， 因此， 取 ｄ０＝４ ｍｍ。 一般采用锥形球阀座， 要满足下式 ｄ４＜ｄ０ｃｏｓα＝４ｃｏｓ５３≈２􀆱 ５００ １ ｍｍ 取控制油道的直径 ｄ４＝２􀆱 ５ ｍｍ。 ２􀆱 ２􀆱 ２ 换挡阀相关参数确定 受电磁阀的控制， 换挡阀开启与关闭的过渡过程 十分复杂， 因此， 将其工作状态简化为完全打开 （向离合器充油） 和完全关闭 （离合器放油） 两种情 况。 电磁阀处于打开 （向离合器充油） 的稳定状态 时， 流量方程一般可以表示为［６］ Ｑｍ ＝Ｃ ｄＡｓ ２ｐｉ ρ （５） 式中 Ｑｍ为阀最大流量， ｍ３／ ｓ； Ｃｄ为阀口流量系数， 一般取 ０􀆱 ８［７］； ｐｉ为入口油压， ＭＰａ； Ａｓ为阀的最大开口面积， ｍ２； ρ 为流体密度， ｋｇ／ ｍ３， 取 ρ＝０􀆱９０３１０３ｋｇ／ ｍ３。 阀开启时输出的平均流量为［８］ 􀭻 Ｑｉ ＝τＣ ｄＡｓ ２（ｐｉ －ｐ ｃ） ρ （６） 式中 􀭻 Ｑｉ为阀平均流量， ｍ３／ ｓ； τ 为电磁阀 ＰＷＭ 驱动信号的占空比，％； 􀭱 ｐｃ为平均输出控制压力， ＭＰａ。 （１） 进、 出油口直径确定 待接合离合器的活塞面积为 ０􀆱 ０１０ ３３２ ７ｍ２， 从活 塞开始充油到离合器完全接合， 所需要的时间大约为 ２ ｓ， 活塞行程为 ２０ ｍｍ， 则换挡阀的最大流量为 Ｑｍ＝ １􀆱 ０３３ ２７１０ －４ ｍ３／ ｓ（Ｑｍ１＝６􀆱 １９９ ２１０ －３ ｍ３／ ｍｉｎ）。 则进、 出油口的直径为［８］ ｄ≥ ４１６􀆱 ６７Ｑｍ１ １００πＶｇ ≈０􀆱 ０１４ ８１ ｍ＝１４􀆱 ８１ ｍｍ 取进、 出油口的直径 ｄ＝１５ ｍｍ。 （２） 换挡阀阀芯相关参数确定 公式 （５） 是理想状况下的流量， 实际中当换挡 电磁阀打开时， 离合器油路中的压力是不断增大的， 因此， 当阀开启时采用公式 （６） 较为合理， 由公式 （６） 可以求得阀芯的最大开口面积 Ａｓ＝ 􀭻 Ｑｉ τＣｄ ２（ｐｉ －ｐ ｃ） ρ （７） 令􀭻Ｑｉ＝ １􀆱 ０３３ ２７１０ －４ ｍ３／ ｓ， τ＝ １００％， Ｃｄ＝ ０􀆱 ８， ρ＝０􀆱 ９０３１０３ｋｇ／ ｍ３， ｐｉ＝２􀆱 ２ ＭＰａ， 􀭱 ｐｃ＝ ２􀆱 ０ ＭＰａ， 代 入公式 （７） 计算得 Ａｓ＝６􀆱 １３６ ７１０ －６ ｍ２ 最大开口面积 Ａｓ可由下式计算［９］ ２６机床与液压第 ４２ 卷 Ａｓ ＝ｗｘ Ｖｍａｘ （８） 式中 ｗ 为面积梯度， ｍ， ｗ＝πｄ２； ｄ２为阀芯台肩直径， ｍ， 见图 ３； ｘＶｍａｘ为最大阀芯位移， ｍ； 当流量小于 ４０ Ｌ／ ｍｉｎ 时， ｘＶｍａｘ的取值范围为 ０􀆱 １２５～０􀆱 ２５ ｍｍ［９］， 此处取 ｘＶｍａｘ＝ ０􀆱 １３ ｍｍ， 则面积 梯度 ｗ＝０􀆱 ０４７ ２０５ ４ ｍ＝４７􀆱 ２０５ ４ ｍｍ 则阀芯台肩直径 ｄ２＝ １５􀆱 ０２５ ９ ｍｍ， 取 ｄ２＝ １５􀆱 ２ ｍｍ。 为了防止阀腔内产生流量饱和现象及满足节流口 可开条件， 阀芯通道面积应满足下式 π ４ （ｄ２ ２ －ｄ ２ ３） ＞４ｗｘＶｍａｘ （９） 式中 ｄ３为阀芯轴直径， ｍ， 见图 ３。 将以上数值代入公式 （９） 得 ｄ３＜１４􀆱 １２ ｍｍ， 由 于阀芯轴中还有控制油道， 因此， 阀芯轴直径也不宜 太小， 取 ｄ３＝７􀆱 ２ ｍｍ。 为了阀芯的轴向限位及控制油压具有足够的推动 力， 阀芯左端台肩直径应大些 （见图 ３）， 取 ｄ１＝ １６􀆱 ８ ｍｍ。 （３） 回位弹簧参数的确定 电磁阀要求在较小占空比， 例如 １０％时， 也能 开启， 这就需要在较小的控制油压的情况下， 也能推 动阀芯移动， 此时由于控制油路及离合器油路在不断 地进油、 泄油， 且泄油通道是相同的， 故认为二者之 间的压力是相等的， 一般电磁阀小占空比开启时的输 出压力要达到 ０􀆱 ３ ＭＰａ， 根据公式 （１）， 并忽略阀芯 液动力阻尼刚度等， 则开启时阀芯处于平衡状态的方 程为 ｐｖＳＡ －ｐ ０ （ＳＢ －Ｓ Ｃ） ＝ ＫｘＶ 假设弹簧的压缩量为 ３􀆱 ５ ｍｍ， 将各参数依次代 入， 解得回位弹簧刚度为 Ｋ＝１７􀆱 ６７ Ｎ／ ｍｍ 取回位弹簧刚度为 Ｋ＝１８ Ｎ／ ｍｍ。 ３ 先导式换挡电磁阀油压调节特性仿真分析 电磁阀的加工、 性能试验等过程不但费时费力， 而且会增加成本， 仿真手段的应用为换挡电磁阀的设 计提供了一条捷径。 通过建立仿真模型并进行优化分 析， 可以为换挡电磁阀的改进设计提供参考。 因此， 在加工电磁阀、 设定占空比信号之前， 建立仿真模型 并进行优化分析， 具有实际指导意义。 采用 ＡＭＥＳｉｍ （Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ） 软件建立换挡电磁 阀模型如图 ５ 所示， 仿真中， 换挡电磁阀的结构参数 按计算分析的进行设置， 假设液压油为理想油液， 并 忽略油液的泄漏。 图 ５ 换挡电磁阀仿真模型 换挡电磁阀模型主要由以下几个子模块组成 占 空比信号子模块， 电磁线圈子模块， 球阀子模块， 棒 针及球阀质量子模块， 平衡液压力子模块， 泄油子模 块， 阀芯质量子模块， 主工作油路子模块， 弹簧子模 块， 离合器油缸子模块， 离合器质量子模块， 离合器 片子模块等。 为了得到较好的离合器油路压力曲线， 现代的换 挡电磁阀一般都采用占空比信号来控制电磁阀的开启 与关闭。 该仿真采用的占空比信号如图 ６ 所示， 得到 的离合器油压变化曲线如图 ７ 所示。 离合器油压变化 曲线可以分为 ８ 个阶段， 其中， 阶段 １ 为离合器初始 接合压力波动阶段， 由于离合器活塞刚开始充油， 故 存在较大的一个压力冲击； 阶段 ２～ 阶段 ５ 为压力逐 渐上升阶段， 阶段 ６ 为最大接合压力阶段， 阶段 ７ 为 压力略微下降阶段， 以降低最终接合时的换挡冲击， 阶段 ８ 为压力保持阶段， 以使离合器保持紧密接合。 对比图 ６、 ７ 可以看出， 油压变化曲线是随着占空比 信号而变化的， 并且会在占空比信号变化时产生压力 波动， 特别是离合器初始接合压力波动较大。 仿真 得到的离合器油压变化曲线符合离合器接合过程压 ３６第 ２３ 期张英锋 等 自动变速器换挡电磁阀设计及仿真研究 力变化规律， 这说明换挡电磁阀原理及结构参数的 设计是正确的， 可以作为自动变速器换挡电磁阀使 用。 图 ６ 占空比控制信号 图 ７ 离合器油压变化曲线 ４ 结论 换挡电磁阀是自动变速器换挡过程中的关键部 件之一， 在分析其工作特性、 工作原理的基础上， 对具体的结构参数进行了设计计算， 并建立了仿真 模型， 仿真结果表明， 离合器油路压力符合离合器 接合过程压力变化规律， 说明换挡电磁阀结构参数 的设计是合理的， 为自动变速器换挡控制打下了良 好的基础。 参考文献 ［１］ 黄宗益．现代轿车自动变速器原理和设计［Ｍ］．上海同济大 学出版社，２００６１７７－１７９． ［２］ 过学迅．汽车自动变速器［Ｍ］．北京机械工业出版社，２００８， ８４－８５． ［３］ 孙文涛．基于 ＨＤ４０７０ＰＲ 自动变速器换档过程控制技术研究 ［Ｄ］．北京北京理工大学，２００９． ［４］ 李春芾．重型车辆 ＡＴ 电液换档控制技术研究［Ｄ］．北京北 京理工大学，２０１０． ［５］ 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Ｅｎｅｒｇｙ， ２００７２０７－２１８． ［６］ ＣＲＥＴＥＬ Ｊ Ａ Ｍ，ＬＩＧＨＴＢＯＤＹ Ｇ，ＴＨＯＭＡＳ Ｇ Ｐ，ｅｔ ａｌ． Ｍａｘｉｍｉｓａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃａｐｔｕｒｅ ｂｙ ａ Ｗａｖｅ⁃Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｏｉｎｔ Ａｂｓｏｒｂｅｒ ｕｓｉｎｇ Ｍｏｄｅｌ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ．１８ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ ＩＦＡＣ）， ２０１１ ３７１４ － ３７２１． ［７］ ＨＥＮＤＥＲＳＯＮ Ｒｏｓｓ．Ｄｅｓｉｇｎ， Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ ａ Ｎｏｖｅｌ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｏｗｅｒ ｔａｋｅ⁃ｏｆｆ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｐｅｌａｍｉｓ Ｗａｖｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ，２００６，３１ （９）２７１－２８３． ［８］ 程晨．面向海洋机器人的浮子式波浪能发电装置研究 ［Ｄ］．长沙国防科学技术大学机械工程学院，２０１１． ［９］ ＣＯＲＭＩＣＫ Ｍ，ＭＯＤＩＦＩＥＤ Ｍ Ｅ．Ａ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｌｉｎｅａｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ Ｗａｖｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｂｕｏｙ［Ｊ］．Ｏｃｅａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， １９７６，３（３）１３３－１４４． ［１０］ 聂卫东，康凤举，褚彦军，等．基于线性海浪理论的海浪 数值模拟［Ｊ］．系统仿真学报，２００５，１７（５）１０３７－１０３９． ４６机床与液压第 ４２ 卷