【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及amt换挡过程控制，特别涉及一种基于多锥形摩擦副温度预测的amt换挡过程控制方法。
技术介绍
1、目前针对amt换挡控制策略主要是通过控制加载压力控制离合器摩擦副的分离与闭合，根据车辆换挡时间和冲击度等方面的需求，判断换挡所需求的换挡压力，控制换挡电机的输出电压，实现对离合器摩擦副换挡过程所需加载压力的控制。但基于冲击度的控制策略主要是依据离合器摩擦副的转矩特性进行，没有考虑换挡过程中高速滑摩导致的高温对于离合器性能的影响。离合器摩擦副在接合过程中，离合器钢片和摩擦片之间存在较大的转速差，在加载压力的作用下钢片与摩擦片之间发生接触，滑动摩擦产生的大量摩擦热导致摩擦副表面温度急剧升高。高温导致摩擦副材料的性能发生改变，同时伴随着热应力分布不均的现象，最终导致点蚀、热变形、翘曲等离合器热失效问题。
2、目前对于离合器摩擦副的温度预测主要是基于有限元仿真或有限差分方法对多片式离合器摩擦副进行研究。多锥形摩擦副是通过接触面为锥形构型的摩擦副取代片式摩擦副，增大接触面积和法向接触压力，从而提升离合器的功率密度和扭矩传递能力、减小离合器尺寸。有限元方针技术可以适应多锥形摩擦副的特殊构型，但耗时长、效率低，适用于设计阶段的分析验证，而难以满足在制定控制策略时的大量数据需求。有限差分方法在截面为矩形的多片式摩擦副温度预测中表现出较好的准确性和较高的效率，但由于多锥形摩擦副的截面结构较为复杂，并没有针对多锥构型的有限差分温度预测方法。
3、综上所述，需要一种通过有限差分方法预测多锥形摩擦副表面温度控制amt换
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的缺陷，提出一种基于多锥形摩擦副温度预测的amt换挡过程控制方法，能够准确预测多锥形摩擦副接合过程的瞬态温度，并在换挡过程中根据摩擦副最高温度和实时转速控制换挡加载压力，解决了现有技术中存在的缺陷，同时为多锥形摩擦副的温度预测与温升特性研究提供理论与技术支持。
2、为了实现以上专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种基于多锥形摩擦副温度预测的amt换挡过程控制方法，包括以下步骤：
4、步骤1，根据实际接触情况对多锥形摩擦副进行结构简化，运用有限差分方法求解多锥形摩擦副各节点的能量守恒方程，得到各节点瞬态温度显示差分式。
5、步骤2，通过理论分析计算确定实际接触压强、相对转速、导热系数、换热系数等热-力耦合边界条件，运用matlab编程将多锥形摩擦副截面构型与节点位置在瞬态温度矩阵中对应，求解实时换热边界条件与各节点瞬态温度，建立多锥形摩擦副瞬态温度场数值模型。
6、步骤3，多锥形摩擦副瞬态温度的影响因素包括摩擦副初始温度ti、环境油液温度to、实际接触压强p、相对转速w和换挡时间t，在初始温度和环境油液温度恒定的情况下，根据中心复合设计方法设计响应面分析试验方案，利用多锥形摩擦副瞬态温度场数值模型代替台架或实车试验，进行瞬态温度场仿真实验，得到实际接触压强、相对转速和换挡时间三个影响因素多个水平组合下的多锥形摩擦片接合过程中表面最高温度与最大温升。运用design expert试验数据处理软件对仿真试验结果进行响应面拟合分析，在方差分析基础上采用stepwise模型消除不显著项，分别得到多锥形摩擦片接合过程最高温度预测模型与最大温升预测模型。
7、步骤4,将步骤3中实际接触压强、相对转速和换挡时间取最大水平组合时获得的单次接合过程多锥形摩擦副瞬态温度场作为初始温度场。选取多锥形摩擦片和钢片的各锥型齿顶面和沟槽中点的温度平均值作为摩擦片平均温度和多锥形钢片平均温度根据分离阶段与主动轴连接保持旋转的多锥形摩擦片转速wf计算对流换热边界条件。在阶梯性变化的环境油液温度to和不同挡位摩擦片转速wf下模拟多锥形摩擦副的散热过程，直至摩擦副完全冷却到环境油液温度，完全冷却所用时间记为tca。记录多锥形摩擦片与钢片平均温度随时间的变化函数，得到不同挡位与环境油液温度下的多锥形摩擦副冷却散热模型。
8、步骤5，设置阶梯性变化的摩擦副初始温度和环境油液温度，重复步骤3，得到不同摩擦副初始温度ti和环境油液温度to下的最高温度预测模型与最大温升预测模型，建立多锥形摩擦副最高温度与最大温升预测模型数据库，根据不同温度初始条件快速确定对应的预测模型，计算多锥形摩擦片实时最高温度tmax与最大温升tmaxr。
9、步骤6，运用三维建模软件ug建立多锥形摩擦副接触模型，将接触模型导入到abaqus有限元仿真软件中，根据步骤2中计算的热-力耦合边界条件进行参数设定，模拟求解不同工况下多锥形摩擦副的温度与形变。根据形变程度确定多锥形摩擦副的热失效临界温度tb。
10、步骤7，在执行换挡操作时，通过温度传感器和转速传感器测量环境油液温度to、多锥形摩擦片转速wf和钢片转速ws，并计算相对转速w。通过控制器控制液压元件对控制活塞施加压力，在加载压力的作用下活塞推动多锥形摩擦副完成接合过程；根据工况参数对应的预测模型计算多锥形摩擦片的实时最高温度tmax。
11、步骤8，在接合过程结束后，测量环境油液温度、摩擦片转速并记录冷却时间tc，下一次接合过程开始时，比较冷却时间tc和完全冷却时间tca。若冷却时间小于完全冷却时间，则根据多锥形摩擦副冷却散热模型分别计算多锥形摩擦片和钢片的平均温度作为摩擦副初始温度；否则，认为摩擦副初始温度为环境油液温度；
12、步骤9，将实时最高温度tmax与热失效临界温度tb进行比较，当实时最高温度超过预警温度tw时，进行驾驶人员提醒并对后续换挡行为进行控制；当实时最高温度超过安全温度tm时，限制自动换挡行为。
13、步骤10，根据一般情况下换挡过程的持续时间确定多锥形摩擦副的常规接合时间tn；当多锥形摩擦片最高温度tmax超过预警温度tw时，将摩擦副初始温度ti、环境油液温度和实时相对转速w代入最大温升预测模型数据库，得到最大温升与加载压力的对应关系。在需要进行换挡作业时，通过热失效临界温度tb与摩擦片实时最高温度的差值确定许用温升[tr]，根据许用温升[tr]和实时相对转速wf确定许用加载压力[fa]，并通过控制器控制加载压力fa不超过许用加载压力[fa]。
14、进一步地，步骤1中节点能量守恒方程如下：
15、ein+eg＝eout+est (式1)
16、其中，ein和eout分别为流入和流出节点的能量；eg为内热源产生的能量；est为节点内能。由式(1)中推导出的节点瞬态温度显示差分式与节点类型及其热边界条件相关。内部节点的瞬态温度可表示为：
17、
18、其中，t为节点温度；fo为傅里叶数；p为时间节点；m和n分别为水平和垂直方向上的空间节点。非本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多锥形摩擦副温度预测的AMT换挡过程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于换挡滑块磨损预测的AMT换挡过程控制方法，其特征在于：步骤1中节点能量守恒方程如下:
3.根据权利要求1所述的一种基于换挡滑块磨损预测的AMT换挡过程控制方法，其特征在于：步骤3中最高温度预测模型和最大温升预测模型如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于换挡滑块磨损预测的AMT换挡过程控制方法，其特征在于：步骤4中多锥形摩擦副冷却散热模型可表示如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于换挡滑块磨损预测的AMT换挡过程控制方法，其特征在于：步骤7中相对转速W的计算公式如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于换挡滑块磨损预测的AMT换挡过程控制方法，其特征在于：步骤9中预警温度Tw和安全温度Tm的计算公式如下：
7.根据权利要求1所述的一种基于换挡滑块磨损预测的AMT换挡过程控制方法，其特征在于：UG替换为Solidworks。
8.根据权利要求1所述的一种基于换挡滑块磨损预测的AMT换
9.根据权利要求1所述的一种基于换挡滑块磨损预测的AMT换挡过程控制方法，其特征在于：中心复合设计方法替换为Box-Behnken设计方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多锥形摩擦副温度预测的amt换挡过程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于换挡滑块磨损预测的amt换挡过程控制方法，其特征在于：步骤1中节点能量守恒方程如下:
3.根据权利要求1所述的一种基于换挡滑块磨损预测的amt换挡过程控制方法，其特征在于：步骤3中最高温度预测模型和最大温升预测模型如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于换挡滑块磨损预测的amt换挡过程控制方法，其特征在于：步骤4中多锥形摩擦副冷却散热模型可表示如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于换挡滑块磨损预测的amt换挡过程控制方法，其特征在于：步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘雨薇，孙园植，李淳，郭智蔷，陈昌辉，陈纪云，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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