拖拉机动力换挡变速器(PST-power-shifting transmission)是农业机械智能化研究的重要方向之一,其原理为控制湿式离合器切换以实现动力换挡。可以有效降低驾驶员操作复杂性,减轻驾驶员负担。变速器开发过程中主要问题为换挡过程控制策略,是近年农业机械热点研究方向。本文以东方红某部分动力换挡变速器为研究对象,首先分析PST原理及传动特性,对拖拉机传动系统建模分析;其次,完成动力换挡、换向控制策略的制定,最后建立换挡品质优化方法。主要工作如下:(1)介绍了PST换挡换向原理,分析了PST传动特性;建立了拖拉机传动系统的主要部件的动力学模型。根据台架试验数据,确定了发动机数值模型;根据湿式离合器各工作状态下转矩传递特性,建立了离合器动力学模型。最后,考虑到土壤阻力的复杂性,根据实验数据及经验值,建立了拖拉机作业工况、运输工况下的阻力模型。(2)将动力换挡分为单对离合器切换换挡与两对离合器切换换挡。首先,针对单对离合器切换换挡过程,深入分析了离合器切换之间转矩传递动力学方程,将换挡过程划分为五个阶段,搭建了换挡过程Matlab/simulink仿真平台。设计了转矩相与惯性相离合器、发动机控制策略;针对在转速变化过程中柴油机转矩变化范围大的特点,设计了接合离合器同步阶段油压控制策略,降低接合时转矩突变。其次,针对两对离合器切换换挡问题,确定了将换挡过程分为两个单对离合器切换控制过程,根据发动机转速变化要求,得到最优的离合器切换时序。以仿真平台为基础对单对离合器切换、两对离合器切换控制策略进行仿真验证,结果表明,控制策略可以较好完成要求。(3)深入分析了换向过程离合器切换各阶段转矩传递特性,将该过程同样分为五个阶段,建立了换向过程动力学模型,以此搭建了换向过程Matlab/simulink仿真平台。设计了转矩相、惯性相、离合器同步阶段的离合器油压、发动机转矩控制策略。在仿真平台上对换向过程控制策略进行验证,结果表明了控制策略的有效性。(4)根据拖拉机作业工况、运输工况要求,建立了作业工况、运输工况下的换挡评价体系。对控制策略中惯性相(升挡)、转矩相(降挡)中发动机PID控制参数、同步阶段自定参数进行寻优,以换挡品质评价指标为目标函数,采用NSGAII优化算法,建立了换挡品质优化方法。选取重负荷全油门1挡升2挡、4挡降3挡过程验证优化方法,仿真结果表明,优化后换挡品质较优化前有明显提升。