动力换挡变速器具有换挡过程功率流不中断以及自适应作业负载波动的特点,在提升农业生产效率方面相比传统手动机械变速器具有显著的优越性,因而具有可观的应用前景。深入研究动力换挡技术,为我国自主研发动力换挡变速器提供理论基础,是推进我国拖拉机变速器产业转型升级的现实需要。本文针对大马力拖拉机组合式变速器动力换挡控制过程、控制目标、控制方法以及控制元件工作特性进行了深入研究。研究内容如下:(1)分析组合式变速器三段变速机构串联传动的结构特点,解析了动力换挡工作过程,设计了与组合式变速器相匹配的电液控制系统液压回路,建立了拖拉机传动系统仿真模型。(2)进行动力换挡分相动力学分析,将动力换挡过程分为低挡转矩相,滑磨相和高挡转矩相,导出各相冲击度、滑磨功和输出转矩计算式,构建了动力换挡品质三因素评价体系。(3)在分析动力换挡品质关键影响因素的基础上,提出运用模式搜索算法优化动力换挡品质。联立离合器油压线性变化规律表达式、各相换挡品质评价指标计算式构建换挡品质多目标优化函数,采用加权系数法对多目标函数进行预处理,精确优化了离合器油压变化规律,有效改善了动力换挡品质。(4)为了减少动力换挡过程中离合器接合瞬间产生的轴向动载荷,设计了离合器活塞在空行程阶段的目标位移变化规律,实现了离合器位移跟踪控制,并提出一种减小离合器位移跟踪误差的优化方法,提高了离合器位移跟踪精度。(5)针对传统开关阀复位弹簧疲劳失效问题,设计了一种采用微电机驱动的新型开关阀,建立了新型开关阀动力学模型,研究了其动态特性和静态特性。新型开关阀通过丝杠自锁维持阀芯位置恒定,具有稳定的开关性能。