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（图纸+论文）轿车用机械式自动变速器操控机构设计（全套完整）

实现传动比的连续而无限的变化。具有效率高，不易打滑，油耗低，不需要工艺复杂造价昂贵的金属传动带。其关键技术是易发热，润滑油价昂贵，日产轿车已有应用。电控机械式自动变速器，是在传统固定轴式手动变速箱和干式离合器的基础上应用自动变速理论和先进的电子控制技术，通过电子控制单元控制电液执行机构实现车辆动力系统的自动操纵。汽车机械自动变速器由于原有的机械传动结构基本不变，因此具有传统齿轮变速器传动效率高成本低易于制造等优点，同时也具有操纵方便的自动变速功能，它主要在中低档乘用车与重型商用车上有市场。传感器故障传感器出现故障，会造成控制系统的混乱，对于离合器行程，油门开度及加速踏板位移等位移传感器故障主要通过给定工况及最大最小值比较来判断是否有故障，而对发动机转速输入轴转速及车速三个脉冲量主要通过三者的冗余关系来判断其中之是否出现故障执行机构故障执行机构故障主要发生在电机上，执行过程所产生的失步将导致离合器分离不彻底或接合不完全选换档不到位而挂不上档，需要对失步的产生进行补偿。故障发生时，应生成国际标准故障代码码供检修，同时提醒驾驶员注意。辅助功能爬行起步城市道路工况倒车或特殊工况，车辆慢起步，确保安全和舒适。巡航功能驾驶员无需踩踏板，系统通过对油门开度档位变换，使车辆按最佳燃油经济性或最佳动力性按设定的车速行驶。驱动防滑车辆在附着系数低的冰雪或湿滑路面起步或加速时，系统可通过对离合器油门和档位变化来控制输出轴转矩来控制牵引力，以达到防滑控制的目的，提高车辆的操纵性稳定性和安全性。显示功能包括故障显示和档位显示，故障显示可把故障情况反映给驾驶员，以便及时采取措施排除故障，档位显示防止驾驶员档位误操作。系统具有串口，可将车辆运行状态通过串口上传上位机系统，进行车辆状态显示及数据分析。的关键技术在电电式系统中，执行电动机为步进电机或直流电动机，电机控制性能的好坏直接决定系统的性能。控制系统中，除要求电动机应具有快速准确跟踪指令信号的能力，还应考虑电动机与被控对象间的机械连接系统非线性时变性等对电机控制性能的影响。电机控制策略是系统的关键技术之。此外，电控单元中对电机控制的软硬件设计，直接影响电机控制性能，也是系统开发的主要研究内容。离合器的起步控制离合器起步控制技术离合器起步控制是的难点。车辆由于取消了离合器踏板，司机意图只能通过加速踏板表达，起步工况因车辆载荷路面状况及驾驶员意图等因素变化多样。起步过程中离合器与发动机需要协调配合，离合器模型本身存在着非线性时变滞后等问题，使动力传动系统的控制，尤其是干式离合器和发动机的配合控制非常复杂，不同的环境条件不同的车辆状况及不同的驾驶习惯和操纵意图，要求采用不同的控制策略。在起步和换档过程中，离合器要自动分离和接合，接合过快会造成严重冲击，影响舒适性和传动系寿命，甚至造成发动机熄火接合过慢，由于离合器滑摩时间过长，温度急剧上升，会加速摩擦副的磨损，也影响车辆的动力性。所有这些都使离合器控制问题复杂化。为保证离合器的控制性能，国内外进行了长期的研究，结果表明接合规律由人车环境共同确定。年对发动机转速与油门开度离合器传递扭矩与其行程的关系进行了理论分析，建议以发动机转速或油门开度作为离合器接合过程的控制参数，对此进行了试验研究。施利克和年上市的采用并发展了这种思想，控制策略被细分成爬行控制和正常控制两种模式。但是试验表明仅仅根据发动机的信息确定的接合规律不能满足乘员对舒适性的要求。等增加信息采集量，以油门开度发动机转速离合器从动片转速离合器行程作为控制参数，利用发动机与离合器从动片的转速差和油门开度信号控制离合器的接合过程，同时以离合器行程或传递扭矩构成闭环控制，这是目前非常有影响的控制方案。离与接合的。在离合器接合过程中，不仅要控制离合器的行程，还要控制离合器的接合速度。在刹车起步及换档工况开始阶段需要以定速度分离离合器达到及时切断动力传递的目的，在上述工况结束阶段要平稳地接合离合器，均匀增加离合器传递动力的摩擦力矩，使传动系和车辆不至于产生过大冲击度和摩擦功。离合器的控制包括完全分离半接合滑摩完全接合三个状态。选换档控制选换档控制是通过控制两个电机完成变速器传动比的转换。选档和换档控制有严格的时序要求，即只有选档到位后才可进行换档操作。换档控制时间与换档力和主被动齿轮转速差大小有关，换档力越大换档时间越小，转速差越大换档时间越长。换档引起动力中断的时间与换档冲击往往是矛盾的，要快速平稳地实现换档，变速器的选换档控制需要与发动机控制和离合器控制进行协调配合。系统应能够根据发动机负荷和车速等情况自动变换传动比，使汽车获得良好的动力性和燃料经济性。发动机控制正常行驶时通过油门执行机构控制油门开度跟踪驾驶员踩下的加速踏板位移，实现油门跟踪控制。换档过程中通过油门控制发动机的输出转速和扭矩，上换档时降低发动机转速而下换档时调高发动机转速使其与离合器从动盘转速致，防止离合器控制和油门控制的不协调和时序错误使动力中断过程中发动机转速过高造成的燃料浪费和噪音，同时保证很小的离合器主从动片转速差，减少离合器接合磨损和造成换档冲击。起步过程中通过油门控制发动机的输出扭矩和转速，保证车辆按驾驶员的要求平稳起步。安全功能起动禁止如果变速器啮合车辆不在空档位置，这时需要通过控制起动电机禁止发动机起动，避免车辆前冲，造成人员或车辆的损伤，同时防止起动电机超负荷工作，影响其寿命。倒档安全手柄在倒档位置时，要求控制变速器挂倒档，要判断车速是否为零，如不为零则暂时停止执行挂倒档的操作，以免造成变速箱齿轮打齿对变速箱产生磨损，以及如果挂不上档，对行车效率和安全也会产生影响。另外，为了防止驾驶员误操作，即使车速为零，如果轴转速太高，也不执行挂倒档的操作。转速差过高禁止同步在变速器主从动齿轮同步过程中，如果主从动齿轮转速差过高，为保证同步器使用寿命，防止过大的换档冲击，要禁止执行同步操作，待转速差降到允许的设定值范围内方可同步。转速差过大限制离合器接合行程在换档过程的动力恢复阶段，协调控制发动机转速和离合器行程，为了防止发动机转速变化率过大造成的换档冲击，在离合器主从动盘转速差过大时限制离合器的接合行程，但滑摩功和冲击度是相对的，所以这种控制方案要以适当牺牲离合器滑摩功为代价。熄火延时当驾驶员关钥匙熄火后，要通过延时电路继续向供电，防止在未摘空档的情况下，由突然断电引起的离合器快速接合而造成的冲击，以及对人或车造成的伤害另外也给驾驶员定时间，在熄火后发现未摘空档时以便及时摘档。防止熄火在刹车和减速工况，通过发动机转速和转速变化率来判定发动机是否可能熄火，当发动机熄火的判定条件满足时，就快速分离离合器，及时切断离合器的动力传递，防止发动机熄火。坡道起步防止车辆在坡道上起步时出现倒溜而造成的安全隐患，安装坡上起步装置或通过发动机离合器的联合控制，实现坡道安全平稳起步。应急功能在故障时，车辆可以安全模式行驶，使驾驶员将车辆开往修理厂维修。诊断功能离合器磨损由于起步换档过程中要靠离合器的滑摩来平稳传递动力，而干式离合器不可避免地要造成磨损，离合器磨损后如不及时诊断并补偿会直接影响起步换档品质，所以要有离合器磨损自诊断和磨损补偿功能。凑，并且系统工作所消耗的功率不大。所以的换档操纵机构的设计和优化则大大改善了变速器制造的经济性和结构的简单紧凑性。本文的研究内容是针对于自动换档执行机构，主要包括以下两个方面在综合研究了国内外尤其是国外各种驱动形式的的发展情况的基础上设计出电控电动离合器执行机构，对其离合器执行机构进行设计计算，其中包括电动机的选择，螺杆螺母杆件箱体等零部件的设计，并对其强度进行校核。对选档换档执行机构进行设计，其中包括电动机的选择，齿轮齿条轴箱体等零部件的设计，并对其强度进行校核。计算整个换档所用的时间，包括离合器的分离和结合，换档从个档块退回空档，选档后在挂上到另个档的整个过程所用的时间计算，并与实际使用中所需的时间对比。其中，本文的流程图如图.所示图.本文工作流程图.本章小结本章通过介绍三种自动变速器的各种技术情况，通过对比后得出自动变速器具有传动的效率高成本低结构简单易制造等的优点。另外还介绍了变速器在国外的发展历史和发展状况及其发展趋势，这说明自动变速器未来在国外或在国内的发展潜力很大。由于技术适合于我国国情，所以的研究对我国未来的汽车电子化发展有重大的意义。本章末还提出了本文的主要工作是对轿车用执行机构进行设计，并列出了本文的设计流程图。第章的关键控制技术.的原理结构与分类的原理电控自动变速器是在手动变速器基础之上增加相应的机电装置实现自动换档功能的机械式变速器。自动操纵机构由换档杆装置节气门控制装置离合器操纵装置选换档操纵装置电控单元显示单元线束和插接件等部分组成。电控单元依据采集的加速踏板位置发动机转速车速离合器行程选换档行程等数据进行计算分析，指令电子节气门离合器及选换档操纵机构完成换档动作。换档过程中模拟优秀驾驶员的操作从而确保汽车起步平稳换档平顺制动不熄火，使驾驶过程简捷轻松自如。其基本思想是根据驾驶员的意图加速踏板制动踏板选择器开关等和车辆的状态发动机转速输入轴转速车速档位，依据适当的控制规律换档规律离合器接合规律等，借助相应的执行机构电子油门离合器执行机构选换档执行机构，对车辆的动力传动系发动机离合器和变速器进行联合控制。如图.所示。图.控制原理图的结构是种机电液体化的产品，该系统主要由以下四部分组成被控对象包括发动机离合器和变速器。执行机构包括步进电机电磁阀液压缸离合器动作缸和选换档油缸等。传感器包括速度传感器发动机转速传感器输入轴转速传感器车速传感器油门踏板位置传感器油门开度传感器档位传感器离合器位置传感器等。电控单元包括接口等硬件及软件。发动机离合器变速箱是的主要控制对象，其中发动机的特性是制定合理的燃料经济性动力性换档规律的依据，也是实现最佳起步换档控制的保证离合器的扭矩传递特性是离合器最佳接合规律的基础。另外离合器的些其它特性如磨损特性又将影响离合器的控制过程变速器与相关的特性主要是各个档位的传动比和同步器的同步摩擦扭矩，它们对换档品质会产生影响。的分类目前，按照执行机构动力源的不轿车,机械式,自动变速器,操控,机构,设计,毕业设计,全套,图纸目录第章绪论.课题研究背景.自动变速器的分类.变速器发展历程及现状技术在国外的发展历史的发展现状的发展趋势.本文的主要工作.本章小结第章的关键控制技术.的原理结构与分类的原理的结构的分类.系统功能和关键技术的系统功能的关键技术.本章小结第章电动离合器操控机构的设计.电动离合器执行机构的方案选择.电机的选型.电动离合器操控机构各零件的设计螺杆的设计螺杆的结构设计螺杆轴承的计算螺母的结构设计助力弹簧的设计拉杆的设计转臂的设计.计算离合器分离时间.本章小结第章选档换档机构的设计.选档换档方案的选择.选档机构的设计选档电机的选用选档齿轮的设计选档齿条的设计.换档机构的设计换档电机的选用换档轴的设计换档块的设计联轴器的设计.选换档所用时间的计算.变速器整个换档的时间计算.本章小结第章全文总结.主要工作内容.研究展望参考文献致谢附录第章绪论.课题研究背景随着时代的发展，汽车电子技术也越来越先进。汽车电子技术是汽车技术与电子技术相结合的产物。随着汽车工业与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛。汽车电子化的程度也越来越高，汽车正由单纯的机械产品向高级的机电体化产品方向发展，成为所谓的“电子汽车”。电子技术在汽车上的应用，主要是围绕汽车各个重要部件，解决其自动化控制问题研究电控系统的输入部分传感器系统与采样环节输出部分执行机构与驱动实现以及控制单元控