轿车用机械式自动变速器操控机构设计摘要况道路环境和驾驶员意图的能力。为使换档控制能适应道路环境变化和不同的驾驶意图，很多学者进行了这方面的研究。如采用车速节气门开度发动机转速和档位为控制参数，归纳出控制规则，模仿熟练驾驶员的操作以改善自动换档性能。申水文引入坡道和弯道等环境信息和模糊推理技术，在线修正二参数换档规律，以实现在坡道弯道等特殊环境条件下按驾驶员意图正确换档。由于换档过程是在切断动力的条件下进行的，因此要求换档时间尽可能短，以减少动力损失。而切断动力和恢复动力的过程均会造成冲击，冲击的强度又随这两个过程时间的缩短而增加，因此既要缩短换档时间，又要减少换档冲击，这对换档控制提出了更高要求。最佳档位决策除与车辆工况参数有关外，还受到路面环境驾驶意图等的影响，存在着时变变结构及非线性等特点。制定适应性强换档性能优越的智能换档策略，是技术研究和发展的重要方向，也是当前的大技术难题。发动机控制技术由于自身的结构特点，在换档时必须切断动力。换档前后传动系统传动比发生了突变，在动力切断后再次接合时，必然会产生冲击。车辆在起步时，离合器从动盘的转速开始时为零，主从动盘的转速差最大，离合器接合时必然产生车辆的冲击和离合器的磨损，必须通过对离合器接合速度及发动机转速的协调控制，使车辆冲击和离合器磨损均能达到满意的效果，所以发动机控制是提高电控机械自动变速换档品质，改善车辆起步及行驶平稳性和延长离合器使用寿命的关键。在系统中，发动机和离合器及变速器之间存在着相互关联相互影响，必须对各子系统进行协调配合控制，这也是系统的核心技术。.本章小结本章主要是介绍了变速器的工作原理和的三种分类电控气动电控液动电控电动，其中电控电动有着控制系统的结构简单，重量轻，成本低，控制方法上简单等的有点，所以电控电动的发展潜力较大。另外本章还介绍了的系统功能和的关键控制技术。其中控制系统的功能设计主要考虑了四个方面基本功能安全功能诊断功能和辅助功能。以的基本功能为主，离合器控制，选换档控制，发动机控制为的关键控制技术。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动离合器是将原有的由人控制的离合器改由电子控制，模仿经验丰富的驾驶员来对离合器进行分离与接合。它是在传统的离合器上并联上套由电机驱动的执行机构。总的来说，离合器执行机构需要完成两个任务。方面，将作为动力源的电机所带来的旋转运动通过定的传动方式转化为直线运动另方面，由于离合器分离时需要较大的驱动力，普通的电机无法直接驱动，因此，执行机构还需要增大驱动力，即采取定的传动比以增大执行机构的驱动力。下面列出了目前常见的三种驱动方式。齿轮传动。齿轮传动可以采用单级或多级传动以实现较大范围的传动比，从而达到离合器分离所需要的驱动力要求。但是汽车在起步和行驶过程中，有时离合器的位置需要保持固定，对于齿轮传动来说，离合器位置的保持需要靠电动机供电来维持，增加了电能损耗，而且实现起来比较困难，并且齿轮传动的结构尺寸比较大，不利于加装。蜗轮蜗杆传动。蜗轮蜗杆传动具有传动比大结构紧凑传动平稳，噪声小和自锁性等优点。但是在传动时，蜗轮与蜗杆啮合齿面间存在比较大的相对滑动速度，磨损量很大，传动效率较低。另外蜗轮蜗杆常使用的是有色金属，对有色金属的消耗量较大。螺旋传动。电动机带螺杆旋转，然后由螺杆带动螺母旋转并沿螺杆轴向运动，这样螺母将旋转运动变成直线运动以拉紧和松开拉索，这样便使离合器得以分离和结合。采用螺旋传动主要有以下几个优点。具有定的传动比，因此可以增加电机传递的转矩。当离合器需要保持在定位置时，螺旋传动可以实现反向自锁，从而很容易使离合器固定在定的位置。根据上面的讨论，本系统采用螺旋传动驱动形式。查阅桑塔纳轿车的有关离合器方面的参数离合器所需的最大分离力为，其中分离轴承的分离行程为，而分离轴承与离合器分离指之间的自由行程为。根据其参数设计出种轿车用的电动离合器的操作机构，对该机构的要求是在满足提供足够的分离力的情况下电机功率应该尽量小，机构能在.之内分离离合器。离合器的操作机构简图如下图.电动机螺杆螺母助力弹簧拉杆分离杠杆分离轴承离合器图.离合器操控机构原理图工作原理电动机工作，带动螺杆转动，螺杆的旋转运功转换成套在螺杆上的螺母的向右的直线运动。螺母拉动拉杆向右移动，拉杆拉动分离杠杆绕其支点逆时针转过个角度后推动分离轴承做向左的轴向移动，从而使离合器分离。电机的反转则使离合器结合。.电机的选型分离离合器所需的最大推力为，其中分离的有效行程是，要求分离的有效行程所需时间为.，则计算出分离离合器的最大功率。根据分离离合器所需的功率以及功率余量选取电机。选取型号的直流电机，参数表.表.离合器直流电机的参数额定电压额定电流额定功率额定转速额定转矩电动离合器操控机构各零件的设计螺杆的设计螺杆驱动力的计算由于要求离合器螺杆能双向传力，且能使螺旋副自锁，效率不能太低，加工容易，所以选用梯形螺纹。离合器操作机构采用的螺旋副传动方式为螺杠转动．螺母移动，其受力方式如图.所示，即螺母承受轴向力，对应的螺杠驱动力矩为。图.螺旋副受力图在轴向载荷的作用下，丝杆中径的处的圆周力为其中为螺纹升角为当量摩擦角，若用代入上式，则有为螺纹导程，为丝杆的传动效率，则有丝杆轴向负荷与输入转矩的关系螺母的移动速度与螺杆转速的关系为。设计分离杠杆的比值为，其中为拉杆端，所以分离离合器拉杆端所需的最大拉力为。为了能满足分离离合器在.内实现，则要求螺母的移动速度为为分离杠杆的杠杆比轿车用机械式自动变速器操控机构设计摘要决这些技术难题，例如模糊控制神经网络控制等，这是自动变速技术的重要研究方向。近几年来，国外直在研究将智能控制理论中的模糊控制和人工神经网络控制技术应用到汽车工业中，并且在该领域的些方面已有成功应用的实例。针对各种自动变速器使用中出现的问题和人们对车辆性能要求的提高，人们也在探索采用新的检测和控制技术来改善的性能，致力于开发具有智能的自动变速器。主要发展趋势有综合实施对发动机扭矩转速和离合器接合速度的控制，完成车辆的起步和换档。由于装有的车辆起步和换档时发动机转速和变速器输入轴转速之间存在很大的转速差，只有实施联合协调发动机离合器和变速器的综合控制才能达到冲击度与滑磨功之间的最佳平衡。采用模糊神经网络控制技术进行车辆档位决策。采用模糊控制技术来增强对驾驶员意图和路况车况的适应性，神经网络用于学习优秀驾驶员的换档数据，获得更“似人”的换档规律。对各执行机构进行优化设计和控制发动机油门和离合器执行机构般由机电液系统构成，具有难于建模的复杂非线性，基于简化线性模型的控制方法不能满足精度和鲁棒性要求，采用模糊和神经网络控制技术成为提高控制品质的重点研究方向。.本文的主要工作系统是在传统手动的固定轴式变速器和干式离合器的基础上,应用自动变速理论,由电控单元控制执行机构实现车辆起步换档自动操纵。随着电机技术的不断改进,电动式成为自动变速器的个开发热点。由于现代轿车的发展趋向于经济化高速化简单紧凑化，所以对于轿车用的机械式自动变速器来说，电控电动式的自动换档机构更适合。而电控电动式的自动换档机构的机械部分则是要设计得更加巧妙，实用，可靠，简单紧凑。由于是电机作为动力源驱动离合器，选换档机构工作，电机的功率和转矩都不大，所以该自动变速机构必须设计出减速增扭和反映灵敏等特性，并且机构必须工作可靠，寿命较长。全电动式的的机械换档部分主要是由各种连杆各种减速齿轮齿条蜗轮蜗杆凸轮等简单的机械传动副组成。因此这就使得该换档机构较电控液压电控气压的操纵机构简单紧凑，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同，可分为电控气动，电控液动和电控电动三种类型。电控气动电控气动选换档系统的执行机构采用气压驱动。它的应用范围不广，对于般车辆，由于没有气动装置，所以很少采用，只有在装有气压系统的大型客车或重型车辆中使用。电控液动电控液动的选换档系统则是用液压方式驱动其执行机构，它具有能容量大操作简便易于实现安全保护有定的吸振与吸收冲击的能力以及便于空间布置等优点。但是在利用高速开关阀控制离合器的系统中，它的执行机构的工作受温度变化的影响较大。当温度变化时，离合器