【正文】 步器結(jié)構(gòu)簡圖。通過鎖止面對摩擦面加壓，在摩擦力矩作用下使接合套與空轉(zhuǎn)齒輪同步。國外汽車制造商對其可靠性進(jìn)行了較詳細(xì)的 壽命試驗(yàn)研究。 目前我國一些研究機(jī)構(gòu)開展了汽車變速箱同步器試驗(yàn)系統(tǒng)的理論研究和 試驗(yàn)研究。驅(qū)動部分主要有液壓或氣壓兩種執(zhí)行方式。但是氣壓傳動系統(tǒng)的工作壓力低，因此氣壓傳動裝置的推力不易過大；因?yàn)楣ぷ鹘橘|(zhì)空氣的可壓縮性大，穩(wěn)定性差，給系統(tǒng)的位置和速度控制精度帶來很大影響?，F(xiàn)在越來越多的采用計算 機(jī)測控系統(tǒng)。而后再現(xiàn)濃縮后的應(yīng)力時間歷程，進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。但是試驗(yàn)得到的是一組不完全的壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)。但是由于汽車的行駛是一個復(fù)雜的過程，要在單個總成試驗(yàn)臺模擬被試件在實(shí)際行駛時的工況是十分困難的。 1991 年，大眾公司開始研制模擬汽車行駛工況的傳動系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺，這種試驗(yàn)臺能模擬汽車的各種行駛工況，進(jìn)行試驗(yàn)，并能同時進(jìn)行變速器、離合器、傳動軸、后橋的壽命試驗(yàn)。 汽車變速箱同步器試驗(yàn)系統(tǒng)是汽車 傳動系統(tǒng)中試驗(yàn)內(nèi)容最多、技術(shù)難度最大的試驗(yàn)設(shè)備之一，這一點(diǎn)在汽車行業(yè)已達(dá)成共識。故此需要由傳動系統(tǒng)通過改變傳動比，調(diào)節(jié)輸出到傳動軸的扭 矩和轉(zhuǎn)速，適應(yīng)所需驅(qū)動力及速度變化的需求。 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 7 圖 裝有活塞式內(nèi)燃機(jī)和三擋變速器 的車輛 與裝有等功率發(fā)動機(jī)車輛的動力性 自動變速技術(shù)的產(chǎn)生 采用手動變速器的車輛需要通過駕駛員的操作改變傳動比，使車輛適應(yīng)行駛條件。 隨著變速理論的不斷進(jìn)步，在車輛整體綜合性能不斷提高的同時，換擋策略越來越復(fù)雜，完全由駕駛員按照換擋策略換擋已經(jīng)不可能。 (2) 電控機(jī)械式自動變速器 電控機(jī)械式自動變速器是在原有機(jī)械變速器基本結(jié)構(gòu)不變的情況下，通過加裝微機(jī)控制的自動操縱機(jī)構(gòu)，取代原來由駕駛員人工完成的離合器分離與接合、摘擋與掛擋以及發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速同步調(diào)節(jié)等操作，最終實(shí)現(xiàn)換擋過程的操縱自動化。在船 舶工業(yè)應(yīng)用液力自動變速器的過程中，人們認(rèn)識到液力變矩器具有的一些特性：如渦輪轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷自動變化，緩沖及減振等，這些特點(diǎn)對于陸地行駛的車輛來說是極為理想和重要的性能。 迄今為止，液力自動變速器是發(fā)展最為成熟的自動變速器。 從 50 年代起，裝備液力自動變速器的轎車開始增多，但當(dāng)時自動變速器的效率明顯低于機(jī)械變速器，使得裝備自動變速器的車輛存在燃油經(jīng)濟(jì)性較差的問題；同時，自動變速器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高，從而限制了它的發(fā)展。 80 年代則采取增加行星齒輪變速器擋位的方法以及使用電子控制。城市大客車的裝車率，在美國大體上是 100%，西歐是 95%。它以其傳動效率高、成本低和易于制造等優(yōu)點(diǎn)在自動變速器家族中占有重要的位置。首先是半自動的 SAMT 階段。 世界上第一種全自動電控機(jī)械式自動變速器是 1984年五十鈴公司投放市場的NAVI5，同時期出現(xiàn)的還有日本 Nissan、 Hino 和美國 Eaton 的全自動變速系統(tǒng)。在幾種自動變速器中， AMT 的性能價格比最高。 早期的機(jī)械無級變速器是通過兩個錐體改變接觸半徑來實(shí)現(xiàn)傳動比連續(xù)變化的，但由于接觸部分 擠壓應(yīng)力太高，難以進(jìn)入實(shí)用化。這種結(jié)構(gòu)使變速器的傳動比得到了明顯的提高，從而具備了在車輛上廣泛使用的前提條件。九十年代， VDT 公司研制成功了傳動力矩大、性能更佳的第二代 CVT變速器。特別指出的是：美國福特公司在1997 年有了歷史性的突破，生產(chǎn)出可用于大扭矩、排量高達(dá) 3． 8L（扭矩為 ）V6 柴油機(jī)的 CVT，并成功安裝于 Winstar minivan 車輛上。但是，從成本、制造的可行性等方面考慮，過多的擋位反而會使這種自動變速器的性能 /價格比下降。在這種情況下，人工手動以及機(jī)械式的自動是不能勝任的，控制單元的電子化、計算機(jī)化是十分必要的。目前，壓緊油壓通常采用響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)精度高的電液比例閥或高速電磁閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。 實(shí)現(xiàn)車輛自動變速的意義 （ 1） 自動變速器消除了駕駛員換擋技術(shù)的差異性 車輛性能的優(yōu)勢除與其自身的結(jié)構(gòu)有關(guān)外 ,還取決于正確的控制和操縱。 （ 2） 自動變速提供了良好的傳動比轉(zhuǎn)換性能 無級自動變速可以消除或減弱動力傳動中的動載；而有級自動變速，由于它能自動同步換擋、離合器可按最佳結(jié)合規(guī)律結(jié)合，也避免了手動換擋粗暴所產(chǎn)生的沖擊與動載，這對于地形復(fù)雜、路面惡劣的現(xiàn)場作業(yè)或越野行駛時的工程車輛、自卸車輛以及軍用車輛都特別重要。據(jù)統(tǒng)計：城市大客車平均每分鐘換擋 3～ 5 次，駕駛員就要連續(xù)完成 20～ 30 個手腳協(xié)調(diào)動作。自動換擋規(guī)律是自動變速系統(tǒng)判斷當(dāng)前應(yīng)處擋位或升、降擋的依據(jù)。其特點(diǎn)是：換擋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡單，但是不論油門開度如何，換擋點(diǎn)、換擋延遲的 大小都不變，不能實(shí)現(xiàn)駕駛員可干預(yù)的換擋控長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 12 制，也難于兼顧動力性與經(jīng)濟(jì)性的要求。因此，目前世界上的自動換擋操縱系統(tǒng)幾乎都是采用兩參數(shù)換擋規(guī)律。大油門降擋時的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速必須 降得很低，功率利用差。其特點(diǎn)是便于在不同油門下獲得不同的車輛性能，小油門時舒適、穩(wěn)定 、污染?。恢杏烷T時經(jīng)濟(jì)性好；大油門時動力性好。 （ 1）最佳動力性換擋規(guī)律：所謂最佳動力性換擋是指在同一油門開度下兩擋長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 14 加速度曲線的交點(diǎn)處換擋。其優(yōu)點(diǎn)是如果當(dāng)車輛的實(shí)際行駛環(huán)境和車輛行駛狀態(tài)與求解最優(yōu)換擋規(guī)律的實(shí)驗(yàn)條件相近時，傳統(tǒng)的換擋規(guī)律給出的是某一指標(biāo)最優(yōu)的擋位，如最佳燃料經(jīng)濟(jì)性、最佳動力性等。 (2）針對力及扭矩、轉(zhuǎn)速、位移、等參數(shù)，試驗(yàn)臺可分別對以上參數(shù)進(jìn)行檢測。 200mm。 （ 1）機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 其中包括機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)及其它部分設(shè)計的制定。通過手動操作可實(shí)現(xiàn)同步器的換檔過程；也可利用驅(qū)動系統(tǒng)來自動換擋，模擬人手對同步器進(jìn)行的換檔過程。在進(jìn)行同步器性能試驗(yàn)，測量試驗(yàn)中的各項(xiàng)參數(shù)時，一般采用手動方式操作試驗(yàn)臺。如圖 換檔機(jī)構(gòu)基本構(gòu)成所示。列數(shù) 179。含有六個檔位 ,結(jié)構(gòu)如圖 所示。當(dāng)操縱桿從中間位置BD 掛到檔位 AD時，位移傳感器測量到位移值 測m ，操縱桿移動弦長 AB 。以此為計算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理提供了依據(jù)。 圖 換檔機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動 驅(qū)動系統(tǒng)的工作原理 同氣動系統(tǒng)比較，采用電氣系統(tǒng)具有機(jī)構(gòu)簡單，機(jī)械強(qiáng)度高，傳動平穩(wěn)，易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，驅(qū)動力大等特點(diǎn)。該系統(tǒng)采用位置閉環(huán)控制，由微機(jī)給定脈沖數(shù)值，經(jīng) D/A 變換、伺服放大后，控制電機(jī)運(yùn)動，同時不斷的與位移傳感器測到的電壓值相比較，若不相等則有電壓輸出，該電壓經(jīng)調(diào)制、放大解調(diào)后驅(qū)動電機(jī)。 三相 四相（兩相） 五相 圖 接線方式 重要參數(shù)的確定 （ 1）步進(jìn)電機(jī)啟動力矩的計算： 根據(jù)能量守恒原理，電機(jī)所做的功 與載力作的功有如下關(guān)系： ? ?? ???? ?? b zspq FGFT 236 ??? (N) 式中： P? —— 脈沖當(dāng)量 (mm/step)； sF —— 運(yùn)動方向的力（ N）； ? —— 摩擦系數(shù)； ZF —— 垂直方向的力（ N）； G —— 工作臺重量（ N）； 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 23 ? —— 總機(jī)械效率。 對 材 料 為 鋼 的實(shí) 心 軸 ， 齒輪 ， 絲 杠 等圓 柱 零 件轉(zhuǎn) 動 慣 量 按下 式 計 算 : 34 ??? LDJ 其中： D=m179。 m=40mm=4cm 1J = （ ） 2L =2179。 179。 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 25 3 電氣系統(tǒng)設(shè)計 換檔機(jī)構(gòu)，要求換檔過程中檢測選檔位移、換檔位移、選檔力、換檔 力。 8031 的 P0連接到址鎖存器的輸入端和 2764 的數(shù)據(jù)線 D0D7 上， 8031 通過十六位的地址線能對外部 64K 字節(jié)程序存儲器 和 64K 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器尋址，因?yàn)槌绦虼鎯ζ?EPROM 用 8031 的 PSEN 信號選通，而數(shù)據(jù)存儲器 RAM 用 8031 的讀信號 RD和寫信號 WR 選通的 ，在 CPU 取指令周期， P2 口和 P0口輸出的是程序計數(shù)器 PC 的值， 8031的外部程序選通信號 PSEN，在 ALE 返回電平后發(fā)生負(fù)跳變，選通外部程序存儲器，由地址線 AB015 確定外部 EPROM 中指令字節(jié)傳送到 P0口供 CPU 讀取，讀寫信號線 WR、RO 始終為高電平，即 RAM 數(shù)據(jù)存儲器不會被 選通，而在 8031 訪問外部 RAM 數(shù)據(jù)存儲器的周期內(nèi)，認(rèn)得（或 WR）發(fā)生負(fù)跳變，程序選通信號， PSEN 始終為高電平， CPU只和外部 RAM 傳送數(shù)據(jù)， EPROM 沒有被選通。 AD0～ AD7:三態(tài)地址 /數(shù)據(jù)總線，在 ALE 的下降沿把 8 位地址鎖存于內(nèi)部地址鎖存器，地址可代 RAM 或輸入 /輸出用，由 IO/M 信號的極性而定， 8位數(shù)據(jù)的流向取決于 RD 或 WR 信號的狀態(tài)。 （ 6） WR:寫信號線，低電平有效，當(dāng)片選信號和 WR信號有效時， AD0～ AD7 上的數(shù)據(jù)將根據(jù) IO/M 極性寫入 RAM 或 I/O 口。 （ 10） INT:定時 /計數(shù)器輸入信號線，定時 /計數(shù)器的時鐘由此線輸入。 A/D 轉(zhuǎn)換器 選用 AD574 型號的轉(zhuǎn)換器。由于 AD574 片內(nèi)包含高精度的參考電壓源和時鐘電路，使它在不需要任何外部電路和時鐘信號的情況下完成一切 A/D轉(zhuǎn)換功能，應(yīng)用非常方便。數(shù)字芯片則包括高性能比較器、逐次比較邏輯寄存器、時鐘電路、邏輯控制電路以及三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器等。 (4).AD574 有兩個模擬輸入端，分別用于不同的電壓范圍。 (8).低功耗：典型功耗為 mW390 。 （ 2）電阻應(yīng)變片的工作原理 工作時 ，將應(yīng)變片用粘合劑粘貼在彈性體上，彈性體受外力作用變形所產(chǎn)生的應(yīng)變就會傳遞到應(yīng)變片上，從而使應(yīng)變片電阻值發(fā)生變化，通過測量阻值的變化，就能得知外界被測量的大小。補(bǔ)償電路為在測量用應(yīng)變片相鄰橋臂上，接一個完全相同的應(yīng)變片稱為補(bǔ)償片，并把它們放在相同的溫長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 29 度場內(nèi)，當(dāng)溫度變化使測量片電阻變化時，補(bǔ)償片電阻也發(fā)生同樣變化，用補(bǔ)償片溫 度效應(yīng)來抵消測量片溫度效應(yīng)。 通過電阻應(yīng)變片式壓力傳感器傳出的微小電壓再經(jīng)過放大和濾波，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送入計算機(jī)中。 控制系統(tǒng)設(shè)計 主機(jī)發(fā)出給定信號，通過選用的 PC1232K 系列高性能價 格比 12 位 32 通道110KHz D/A 轉(zhuǎn)換板的兩個通道實(shí)現(xiàn) D/A 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的模擬信號經(jīng)過放大器的適當(dāng)放大后，才能驅(qū)動伺服系統(tǒng)中的電磁元件，使得兩個步進(jìn)電機(jī)帶動操縱桿運(yùn)動。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 HB305S 三相混合式步進(jìn)電機(jī)正弦波細(xì)分驅(qū)動器 (1) 特點(diǎn) 1） AC24～ 40V 或 DC36～ 56V 電源供電 ； 2） 最大 5A 相電流輸出 ； 3） 采用交流伺服電機(jī)的電流控制方式，精確正弦電流輸出，使步進(jìn)電機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行性能指標(biāo)接近交流伺服電機(jī) ； 4） 驅(qū)動器性能對電機(jī)的依賴性極小，不同參數(shù)電機(jī)均可獲得優(yōu)異性能 ； 5） 具備多種細(xì)分模式，特殊細(xì)分要求可定制 ； 6） 具備脫機(jī)（ FREE）控制信號 ； 7） 電機(jī)位置停電記憶 ； 8） 靜止時自動半電流鎖定 ； 9） 輸入輸出信號光電隔離 ； (2) 適配電機(jī) 5 70、 8 90BF 系列三相混合式步進(jìn)電機(jī) (3)硬件連接 硬件連接圖如圖 所示 脈沖 伺服 驅(qū)動器 力 傳感器 變送器 A/D 工 控 機(jī) 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 31 圖 硬件接口電路 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 32 （ 7） 安裝尺寸 安裝尺寸如圖 所示。例如在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)中，設(shè)置從 3 檔位到4 檔位切換 5000 次后，再從 4 檔位切換到 5 檔位，運(yùn)行 1000 次。 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器內(nèi)部有一個 n 位寄存器、一個 n 位 D/A 轉(zhuǎn)換器、一個比較器和一個控制電路等組成。 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 33 曲線運(yùn)動 圖 換檔機(jī)構(gòu)控制流程圖 A/D 轉(zhuǎn)換控制程序模塊 A/D 轉(zhuǎn)換氣是一種能把輸入模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的電子器件，廣泛用于單片機(jī)對被控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。這里控制程序的流程圖