【正文】 (321) 車(chē)速與行星架轉(zhuǎn)速的關(guān)系為 : irnv j? (322) 由于汽車(chē)在換擋過(guò)程中的阻力變化很小，因此由式 (319)(322)可得換擋過(guò)程中汽車(chē)的行駛方程為 : dtdvmm g fDvitr iBir ii ?? ?????? ))2( )1(()1( 2221222120210 （ 323） 由式 (323)可知，在整車(chē)參數(shù)給定的情況下，電動(dòng)汽車(chē)在換擋過(guò)程中車(chē)速的中南林業(yè)科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車(chē)離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 26 變化只與離心式離合器特性曲線參數(shù)有關(guān)，因此離心式離合器的特性曲線參數(shù)是影響換擋過(guò)程中車(chē)速變化的主要因素。 (3)以二擋行駛時(shí) 汽車(chē)以二擋行駛時(shí)，離心式離合器主從動(dòng)盤(pán)完全結(jié)合，二者同速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)盤(pán)帶動(dòng)太陽(yáng)輪與電機(jī)同轉(zhuǎn)速，即 : jdt nnn ?? (326) 對(duì)于行星齒輪機(jī)構(gòu)，若使任何兩個(gè)元件連成一體轉(zhuǎn)動(dòng)，則第三元件的轉(zhuǎn)速必然與前兩者轉(zhuǎn)速相等，即行星齒輪機(jī)構(gòu)中所 有元件之間都沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而形成直接擋傳動(dòng)，即二擋傳動(dòng)比為 : 中南林業(yè)科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車(chē)離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 27 12?i (327) 由式 (38), (326)可知 : jnt TTT ?? (328) 電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩一部分作用在內(nèi)齒圈上，另一部分作用在離心式離合器上，此時(shí)離心式離合器主從動(dòng)盤(pán)結(jié)合，主動(dòng)盤(pán)上的 轉(zhuǎn)矩通過(guò)從動(dòng)盤(pán)全部作用在太陽(yáng)輪上，因此 : qtn TTT ?? (329) 由式（ 328), (329)可知作用在行星架上的驅(qū)動(dòng)力為 : qj TT? (330) 離心式離合器的性能分析 電動(dòng)汽車(chē)自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)中的離心式離合器應(yīng)符合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝要求，其工作特 性應(yīng)與電機(jī)特性相匹配，以滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性能要求。 (2)最大轉(zhuǎn)矩測(cè)量 電機(jī)帶動(dòng)離心式離合器主動(dòng)盤(pán)在某一設(shè)定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，逐步增加從動(dòng)盤(pán)負(fù)載，若出現(xiàn)打滑現(xiàn)象報(bào)警器蜂鳴，顯示屏顯示的負(fù)載轉(zhuǎn)矩即為該轉(zhuǎn)速下離心式離合器能夠傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。 離心式離合器應(yīng)與電機(jī)特性和汽車(chē)的動(dòng)力性能要求相匹配，并應(yīng)符合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝要求。調(diào)試好數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，安裝電流傳感器測(cè)試母線電流，電壓傳感器接在電池兩端，保證傳感器與電機(jī)連接可靠，最后運(yùn)行電機(jī)使之達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài) 。當(dāng)汽車(chē)在平路上或較小坡度上行駛時(shí)，電機(jī)可以提供較大的起步轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 0n 時(shí)，汽車(chē)開(kāi)始換擋以實(shí)現(xiàn)高速行駛，因此 : %150 nn? (336) 式中 , %15n —— 汽車(chē)最高爬坡度要求車(chē)速對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速 /(r/min) 由式 (29), (336)可得 : %15nBD? (337) 汽車(chē)在城市工況中行駛時(shí)會(huì)經(jīng)常在常用車(chē)速內(nèi)加、減速，為保證良好的動(dòng)力性能及自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)的使用壽命，擋位切換應(yīng)避開(kāi)車(chē)輛的常用車(chē)速范圍，即換擋過(guò)程中對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)不在常用車(chē)速對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍之內(nèi)，因此圖 22 中換擋結(jié)束對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速 1n 應(yīng)小于常用車(chē)速對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即 : 中南林業(yè)科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車(chē)離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 33。 通過(guò)上述試驗(yàn)得到電機(jī)在額定電壓下持續(xù)工作的外特性曲線，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果如圖 35 所示 : 圖 35 電機(jī)持續(xù)工作外特性曲線 中南林業(yè)科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車(chē)離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 32 擬合得到的電機(jī)在額定電壓下持續(xù)工作時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，如式 (332), (333)所示 : ??????? 2503119nT m in/4 0 003 0 00m in/3 0 000rnrn???? (332) ??????5600nP m in/4 0 003 0 00m in/3 0 000rnrn???? (333) 根據(jù)電機(jī)在額定狀態(tài)下的輸出特性及本車(chē)自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)的工作原理可知，離心式離合器的最大轉(zhuǎn)速應(yīng)不小于電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速，才能保證傳遞汽車(chē)正常行駛時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩， 即 : maxmax dnn ? (334) 式中， maxn —— 離心式離合器最大工作轉(zhuǎn)速 /(r/min) maxdn —— 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 /(r/min) 離心式離合器應(yīng)能夠傳遞太陽(yáng)輪上的驅(qū)動(dòng)力矩，即 : tTDBn ??2 (335) 汽車(chē)在爬最大坡度時(shí)離心式離合器應(yīng)處于分離狀態(tài)，以保證一擋傳動(dòng)，為爬坡提供更大的 驅(qū) 動(dòng)力矩。根據(jù) GB/T 《電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)及其控制器 第一部分 :技術(shù)條件》、 GB/T 《電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)及其控制器 第二部分 :試驗(yàn)方法》在 CWF25 發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)上對(duì)電機(jī)的輸出特性進(jìn)行試驗(yàn)。 m) 轉(zhuǎn) 速 (r/min） 轉(zhuǎn)矩 /(N 本車(chē)選擇重慶長(zhǎng)興工業(yè)有限公司的離心式離合器，其具體參數(shù)如表 31 所示 : 表 31 離心式離合器參數(shù) 類(lèi)別 參數(shù)值 摩擦塊數(shù)量 /個(gè) 3 從動(dòng)盤(pán)內(nèi)徑 /mm 從動(dòng)盤(pán)外徑 /mm 摩擦片厚度 /mm 摩擦片摩擦面弧長(zhǎng) /mm 中南林業(yè)科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車(chē)離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 28 重量 /kg 安裝花鍵齒數(shù) z 22 安裝花鍵模數(shù) m 安裝花鍵壓力角 A ? 最大轉(zhuǎn)速 /(r/min) 4000 結(jié)合轉(zhuǎn)速 /(r/min) 20xx200? 為了得到離心式離合器在實(shí)際工作中的特性曲線，重慶長(zhǎng)興公司進(jìn)行離心式離合器特性試驗(yàn)。 將式 (320)～（ 322)代入式 (213)可得基于離心式離合器的電動(dòng)汽車(chē)自換擋機(jī)構(gòu)在換擋過(guò)程中的滑摩功 : v d tDrit viBiit triiW ))2( )1(10 0(2 213 )1( 2221 2221021 21210 2 ?? ????? ?? (325) 由于換擋時(shí)間已設(shè)定為 ，因此由式 (325)可知，當(dāng)整車(chē)參數(shù)給定時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)在換擋過(guò)程中的滑摩功與換擋過(guò)程中的車(chē)速及離心式離合器特性曲線參數(shù) B,D 有關(guān)。在自動(dòng)換擋過(guò)程中離心式離合器從動(dòng)盤(pán)所受到的摩擦力矩全部轉(zhuǎn)化為太陽(yáng)輪的驅(qū)動(dòng)力矩，根據(jù)式 (28)離心式離合器的輸出特性可知作用在太陽(yáng)輪上的驅(qū)動(dòng)力矩為 : DBnT et ?? 2 (316) 中南林業(yè)科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車(chē)離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 25 式中， en —— 離心式離合器主動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速 / mN? 由于離心式離合器主動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)速相同，因此太陽(yáng)輪上的驅(qū)動(dòng)力矩可以表示為 : DBnT dt ?? 2 (317) 根據(jù)式 (37)可知，作用在行星架上的驅(qū)動(dòng)力矩為 : ))(1( 221 DBniT dj ??? (318) 由汽車(chē)的行駛方程可得 : dtdvmvACm g fr DBnii Dd ??? ????? 22210 21))(1( (319) 由離心式離合器結(jié)合過(guò)程分析可知，汽車(chē)在換擋過(guò)程中，離心式離合器處于滑摩階段，主動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速隨電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?0n 增加到 1n ，從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速?gòu)?0 增加到 1n ,結(jié)合駕駛經(jīng)驗(yàn)和駕駛規(guī)律可知，此階段的設(shè)計(jì)時(shí)間應(yīng)在 ～ 之間， 由于時(shí)間越短越好， 本文取 。 m jT —— 行星架轉(zhuǎn)矩 /N位于行星齒輪機(jī)構(gòu)中心的是太陽(yáng)輪，太陽(yáng)輪與行星齒輪 為外 嚙合，兩個(gè)外齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)方向相反。 行星齒輪機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型的建立 根據(jù)本車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可知，電動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)力由電機(jī)通過(guò)行星架傳遞給主減速器，由于主減速比固定不變，因 此行星架上的驅(qū)動(dòng)力決定著換擋過(guò)程中汽車(chē)的行駛狀態(tài)。 3 離心式離合器對(duì)換擋品質(zhì)的影響分析 根據(jù)自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)的工作原理可 知，離心式離合器 是通過(guò)改變 行星齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， 來(lái) 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋 的 。 目前對(duì)滑摩功的大小還沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，但為了保證離合器的使用壽命，單位 滑摩功 w 應(yīng)小于 2/ cmJ ，單位滑摩功 w 即為離合器結(jié)合產(chǎn)生的滑摩功與摩擦面的比值，即 : SzWw? (214) 中南林業(yè)科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車(chē)離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析 21 式中， S—— 單塊離心塊摩擦面面積 / 2cm 綜上所述，要提高換擋品質(zhì)，就要在保證沖擊度小于限值的情況下，盡可能的加快 離合器的結(jié)合速度以減小滑摩功?；υ酱?，車(chē)輛的功率損失越大，離合器的溫度上升越快，摩損越大，因此使用滑摩功作為摩擦元件熱負(fù)荷客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 : ?? ???? 2121 )(30)( dtnnTdtTW ceccec ??? (213) 式中， cT —— 離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩 / mN? e? —— 離合器主動(dòng)盤(pán)角速度 /(rad/s) c? —— 離合器從動(dòng)盤(pán)角速度 /(rad/s) en —— 離合器主動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速 /( r/min ) —— 離合器從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速 /( r/min ) 根據(jù)式 (213)可知，離合器滑摩功的大小與三個(gè)因素相關(guān) :離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩，即離合器的摩擦力矩、離合器主從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速差及滑摩時(shí)間，因此要減小滑摩功應(yīng)從以下三個(gè)方面考慮 : (1)減小離合器的摩擦力矩 根據(jù)式 (213 )可知，當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí)減小離合器的摩擦力矩可以減小換擋過(guò)程中的滑摩功，但在實(shí)際換擋過(guò)程中，減小離合器的摩擦力矩會(huì)使離合器從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速上升緩慢，導(dǎo)致滑摩時(shí)間變長(zhǎng)，反而可能導(dǎo)致滑摩功的增加。離合器結(jié)合過(guò)程中，由于主從動(dòng)盤(pán)摩擦副間隙很小，滑摩功轉(zhuǎn)換的熱能幾乎全被離合器吸收，使溫度升高，溫度過(guò)高對(duì)摩擦材料影響很大，加速離合器的摩損和熱失效。換擋過(guò)程中應(yīng)使車(chē)輛沖擊度盡可能保持一個(gè)較小的值，本文按照德國(guó)推薦值取沖擊度指標(biāo)的上限值為 10 3/sm 。因此對(duì)于給定的車(chē)輛，其沖擊度的大小主要取決于變速器輸出轉(zhuǎn) 矩變化量的大小。作用時(shí)間是指沖擊度從零上升 (或下降 )至最大值 (或最小值 )的時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，振動(dòng)量可以用振動(dòng)幅值、頻率、振動(dòng)作用時(shí)間和振動(dòng)方向等參數(shù)表征。 (1)沖擊度 沖擊度是指車(chē)輛縱向加速度的變化率，它的大小即為換擋平順性的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以把道路條件引起的彈跳和顛簸等對(duì)加速度的影響排除在外。 離心式離合器摩擦元件的結(jié)合和分離是自動(dòng)換擋的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，如果離合器結(jié)合或分離這個(gè)過(guò)程所需的過(guò)渡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使摩擦元件長(zhǎng)時(shí)間處于滑摩狀態(tài)，以致產(chǎn)生過(guò)大的熱負(fù)荷，使摩擦元件的性能下降。電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，離心式離合器處于分離狀態(tài)，傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與一擋時(shí)相似，但方向相反，汽車(chē)實(shí)現(xiàn)低速倒擋行駛。此時(shí)離心式離合器主從動(dòng)盤(pán)、太陽(yáng)輪皆與電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同，因此單向軸承不起作用。電機(jī)中心軸通過(guò)內(nèi)齒圈支架帶動(dòng)內(nèi)齒圈與其同速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈通過(guò)行星齒輪帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)。連接套通過(guò)軸承安裝在電機(jī)輸出軸上，并與太陽(yáng)輪、離心式離合器從動(dòng)盤(pán)和電磁制動(dòng)器動(dòng)盤(pán)緊固相連。此階段 0n 與 1n 之間的轉(zhuǎn)速差應(yīng)盡量小些，使主從動(dòng)盤(pán)快速結(jié)合，從而減小摩擦片的摩損，延長(zhǎng)離合器的使用壽命。離心力逐漸加大，離心快克服彈簧的拉力慢慢靠近從動(dòng)盤(pán)，當(dāng)主動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速達(dá)到 0n 時(shí)，主從動(dòng)盤(pán)開(kāi)始結(jié)合并傳 遞轉(zhuǎn)矩。三個(gè)狀態(tài)中，滑摩狀態(tài)是一個(gè)過(guò)渡 階段，通過(guò)摩擦力矩的逐漸增大來(lái)實(shí)現(xiàn)離合器的完全結(jié)合和完全分離兩個(gè)狀態(tài)的切換。（ 0cT? 時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩 ） 離心塊從分離到結(jié)合與從動(dòng)盤(pán)摩擦面的間隙應(yīng)在 ～ 1mm 之間，否則會(huì)影響離合器的靈敏度。 離心式離合器由于其過(guò)載保護(hù)的作用、平穩(wěn)啟動(dòng)的性能、緊湊簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)及其簡(jiǎn)單方便的工作特性，被廣泛地應(yīng)用于汽車(chē)、摩托車(chē)等機(jī)動(dòng)車(chē)上。改變離心式離合器結(jié)合或分離狀態(tài)的操縱力是來(lái)自其內(nèi)部，因而無(wú)需專(zhuān)門(mén)的操縱機(jī)構(gòu)?？梢苑乐箓鲃?dòng)系統(tǒng)過(guò)載，使它具有過(guò)載保護(hù)的功能。中南林業(yè)科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)