【正文】 對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即: (338)式中,——汽車常用車速對應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速/(r/min)由此可知，原有的離心式離合器可滿足動力傳動系統(tǒng)的安裝要求，且其工作特性可以與電機(jī)相匹配，從而滿足電動汽車的動力性能要求。根據(jù)以上分析可知，離心式離合器使換擋過程避開了常用車速和動力性能要求中最大爬坡度對應(yīng)的。 (2)對自動換擋機(jī)構(gòu)及其關(guān)鍵部件離心式離合器的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了介紹，明確了離心式離合器的工作特性及自動換擋的實(shí)現(xiàn)方式。 (2)隨著傳感器技術(shù)的提高和控制理論、通訊技術(shù)的發(fā)展，動力傳動整體控制技術(shù)的應(yīng)用越來越多，因此可以將現(xiàn)代控制理論運(yùn)用到提升換擋品質(zhì)的研究當(dāng)中。由于時間倉促、水平有限以及實(shí)際條件的限制，文中還有很多不足。推導(dǎo)自動換擋過程的理論模型，得到基于離心式離合器的電動汽車自動換擋機(jī)構(gòu)換擋品質(zhì)的計算方法。當(dāng)主從動盤同步時，二者無滑摩，作用在行星架上的驅(qū)動力矩有所改變。通過上述試驗(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 擬合得到的電機(jī)在額定電壓下持續(xù)工作時輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，如式(332), (333)所示: (332) (333) 根據(jù)電機(jī)在額定狀態(tài)下的輸出特性及本車自動換擋機(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，才能保證傳遞汽車正常行駛時的驅(qū)動力矩，即: (334)式中，——離心式離合器最大工作轉(zhuǎn)速/(r/min) ——電機(jī)最高轉(zhuǎn)速/(r/min)離心式離合器應(yīng)能夠傳遞太陽輪上的驅(qū)動力矩，即: (335)汽車在爬最大坡度時離心式離合器應(yīng)處于分離狀態(tài)，以保證一擋傳動，為爬坡提供更大的驅(qū)動力矩。m)轉(zhuǎn)速(r/min）轉(zhuǎn)矩/(N 將式(320)～（322)代入式(213)可得基于離心式離合器的電動汽車自換擋機(jī)構(gòu)在換擋過程中的滑摩功: (325) ，因此由式(325)可知，當(dāng)整車參數(shù)給定時，電動汽車自動換擋機(jī)構(gòu)在換擋過程中的滑摩功與換擋過程中的車速及離心式離合器特性曲線參數(shù)B,D有關(guān)。m ——行星架轉(zhuǎn)矩/N 行星齒輪機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型的建立根據(jù)本車動力傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可知，電動汽車在行駛過程中的驅(qū)動力由電機(jī)通過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)動力決定著換擋過程中汽車的行駛狀態(tài)。 目前對滑摩功的大小還沒有明確的標(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，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: (214)式中，S——單塊離心塊摩擦面面積/ 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。離合器結(jié)合過程中，由于主從動盤摩擦副間隙很小，滑摩功轉(zhuǎn)換的熱能幾乎全被離合器吸收，使溫度升高，溫度過高對摩擦材料影響很大，加速離合器的摩損和熱失效。因此對于給定的車輛，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。一般來說，振動量可以用振動幅值、頻率、振動作用時間和振動方向等參數(shù)表征。 離心式離合器摩擦元件的結(jié)合和分離是自動換擋的實(shí)現(xiàn)過程，如果離合器結(jié)合或分離這個過程所需的過渡時間過長，會使摩擦元件長時間處于滑摩狀態(tài)，以致產(chǎn)生過大的熱負(fù)荷，使摩擦元件的性能下降。此時離心式離合器主從動盤、太陽輪皆與電機(jī)運(yùn)動狀態(tài)相同，因此單向軸承不起作用。連接套通過軸承安裝在電機(jī)輸出軸上，并與太陽輪、離心式離合器從動盤和電磁制動器動盤緊固相連。離心力逐漸加大，離心快克服彈簧的拉力慢慢靠近從動盤，當(dāng)主動盤轉(zhuǎn)速達(dá)到時，主從動盤開始結(jié)合并傳遞轉(zhuǎn)矩。（時傳遞轉(zhuǎn)矩）～1mm之間，否則會影響離合器的靈敏度。改變離心式離合器結(jié)合或分離狀態(tài)的操縱力是來自其內(nèi)部，因而無需專門的操縱機(jī)構(gòu)。當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)速增大到離心塊產(chǎn)生的離心力超過彈簧的最大拉力并達(dá)到一定數(shù)值時，活動端張開與從動盤內(nèi)表面貼合產(chǎn)生摩擦力帶動從動盤轉(zhuǎn)動，從而將動力通過從動盤向外輸出:當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)速較低，離心塊所產(chǎn)生的離心力不足以克服彈簧的拉力時，離心塊的活動端無法與從動盤內(nèi)表面貼合，因此不能帶動從動盤轉(zhuǎn)動，離合器處于為分離狀態(tài)，不傳遞轉(zhuǎn)矩。按其在靜止?fàn)顟B(tài)時的離合情況可分為開式和閉式兩種。因此本車采用一種新型自動換擋系統(tǒng)，此系統(tǒng)由離心式離合器與行星齒輪機(jī)構(gòu)的相互作用完成兩個擋位的切換，由于結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可以有效地擴(kuò)大電動汽車蓄電池布置空間和乘坐空間，因此很適合用于小型電動汽車上。電動汽車的自動換擋機(jī)構(gòu)直接影響著整車的動力性能與經(jīng)濟(jì)性能，在滿足整車性能要求的前提下，自動換擋機(jī)構(gòu)的好壞由換擋品質(zhì)來評價。與干式離合器相比，由于用油泵進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的結(jié)果，摩擦表面溫度較低(不超過93)，因此，起步時長時間打滑也不致燒損摩擦片。采用具有軸向彈性的從動盤，提高了離合器的接合平順性。但是，由于單片干式離合器結(jié)構(gòu)緊湊，散熱良好，轉(zhuǎn)動慣量小，所以以內(nèi)燃機(jī)為動力的汽車經(jīng)常采用它，尤其是成功地開發(fā)了價格便宜的沖壓件離合器蓋以后更是如此。浸在油中的盤片式離合器，盤子直徑不能太大，以避免在高速時把油甩掉。它的摩擦材料曾用過駱毛帶、皮革帶等。如果從動端超載，離合器便打滑，所以它也具有安全離合器的功能。人工操作的手動變速器在換擋時轉(zhuǎn)速變化突然，常使動力輸出裝置處于非穩(wěn)定工況，影響汽車的動力性能、經(jīng)濟(jì)性能及乘坐舒適性。目前，由于汽車工業(yè)的發(fā)展帶來石油資源需求的急劇增加，對環(huán)境嚴(yán)重的污染越來越嚴(yán)重，以有限的石油資源和破壞環(huán)境為基礎(chǔ)的發(fā)展模式越來越不被人們所認(rèn)同，節(jié)能和環(huán)保成為汽車工業(yè)發(fā)展的新目標(biāo)，特別是各國政府都積極支持電動汽車的研究，汽車企業(yè)也在積極參與電動汽車的研究。對于質(zhì)量較輕的電動汽車，簡單緊湊的換擋機(jī)構(gòu)可以降低整車重量并解決布置困難等問題，基于此本文提出一種由離心式離合器與行星齒輪機(jī)構(gòu)相結(jié)合的新型自動換擋機(jī)構(gòu)。 其次，通過行星齒輪機(jī)構(gòu)及換擋過程的數(shù)學(xué)模型的建立，推導(dǎo)出基于離心式離合器的電動汽車自動換擋機(jī)構(gòu)換擋品質(zhì)的計算方法。電動汽車是以車載儲能裝置為能量源，以電機(jī)通過傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輛行駛。本文研究的是離心式離合器，離心離合器通過摩擦力來傳遞扭矩，它的基本結(jié)構(gòu)由三個元件組成：主動件、離心體和從動件。（4）當(dāng)原動機(jī)未達(dá)到額定轉(zhuǎn)速之前，離心體相對于從動件要打滑，從而產(chǎn)生摩擦熱，消耗一部分能量，因此離心離合器不造于在頻繁起動的場合使用，也不宜在起動過程太長的地方應(yīng)用。無論錐形離合器或蹄——鼓式離合器，都容易造成分離不徹底甚至出現(xiàn)主、從動件根本無法分離的自鎖現(xiàn)象。因?yàn)樵诋?dāng)時，許多其他離合器還在原創(chuàng)階段，性能很不穩(wěn)定。第一次世界大戰(zhàn)后初期，單片離合器的從動盤金屬片上是沒有摩擦面片的，摩擦面片是貼附在主動件飛輪和壓盤上的，彈簧布置在中央，通過杠桿放大后作用在壓盤上。對于重型離合器，由于商用車趨于大型化，發(fā)動機(jī)功率不斷加大，但離合器允許加大尺寸的空間有限，離合器的使用條件日酷一日，增加離合器傳遞扭矩能力，提高使用壽命，簡化操作，已成為重型離合器當(dāng)前的發(fā)展趨勢。 本文研究的目的及意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及人們生活水平的不斷提高，帶有離心式離合器自動變速系統(tǒng)的車輛以其方便舒適以及安全性，易于操作的特點(diǎn)將會受到人們的青睞。（2）對離心式離合器的自動換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了介紹，明確了離心式離合器的工作特性及自動換擋的實(shí)現(xiàn)方式。應(yīng)用較多的剛性閘塊式離心體是指離心體在離心力場中保持原來的形狀，離心力只存在于接觸體的公法線上。徑向結(jié)合離心式離合器的特點(diǎn)是離心體與從動件周向內(nèi)壁接觸，其作用力與離心力一樣均沿徑向作用，主動件通過摩擦帶動從動件轉(zhuǎn)動，從而傳遞轉(zhuǎn)矩。如果從動端負(fù)載大于離合器能夠傳遞的轉(zhuǎn)矩時，主從動盤便會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，從而限制了動力的傳遞。傳遞同樣的轉(zhuǎn)矩和功率時，轉(zhuǎn)速越低所需離合器的尺寸和質(zhì)量越大，造成機(jī)構(gòu)臃腫并使制造成本增加，因此離心式離合器不宜用于轉(zhuǎn)速過低的場合。 離心式離合器的結(jié)合過程分析根據(jù)離心式離合器的工作特性可知其結(jié)合過程可以分為主從動盤完全結(jié)合、完全分離和滑摩階段三個狀態(tài)。此階段主從動盤之間產(chǎn)生滑摩，離心式離合器從動盤轉(zhuǎn)速從0上升到與主動盤同轉(zhuǎn)速。 電動汽車自動換擋機(jī)構(gòu)的工作原理 電機(jī)轉(zhuǎn)速較小時，即離心式離合器主動盤轉(zhuǎn)速小于結(jié)合轉(zhuǎn)速時，主動盤產(chǎn)生的離心力不足以克服彈簧對離心體的拉力，離心體保持收縮狀態(tài)，不會帶動從動盤一起轉(zhuǎn)動，不傳遞轉(zhuǎn)矩，因此電機(jī)輸出的驅(qū)動力矩全部作用在內(nèi)齒圈上。 倒擋時，電機(jī)反轉(zhuǎn)，在電磁制動器的作用下，連接套帶動太陽輪和離心式離合器停止轉(zhuǎn)動。因此應(yīng)對這兩個方面進(jìn)行折中，以滿足車輛換擋品質(zhì)的綜合要求。幅值是指沖擊特性的最大值和最小值，是評定換擋過程沖擊特性的主要指標(biāo)，幅值越大則換擋沖擊越大。德國推薦值，前蘇聯(lián)推薦值為，我國推薦值為?；υ叫?，車輛的功率損失越小，離合器溫度增加越慢，摩損越小。引入換擋品質(zhì)對自動換擋機(jī)構(gòu)進(jìn)行評價，通過對換擋品質(zhì)的分析，明確換擋品質(zhì)的影響因素。內(nèi)齒圈與行星齒輪為內(nèi)嚙合，所以兩者的旋轉(zhuǎn)方向相同，即行星齒輪也順時針轉(zhuǎn)動。離合器從動盤與太陽輪皆與連接套緊固相連，因此從動盤與太陽輪轉(zhuǎn)速相同。好的換擋品質(zhì)是自動換擋機(jī)構(gòu)所追求的目標(biāo)，根據(jù)上述分析可知離心式離合器特性對換擋品質(zhì)影響很大，因此應(yīng)對原有的離心式離合器進(jìn)行分析。根據(jù)汽車動力性能要求，本車選擇某廠永磁直流無刷電機(jī)，其基本參數(shù)及本車的動力性能要求如表33所示:表3—3動力性能要求及電機(jī)參數(shù)類別參數(shù)值最高車速/(km/h)70最大爬坡度(15km/h)15%常用車速/(km/h)50～70峰值轉(zhuǎn)矩/70額定轉(zhuǎn)矩/19最高轉(zhuǎn)速/(r/min)4000額定電壓/V72峰值功率/kW15額定功率/kW5為了得到電機(jī)在工作過程中的輸出特性，驗(yàn)證初選的離心式離合器是否與其相匹配，從而滿足汽車動力性能要求。換擋品質(zhì)是指換擋過程的平順性，即希望換擋過程平穩(wěn)無沖擊地進(jìn)行，從而改善駕駛員和乘客的乘坐舒適性。換擋過程中的沖擊度和單位滑摩功都在規(guī)定的范圍之內(nèi)，所以離心式離合器滿足動力設(shè)計的要求，也匹配電機(jī)的動力。引入換擋品質(zhì)對自動換擋機(jī)構(gòu)進(jìn)行評價，分析了換擋品質(zhì)的兩個評價指標(biāo)—沖擊度與滑摩功，明確了換擋品質(zhì)的影響因素。致 謝 值此論文完成之際，我要對陪伴我完成課題研究的所有人表示最真摯的謝意! 首先，衷心感謝我的指導(dǎo)老師魏占國教授的悉心指導(dǎo)，他淵博的知識讓我受益匪淺，他們的教導(dǎo)讓我終生難忘，不但開闊了我的思路，拓寬了我的視野，也教會了我做人做事的道理，是我以后生活和工作中的榜樣。通過對其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使換擋品質(zhì)達(dá)到最優(yōu)。介紹了基于離心式離合器的電動汽車自動換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)，并引入換擋品質(zhì)對其進(jìn)行評價。隨著離合器主從動盤轉(zhuǎn)速差的減小，沖擊度逐漸減小。(2)試驗(yàn)過程:在額定電壓下，從0到最大轉(zhuǎn)矩逐步對電機(jī)進(jìn)行加載，當(dāng)電機(jī)速度穩(wěn)定時記錄如下數(shù)據(jù):電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，輸出轉(zhuǎn)矩，控制器輸入電流和電池電壓。根據(jù)上述方法測得離心式離合器的工作特性如表32所示:表32離心式離合器試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 32 Experiment data of centrifugal clutch轉(zhuǎn)速(r/min）轉(zhuǎn)矩/(N 根據(jù)式(212)可知，沖擊度