【文章內(nèi)容簡介】 況的影響。通過對車輛行駛工況的識別，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等現(xiàn)代控制手段來實(shí)現(xiàn)換擋過渡過程的高品質(zhì)化。 實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)變速的意義（1）自動(dòng)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。例如，有資料表明：熟練駕駛員與非熟練駕駛員之間的平均油耗相差達(dá)10％以上。自動(dòng)變速是按某種預(yù)先設(shè)定的換擋策略自動(dòng)完成換擋,以使整車獲得最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和低的污染排放。只要換擋策略設(shè)定正確就會取得好效果，而與駕駛員的技術(shù)水平無關(guān)。（2）自動(dòng)變速提供了良好的傳動(dòng)比轉(zhuǎn)換性能無級自動(dòng)變速可以消除或減弱動(dòng)力傳動(dòng)中的動(dòng)載；而有級自動(dòng)變速，由于它能自動(dòng)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(dòng)換擋粗暴所產(chǎn)生的沖擊與動(dòng)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(shí)的工程車輛、自卸車輛以及軍用車輛都特別重要。試驗(yàn)表明：在最壞的路段行駛時(shí)，自動(dòng)變速的車輛傳動(dòng)軸上，最大力矩峰值只相當(dāng)于手動(dòng)換擋的20％～40％，原地起步時(shí)力矩峰值只相當(dāng)于50％～70％。因此， 倍，變速器壽命提高2～3 倍，～ 倍。（3）自動(dòng)變速可減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率操縱車輛的任務(wù)在于：根據(jù)不斷變化的道路、交通情況，對車輛的行駛方向和速度進(jìn)行靈活的控制。據(jù)統(tǒng)計(jì)：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(gè)手腳協(xié)調(diào)動(dòng)作。而采用自動(dòng)變速后，則從根本上簡化了操縱，離合器踏板、變速桿都取消了，駕駛員只要控制油門，即控制了自動(dòng)變速，極大地改善了駕駛員的勞動(dòng)條件，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。對于工程車輛，由于其作業(yè)條件與作業(yè)工礦復(fù)雜、多變，負(fù)載變化的范圍大、隨機(jī)性強(qiáng)，導(dǎo)致其換擋也十分頻繁，所以自動(dòng)變速對與工程車輛減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率意義尤其重大。 車輛自動(dòng)換擋規(guī)律簡介所謂換擋規(guī)律是指變速器的換擋時(shí)刻隨控制參數(shù)而變化的關(guān)系。自動(dòng)換擋規(guī)律是自動(dòng)變速系統(tǒng)判斷當(dāng)前應(yīng)處擋位或升、降擋的依據(jù)。根據(jù)換擋規(guī)律控制參數(shù)的不同可分為：單參數(shù)換擋規(guī)律、兩參數(shù)換擋規(guī)律和動(dòng)態(tài)三參數(shù)換擋規(guī)律。 單參數(shù)換擋規(guī)律單參數(shù)換擋規(guī)律的控制參數(shù)一般為車速， ，當(dāng)車速達(dá)到V2 時(shí)，換入Ⅱ擋。當(dāng)車速小于V1 時(shí)，換回Ⅰ擋。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)的換擋控制，也難于兼顧動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的要求。這種換擋規(guī)律應(yīng)用范圍比較有限，只有少數(shù)城市公共車輛、軍用越野車有所應(yīng)用，目的是減少換擋次數(shù)。 單參數(shù)換檔規(guī)律 兩參數(shù)換擋規(guī)律 所示，兩參數(shù)換擋規(guī)律的換擋參數(shù)一般為車速Va 和油門開度。與應(yīng)用單參數(shù)換擋規(guī)律相比，應(yīng)用兩參數(shù)換擋規(guī)律能使車輛得到更好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。因此，目前世界上的自動(dòng)換擋操縱系統(tǒng)幾乎都是采用兩參數(shù)換擋規(guī)律。兩參數(shù)換擋規(guī)律根據(jù)換擋延遲的變化規(guī)律又可分為以下幾種：（1）等延遲型：(a)所示，其換擋延遲的大小不隨油門開度而改變，但可實(shí)現(xiàn)駕駛員干預(yù)換擋，在小油門時(shí)可提前換高擋，既減小柴油機(jī)噪聲，又可延遲換回低擋，改善了燃料經(jīng)濟(jì)性。（2）發(fā)散型：(b)所示，其換擋延遲隨油門增大而增大，主要特點(diǎn)是大油門升擋時(shí)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速高，接近最大功率點(diǎn)，動(dòng)力性好，換擋延遲大，減少了換擋次數(shù)，提高了舒適性。駕駛員可以干預(yù)換擋，快松油門時(shí)可提前換入高擋，不僅降低噪聲，而且改善了燃油經(jīng)濟(jì)性。大油門降擋時(shí)的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速必須降得很低，功率利用差。 兩參數(shù)換檔規(guī)律（3）收斂型：(c)所示，其換擋延遲隨油門的增大而減小，其特點(diǎn)是由于大油門時(shí)換擋延遲最小，因而在大油門升擋時(shí)能保證較好的功率利用，動(dòng)力性好。小油門時(shí)換擋延遲大，可減少換擋次數(shù)，而且柴油機(jī)可以在較低的轉(zhuǎn)速下工作，燃料經(jīng)濟(jì)性好，噪音小，行駛平穩(wěn)舒適。（4）組合型：(d)所示，它由兩段或多段不同變化規(guī)律組成。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(shí)舒適、穩(wěn)定、污染??；中油門時(shí)經(jīng)濟(jì)性好；大油門時(shí)動(dòng)力性好。組合型換擋規(guī)律適應(yīng)性好，應(yīng)用范圍很廣。 三參數(shù)換擋規(guī)律上述換擋規(guī)律是以車輛穩(wěn)定行駛為前提的，但實(shí)際上，車輛在起步、換擋過程中，均處于加速或減速的非穩(wěn)態(tài)過程。因此，有人提出了動(dòng)態(tài)三參數(shù)（車速Va、油門開度、和加速度dV/dt）換擋規(guī)律，并且根據(jù)優(yōu)化計(jì)算時(shí)所選取的目標(biāo)函數(shù)不同又可分成最佳動(dòng)力性換擋規(guī)律和最佳經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律兩種類型。（1）最佳動(dòng)力性換擋規(guī)律：所謂最佳動(dòng)力性換擋是指在同一油門開度下兩擋加速度曲線的交點(diǎn)處換擋。這樣可以獲得良好的換擋平順性，減小換擋沖擊。（2）最佳經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律：它的目標(biāo)函數(shù)是在某一油門開度下，車輛從原地起步連續(xù)升擋加速至某一要求車速Va 時(shí)，總的油耗Q 應(yīng)最小。經(jīng)濟(jì)性或動(dòng)力性的換擋規(guī)律解決的是車輛行駛中一般性的、基本的問題。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(shí)，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(dòng)力性等。 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)變速器總成中同步器壽命試驗(yàn)臺。通過操作該試驗(yàn)臺,可自動(dòng)完成汽車變速器壽命及性能試驗(yàn)。具體要求如下：(1）試驗(yàn)臺可對變速器試驗(yàn)樣品進(jìn)行壽命及性能試驗(yàn)。(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。(3）換檔行程: 0～177。200mm。(4）選檔行程：0～177。200mm。(5）換檔力測量范圍及精度：0～177。250N(6）選檔力測量范圍及精度：0～177。250N 論文主要內(nèi)容針對以上課題研究的任務(wù)，本文在查閱大量資料的基礎(chǔ)上，在大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，對以下內(nèi)容進(jìn)行了重點(diǎn)研究。（1）機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)其中包括機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)及其它部分設(shè)計(jì)的制定。（2）電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換器、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)、換擋力及位移檢測。2 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題研究的系統(tǒng)要求可以對同步器進(jìn)行性能和可靠性兩種方式的試驗(yàn)。通過手動(dòng)操作可實(shí)現(xiàn)同步器的換檔過程；也可利用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來自動(dòng)換擋，模擬人手對同步器進(jìn)行的換檔過程。同時(shí)利用計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)，采集各種傳感器發(fā)來的信號，對其處理分析后，來檢測被試驗(yàn)同步器的性能與可靠性。本系統(tǒng)是典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。 所示 機(jī)械系統(tǒng)總體布局 機(jī)械系統(tǒng)的工作原理 該系統(tǒng)分為手動(dòng)操作和自動(dòng)操作兩種工作方式。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(shí)，一般采用手動(dòng)方式操作試驗(yàn)臺。在進(jìn)行同步器可靠性試驗(yàn)時(shí)，設(shè)定要執(zhí)行的工況和工況數(shù)后，一般采用自動(dòng)方式操作試驗(yàn)臺。自動(dòng)方式利用具有位置控制功能的換檔機(jī)構(gòu)來模擬人手的換檔過程。換檔機(jī)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)利用一個(gè)滑動(dòng)副及一個(gè)萬向節(jié)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)，滑動(dòng)副由在一套筒內(nèi)嵌入的直線軸承和滑桿構(gòu)成。 變速箱操縱桿萬向節(jié)滑動(dòng)副驅(qū)動(dòng)桿 換檔機(jī)構(gòu)基本構(gòu)成 換檔機(jī)構(gòu)工作臺機(jī)械部分設(shè)計(jì) 工作臺外形尺寸及重量估算取X向?qū)к壷С袖撉虻闹行木酁?00mm，Y向?qū)к壷С袖撉虻闹行木酁?50mm，設(shè)計(jì)工作臺簡圖見圖X向拖板(上拖板)尺寸：長寬高 14010050重量：按重量=體積材料比重估算 ≈55 (N)Y向拖板(下拖板)尺寸： 17015050重量：約99N上導(dǎo)軌座(連電機(jī))重量：(65810010+25583540) ≈173 (N)連桿重：10N電機(jī)重約：6NXY工作臺運(yùn)動(dòng)部分的總重量：約343N 滾動(dòng)導(dǎo)軌的參數(shù)確定(1) 導(dǎo)軌型式：雙V型滾珠導(dǎo)軌(2) 導(dǎo)軌長度1) 上導(dǎo)軌(X向)取動(dòng)導(dǎo)軌長度 l=158動(dòng)導(dǎo)軌行程 l=400支承導(dǎo)軌長度 L=l+l=558保持器長度 l= l+=3582) 下導(dǎo)軌(Y向)l=188 l=400L=l+l=588 l= l+=388(3) 滾動(dòng)體尺寸與數(shù)目的確定滾珠直徑取d=6mm,數(shù)目根據(jù)Z≤G/30決定1) 上導(dǎo)軌 G=55+10=65 (N)所以 Z≤= X向動(dòng)導(dǎo)軌長度l=158，取Z=3，兩滾珠之間的間距t=52mm2) 下導(dǎo)軌 G=343 (N)所以 Z≤=因?yàn)閘=158，取t=11, Z=15（4）最大動(dòng)負(fù)載C的計(jì)算及主要尺寸初選 滾珠絲杠最大動(dòng)載荷C 可用下式計(jì)算： 式中：L為工作壽命，；n 為絲杠轉(zhuǎn)速，；v 為最大負(fù)載條件下的進(jìn)給速度，可取最高速度的1/2～1/3；為絲杠基本導(dǎo)程；t 為額定使用壽命，可取t=15000h； 為運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，～； 為滾珠絲杠工作載荷。根據(jù) =。根據(jù)額定動(dòng)載荷Ca不小于C的原則： 初選絲杠螺距： =10mm 額定動(dòng)載荷： Ca=51600N（5）滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)：如表1表1 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計(jì)算名稱符號 計(jì)算公式和結(jié)果 螺紋滾道公稱直徑d25mm螺距10mm接觸角45鋼球直徑圈數(shù)列數(shù)1螺紋升角螺桿螺桿直徑螺桿內(nèi)徑面積A螺桿接觸直徑dmm(4) 許用負(fù)荷驗(yàn)算平均每個(gè)滾珠上最大負(fù)載 P=P/Z ，而 P=(P+)式中: P—導(dǎo)軌的預(yù)加負(fù)荷,按最大工作負(fù)荷的計(jì)算.X向?qū)ё畲筘?fù)荷 Px === (N)Y向?qū)ё畲筘?fù)荷 Py === (N)許用負(fù)荷 [ P ]=kdζ查表得k=60N/cm,考慮制造精度高,且導(dǎo)軌短,k可提高50%,即k取90 N/cm。查表得ζ=1,則 [ P ]== (N) Px=[ P ] Py =[ P ]故導(dǎo)軌可用。 換檔機(jī)構(gòu)空間運(yùn)動(dòng)模型的簡化被測的變速箱為三菱公司的MAE型。含有六個(gè)檔位,。 變速箱檔位圖通過空間模型，將操作桿的實(shí)際位移同傳感器測量的位移建立聯(lián)系。XYZ(X0,Y0,Z0)(X1,0,0)(X1,Y1,0)RABCDEFM位移傳感器B0圖24 操縱桿的空間模型 操縱桿的空間模型圖24 操縱桿的空間模型，操作桿BD可進(jìn)行AD、CD兩檔位的變換。當(dāng)操縱桿從中間位置BD掛到檔位AD時(shí)，位移傳感器測量到位移值，操縱桿移動(dòng)弦長。利用空間模型，建立測量值同弦長的關(guān)系。計(jì)算后得到：BE=AE=利用角度換算與弦長的關(guān)系：=以此建立了測量值同操作桿換檔移動(dòng)弦長的轉(zhuǎn)換關(guān)系。同理，可建立測量值同操作桿換檔移動(dòng)弦長的轉(zhuǎn)換關(guān)系，以及選檔方向上操作桿移動(dòng)的實(shí)際位移同傳感器測量值的轉(zhuǎn)換關(guān)系。以此為計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理提供了依據(jù)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)，任意檔位之間的運(yùn)動(dòng)都可以簡化為換檔機(jī)構(gòu)在換檔方向和選檔方向的移動(dòng)。最后。位移傳感器測量出換檔機(jī)構(gòu)在空間中的位移，通過轉(zhuǎn)換公式轉(zhuǎn)換成操作桿的實(shí)際位移，然后根據(jù)杠桿比可以換算出變速箱撥叉的位移。 ①直線運(yùn)動(dòng)②曲線運(yùn)動(dòng) 換檔機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理同氣動(dòng)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(dòng)平穩(wěn)，易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)