【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中心軸圖23電機(jī)中心軸（2）主動(dòng)盤(pán)圖24主動(dòng)盤(pán)（3）回位彈簧圖25回位彈簧（4）摩擦片圖26摩擦片（5）離合蓋圖27離合蓋（6）從動(dòng)盤(pán)圖28從動(dòng)盤(pán)由以上各部分可以通過(guò)catia軟件把各部分裝配起來(lái)，為了表達(dá)清楚內(nèi)部的結(jié)構(gòu)我們先看一下沒(méi)有裝離合蓋時(shí)的裝配圖：圖29無(wú)蓋裝配圖把離合蓋裝上時(shí)的完整離心式離合器的機(jī)構(gòu)圖為：圖210完整裝配圖 離心式離合器在電動(dòng)汽車(chē)自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)中的工作原理 電動(dòng)汽車(chē)自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 利用離心式離合器自動(dòng)結(jié)合與分離的特點(diǎn)，將其與行星齒輪機(jī)構(gòu)相配合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)自動(dòng)換擋。此換擋機(jī)構(gòu)主要由五部分組成:行星齒輪機(jī)構(gòu)、離心式離合器、電磁制動(dòng)器、主減速器和差速器，如圖23所示:1 電機(jī) 2內(nèi)齒圈支架 3內(nèi)齒圈 4行星齒槍 5太陽(yáng)輪 6行星架 7一級(jí)主動(dòng)齒輪 8電磁制動(dòng)器 9單向軸承 10離心式離合器從動(dòng)盤(pán) 11離心式離合器主動(dòng)盤(pán) 12連接套 13電機(jī)中心軸 14二級(jí)主動(dòng)齒輪 15二級(jí)從動(dòng)齒輪16一級(jí)從動(dòng)齒轉(zhuǎn)圖23自動(dòng)換檔機(jī)構(gòu) 電機(jī)輸出軸上緊固連接著內(nèi)齒圈支架和離心式離合器主動(dòng)盤(pán)，內(nèi)齒圈又與內(nèi)齒圈支架緊固相連，因此電機(jī)中心軸帶動(dòng)離心式離合器主動(dòng)盤(pán)、內(nèi)齒圈支架、內(nèi)齒圈同速轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩全部轉(zhuǎn)遞到內(nèi)齒圈和離心式離合器主動(dòng)盤(pán)上。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。為防止連接套反轉(zhuǎn)，在殼體上安裝單向軸承使其內(nèi)徑與連接套緊固連接，因此太陽(yáng)輪、離心式離合器從動(dòng)盤(pán)、電磁制動(dòng)器動(dòng)盤(pán)與連接套運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一致，且由于單向軸承的作用，只能與電機(jī)保持同方向轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩通過(guò)內(nèi)齒圈和離心式離合器傳遞到行星架上，行星架與主減速器的一級(jí)主動(dòng)齒輪緊固相連，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩通過(guò)行星架傳遞到主減速器與差速器上，進(jìn)而傳遞到車(chē)輪上克服汽車(chē)的行駛阻力，使車(chē)輛能夠正常行駛。 電動(dòng)汽車(chē)自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)的工作原理 電機(jī)轉(zhuǎn)速較小時(shí)，即離心式離合器主動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速小于結(jié)合轉(zhuǎn)速時(shí)，主動(dòng)盤(pán)產(chǎn)生的離心力不足以克服彈簧對(duì)離心體的拉力，離心體保持收縮狀態(tài)，不會(huì)帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，不傳遞轉(zhuǎn)矩，因此電機(jī)輸出的驅(qū)動(dòng)力矩全部作用在內(nèi)齒圈上。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)。行星齒輪與太陽(yáng)輪外嚙合，因此行星齒輪的運(yùn)動(dòng)使太陽(yáng)輪有向相反方向運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但由于單向軸承對(duì)連接套的約束，使太陽(yáng)輪、離心式離合器從動(dòng)盤(pán)與連接套均保持靜止。對(duì)于行星齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，內(nèi)齒圈與行星架分別為主動(dòng)件與被動(dòng)件，太陽(yáng)輪為固定件，行星齒輪即公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)，整個(gè)輪系以一定的傳動(dòng)比傳遞作用在內(nèi)齒圈上的驅(qū)動(dòng)力矩，即為本車(chē)的一擋傳動(dòng)比。 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速增大到離心式離合器的結(jié)合轉(zhuǎn)速時(shí)，即離合器的主動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速達(dá)到其結(jié)合轉(zhuǎn)速時(shí)，離心體受到離心力的作用克服彈簧的拉力與從動(dòng)盤(pán)結(jié)合，通過(guò)摩擦帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)與主動(dòng)盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)盤(pán)通過(guò)連接套帶動(dòng)太陽(yáng)輪與其同速轉(zhuǎn)動(dòng)。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)齒圈同速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此太陽(yáng)輪與內(nèi)齒圈皆與電機(jī)中心軸同速轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于行星齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，若三個(gè)元件中的任何兩個(gè)連成一體轉(zhuǎn)動(dòng)，第三元件的轉(zhuǎn)速必然與前兩者轉(zhuǎn)速相等，即行星架與電機(jī)中心軸同速，此時(shí)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)，即為本車(chē)的二擋傳動(dòng)比。 倒擋時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，在電磁制動(dòng)器的作用下，連接套帶動(dòng)太陽(yáng)輪和離心式離合器停止轉(zhuǎn)動(dòng)。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。 換擋品質(zhì) 換擋品質(zhì)是指換擋過(guò)程的平順性，即希望換擋過(guò)程平穩(wěn)無(wú)沖擊地進(jìn)行，從而改善駕駛員和乘客的乘坐舒適性。換擋操作時(shí)離合器的結(jié)合或分離會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊，從車(chē)輛換擋過(guò)程的機(jī)械運(yùn)動(dòng)原理來(lái)講，換擋沖擊是由換擋過(guò)程中傳動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)零部件的沖擊造成的，它不僅影響換擋品質(zhì)，還會(huì)減少傳動(dòng)系零部件的使用壽命。因此，改善車(chē)輛的換擋品質(zhì)，不但可以改善汽車(chē)的乘坐舒適性，對(duì)提高零部件的可靠性和工作壽命也有著十分重要的意義。 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。因此，提升換擋品質(zhì)對(duì)減少離合器摩擦片的摩損和熱負(fù)荷，提高離合器工作可靠性和耐用性同樣有著十分重要的意義。 為了提高擋位切換速度，需要盡可能的縮短換擋過(guò)渡時(shí)間，從而減少摩擦材料的摩損和過(guò)量的熱負(fù)荷，但是另一方面又要求換擋能夠平穩(wěn)過(guò)渡，不應(yīng)有過(guò)高的瞬時(shí)加速度或減速度造成的零部件沖擊。因此應(yīng)對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行折中，以滿(mǎn)足車(chē)輛換擋品質(zhì)的綜合要求。(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。沖擊特性可以理解為沖擊度的變化歷程，是評(píng)價(jià)車(chē)輛起步、換擋過(guò)程平順性的重要指標(biāo)。它能較好地反映起步、換擋過(guò)程的動(dòng)力學(xué)本質(zhì)和人體感受的沖擊程度。 從根本上說(shuō)，沖擊是由于轉(zhuǎn)矩的擾動(dòng)引起的，經(jīng)研究證實(shí)換擋操作時(shí)對(duì)平穩(wěn)性影響比較大的是離合器結(jié)合分離時(shí)引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)所產(chǎn)生的沖擊，可以用研究機(jī)械振動(dòng)量的方法來(lái)研究沖擊特性的評(píng)價(jià)方法。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。由于從定義上講，沖擊度是車(chē)身縱向加速度的變化率，其方向問(wèn)題已經(jīng)明確，而且通常起步、換擋過(guò)程持續(xù)時(shí)間均較短，沖擊特性屬于低頻信號(hào)，頻率也可不作為評(píng)價(jià)指標(biāo)提出。所以研究沖擊特性可以從幅值和作用時(shí)間兩個(gè)方面進(jìn)行，幅值反映了沖擊的程度，作用時(shí)間反映了沖擊的持續(xù)時(shí)間和變化快慢。幅值是指沖擊特性的最大值和最小值，是評(píng)定換擋過(guò)程沖擊特性的主要指標(biāo)，幅值越大則換擋沖擊越大。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。在相同的沖擊幅值下，作用時(shí)間越短，換擋平順性越差，反之則越好。沖擊度表示為車(chē)輛行駛過(guò)程中加速度隨時(shí)間的變化率，其公式為: (210)式中:——車(chē)輛縱向加速度/(m/) ——車(chē)速/(m/s) t——時(shí)間/s 汽車(chē)在平路上的行駛方程式為: (211)式中，——變速器輸出轉(zhuǎn)矩/ ——滾動(dòng)阻力/N ——空氣阻力/N ——加速阻力/N ——主減速器傳動(dòng)比 ——傳動(dòng)效率 ——車(chē)輪半徑/m ——滿(mǎn)載質(zhì)量/kg ——滾動(dòng)阻力系數(shù) ——空氣阻力系數(shù) A——迎風(fēng)面積/ ——汽車(chē)行駛速度/(m/s) ——汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) 汽車(chē)在換擋過(guò)程中，滾動(dòng)阻力和空氣阻力變化很小，因此根據(jù)式(210) (211)可知換擋過(guò)程中的沖擊度為: (212) 由式(212)可知沖擊度的大小與主減速器傳動(dòng)比、傳動(dòng)效率和變速器輸出轉(zhuǎn)矩的變化率成正比，與車(chē)輪半徑、汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)和整車(chē)質(zhì)量成反比。在整車(chē)參數(shù)給定的情況下，主減速器傳動(dòng)比及各擋傳動(dòng)比的大小應(yīng)根據(jù)電機(jī)特性、動(dòng)力性能及經(jīng)濟(jì)性能的要求來(lái)選定。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。換擋過(guò)程中，由于傳動(dòng)比的改變，電機(jī)輸出的驅(qū)動(dòng)力矩經(jīng)過(guò)變速器的作用會(huì)發(fā)生突變，其變化量的大小取決于換擋前后兩擋傳動(dòng)比的大小，當(dāng)傳動(dòng)比給定時(shí)，若要單純保證換擋平順性，應(yīng)延長(zhǎng)換擋時(shí)間，使轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間的變化量減小，從而減小沖擊度。 對(duì)于車(chē)輛沖擊度目前還沒(méi)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，各國(guó)的檢測(cè)方式和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)也不一致。德國(guó)推薦值，前蘇聯(lián)推薦值為，我國(guó)推薦值為。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。(2) 滑摩功 滑摩功是離合器主從動(dòng)盤(pán)之間摩擦力矩所做的功。換擋時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將造成離合器主從動(dòng)部分長(zhǎng)時(shí)間滑摩，過(guò)量的摩擦使離合器溫度急劇升高，從而影響離合器的工作可靠性及使用壽命。 離合器開(kāi)始結(jié)合時(shí)，主、從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速差最大，隨著結(jié)合行程的逐漸增加，離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩也逐漸增大，主、從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速差逐漸減小，直到完全同步。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。在實(shí)際應(yīng)用中多數(shù)離合器的損壞是燒結(jié)、龜裂，以及由于受熱變形使離合器產(chǎn)生嚴(yán)重摩損，材料性能產(chǎn)生變化，使摩擦系數(shù)急劇降低而失效等。造成離合器溫度升高的直接原因是滑摩功，因此在離合器主從動(dòng)盤(pán)結(jié)合過(guò)程中必須控制滑摩功的大小?；υ叫?，車(chē)輛的功率損失越小，離合器溫度增加越慢，摩損越小?；υ酱螅?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: (213)式中，——離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩/ ——離合器主動(dòng)盤(pán)角速度/(rad/s) ——離合器從動(dòng)盤(pán)角速度/(rad/s) ——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。 (2)減小主從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速差 減小主從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速差可以縮短滑摩時(shí)間，從而有效地減小滑摩功。減小主從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速差可以有兩種方式，一是調(diào)節(jié)離合器結(jié)合前的電機(jī)轉(zhuǎn)速，使離合器結(jié)合時(shí)轉(zhuǎn)速差足夠小，二是使離合器從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速盡快增長(zhǎng)，這就需要加大離合器的摩擦力矩，借以加快離合器的結(jié)合速度，從而達(dá)到減小滑摩功的效果。 (3)減小滑摩時(shí)間 在離合器結(jié)合前通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，使離合器主從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速差盡可能小，而在離合器結(jié)合過(guò)程中，通過(guò)加快離合器的結(jié)合速度來(lái)提高離合器從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步減小轉(zhuǎn)速差，從而盡快實(shí)現(xiàn)主從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速的同步。 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，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。 本章小結(jié) 本章介紹了離心式離合器的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)及工作原理，對(duì)其工作過(guò)程及工作特性進(jìn)行了分析，得到離心式離合器的工作特性曲線(xiàn)及其結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)特性曲線(xiàn)的影響。利用離心式離合器自動(dòng)結(jié)合和分離的特點(diǎn)，將其應(yīng)用于自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)中，使其與行星齒輪機(jī)構(gòu)相配合實(shí)現(xiàn)擋位的自動(dòng)切換，并對(duì)此自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及作原理進(jìn)行了介紹。引入換擋品質(zhì)對(duì)自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)對(duì)換擋品質(zhì)的分析，明確換擋品質(zhì)的影響因素。3 離心式離合器對(duì)換擋品質(zhì)的影響分析