二自由度换挡执行器的结构设计(附件)
为了提高换挡执行器品质，解决换挡不平顺的缺点，本文基于国内外AMT技术的研究现状及取得的成果，针对换挡装置的自动化，换挡执行机构的精准性，及换挡执行器空间设计的合理性等方面，提出了一种基于二自由度换挡执行器的电控机械式自动变速器（AMT）换挡机构。本文通过研究执行器结构对执行器体积的方面影响确定了执行器的动圈式结构，通过换挡力计算确定执行器内部尺寸大小，最后通过CAD软件完成执行器工程图和零件图的绘制，从而获得了一个结构简单、工作平顺、换挡准确的二自由度换挡执行器结构。关键词: 二自由度换挡执行，换挡机构，换挡品质，自动变速器目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的目的及意义 1
1.2 国内外AMT技术研究现状 1
1.3 AMT换挡执行器在现代汽车中的应用 3
1.4 课题研究的内容 3
2 换挡执行器的设计方案 4
2.1 换挡执行器的设计目标 4
2.2 换挡执行器的设计思路 4
2.3 单自由度与二自由度换挡执行器的比较 5
2.4 二自由度换挡执行器的确定 7
3 二自由度换挡执行器的工作机理研究 7
3.1 换挡执行器的工作特性分析 8
3.2 二自由度换挡执行器的电磁特性分析 9
3.3 二自由度换挡执行器的动态过程分析 10
4 二自由度换挡执行器的结构设计 11
4.1 CAD软件的介绍 11
4.2 二自由度换挡执行器直驱部分设计 12
4.3 二自由度换挡执行器转动部分设计 16
5 二自由度换挡执行器的优化研究 18
5.1 执行器结构尺寸优化 19
5.2 执行器优化前后性能对比 19
总 结 22
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
1.1.1 课题研究的目的
随着现在经济的发展人们生活质量不断提高，汽车已经不再是人们的奢侈品已经逐渐的融入的人们的生活中来，我国
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器结构尺寸优化 19
5.2 执行器优化前后性能对比 19
总 结 22
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
1.1.1 课题研究的目的
随着现在经济的发展人们生活质量不断提高，汽车已经不再是人们的奢侈品已经逐渐的融入的人们的生活中来，我国是汽车使用的大国，但作为汽车使用大国的我们在街上随处可见的车辆我们自己国产的车却是很少，出现这些的原因就是因为我们的技术水平还不是很高，自主研发的产品较进口车而言口碑较差，然而随着汽车使用量的增加对环境的破坏也在增加，虽然各国的政府都出台了很多严格的消耗排放法规等，但是从汽车节能科技出发是当前更需要的。课题研究的目的在于通过对二自由度换挡驱动装置结构等研究，在掌握执行器电磁原理工作结构的基础上，总结比较已有的换挡执行器结构，希望能够制作出一种高效节能性能更优的换挡执行器。
1.1.2 课题研究的意义
汽车的变速系统是对车俩舒适性及动力性能影响的关键部件之一，自动变速器较传统的手动变速器而言，自动变速器能减小驾驶员的操作难度，能消除驾驶员在换挡过程中不能保持汽车工作平顺及不易把握最佳换挡的时机问题。目前的发展趋势来看自动变速器将会取代传统的手动变速器成为当下变速器的趋势。在目前汽车主要装用的变速器有四种[1]：液力自动变速器（Automatic Transmission, AT）双离合器式自动变速器（Dual Clutch Transmission, DCT）金属带式无极变速自动变速器（Continuously Variable Transmission, CVT）电控机械式自动变速(AutomatedMechanicaTransmisson,)这四种自动变速器都有自己的优缺点[2]，AT的操作比较简单，换挡的时候平顺性好。但是传动效率较低结构相对复杂成本较高的缺点。CVT具有换挡的时候舒适动力性能好等优点，但是它的缺点是制造的精度要求非常高。DCT的传动效率好，经济性强的优点，但是DCT的技术目前不是很成熟，零件的加工要求高，并且它离合器的散热存在问题。AMT结合了AT自动变速的能力又拥有MT齿轮的传动效率较高，结构不复杂，生产成本低等优点。所以AMT是符合我国的国情，拥有广阔的前景[3]。
1.2 国内外AMT技术研究现状
1.2.1 电控气动式AMT
气动式用气动的元器件来制作换挡执行器，使用气动式的换挡执行器舒适性高，它具有工作性能高，换挡平顺，元器件内部比较干净，结构比较简单，方便维护，气动式的体积可以压缩。电控气动式的缺点是定位的精度低元器件运动速度稳定性差。目前主要的应用于重型的工地车，以及在大客车上的应用，2005年，北京齿轮厂就气动式AMT技术在城市大客车上的应用展开了研究，并成功的制造了一批AMT样车，对样车的性能也进行了实验，实验结果得出气动式AMT大客车具有良好的舒适性和经济性，最主要的是气动式AMT在省油方面优于其他同类型的城市大客车和载重车。
1.2.2 电控液动式AMT
电控液动式是AMT技术产品发展的主流产品，它的优势在于操作简单控制精度高，国内目前对电控液动式研究的单位包括重庆大学上海理工大学北京理工大学，主要对电控液动式的结构优化性能优化等方面进行研究，并且取得了较好的成绩。国外市场对AMT的研究相对中在对AMT的研究上面相对成熟，意大利的变速器生产商制造的ISR变速箱采用两轴式变速器组件结构，差速器组件，液压泵，电控液压阀等能使变速过程的时间缩短，换挡过程平顺，有效的保证了汽车的动力性，所以ISR的变速箱是高性能跑车的首选。也正是因为它的动力性很强所以在大排量的跑车中减低排放，降低制作成本是未来电控液动式AMT的主要发展方向。
图1.1 ISR变速箱
1.2.3 电控电动式AMT
随着变速器的发展及电机等技术的成熟，使得了把电机控制执行运动实现调节换挡等成为可能，如果需要实现车辆的自动变速功能需要对电磁原理电机的结构有较高的理解。直流电机来控制车俩的换挡、选档、离合器结合分离实现自动变速。电控电动势的优点是实现了换挡的精确度，简化了执行器的结构节省了空间，响应的速度变快降低了执行器了成本，同时也减小了变速机构对环境的污染。
近年来国内外对电控电动势AMT进行的研究中LUK公司研制的ASG全电式换挡执行器能更好的反应出电控电动式AMT的优缺点。
1.3 AMT换挡执行器在现代汽车中的应用
AMT作为一种机械自动变速器，早在30多年前国外就开始对AMT变速器进行了研究，第一台安装了AMT变速器的汽车是一辆Ferrari开发研制的F355，Ferrari将它取名为F1。后来AMT技术被应用到一些高端的跑车上，到后面随着技术的成熟这种变速器被广泛的应用到了一些中小型的汽车上面，这种变速器是以传统的收手动
1 绪论 1
1.1 课题研究的目的及意义 1
1.2 国内外AMT技术研究现状 1
1.3 AMT换挡执行器在现代汽车中的应用 3
1.4 课题研究的内容 3
2 换挡执行器的设计方案 4
2.1 换挡执行器的设计目标 4
2.2 换挡执行器的设计思路 4
2.3 单自由度与二自由度换挡执行器的比较 5
2.4 二自由度换挡执行器的确定 7
3 二自由度换挡执行器的工作机理研究 7
3.1 换挡执行器的工作特性分析 8
3.2 二自由度换挡执行器的电磁特性分析 9
3.3 二自由度换挡执行器的动态过程分析 10
4 二自由度换挡执行器的结构设计 11
4.1 CAD软件的介绍 11
4.2 二自由度换挡执行器直驱部分设计 12
4.3 二自由度换挡执行器转动部分设计 16
5 二自由度换挡执行器的优化研究 18
5.1 执行器结构尺寸优化 19
5.2 执行器优化前后性能对比 19
总 结 22
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
1.1.1 课题研究的目的
随着现在经济的发展人们生活质量不断提高，汽车已经不再是人们的奢侈品已经逐渐的融入的人们的生活中来，我国
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
器结构尺寸优化 19
5.2 执行器优化前后性能对比 19
总 结 22
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
1.1.1 课题研究的目的
随着现在经济的发展人们生活质量不断提高，汽车已经不再是人们的奢侈品已经逐渐的融入的人们的生活中来，我国是汽车使用的大国，但作为汽车使用大国的我们在街上随处可见的车辆我们自己国产的车却是很少，出现这些的原因就是因为我们的技术水平还不是很高，自主研发的产品较进口车而言口碑较差，然而随着汽车使用量的增加对环境的破坏也在增加，虽然各国的政府都出台了很多严格的消耗排放法规等，但是从汽车节能科技出发是当前更需要的。课题研究的目的在于通过对二自由度换挡驱动装置结构等研究，在掌握执行器电磁原理工作结构的基础上，总结比较已有的换挡执行器结构，希望能够制作出一种高效节能性能更优的换挡执行器。
1.1.2 课题研究的意义
汽车的变速系统是对车俩舒适性及动力性能影响的关键部件之一，自动变速器较传统的手动变速器而言，自动变速器能减小驾驶员的操作难度，能消除驾驶员在换挡过程中不能保持汽车工作平顺及不易把握最佳换挡的时机问题。目前的发展趋势来看自动变速器将会取代传统的手动变速器成为当下变速器的趋势。在目前汽车主要装用的变速器有四种[1]：液力自动变速器（Automatic Transmission, AT）双离合器式自动变速器（Dual Clutch Transmission, DCT）金属带式无极变速自动变速器（Continuously Variable Transmission, CVT）电控机械式自动变速(AutomatedMechanicaTransmisson,)这四种自动变速器都有自己的优缺点[2]，AT的操作比较简单，换挡的时候平顺性好。但是传动效率较低结构相对复杂成本较高的缺点。CVT具有换挡的时候舒适动力性能好等优点，但是它的缺点是制造的精度要求非常高。DCT的传动效率好，经济性强的优点，但是DCT的技术目前不是很成熟，零件的加工要求高，并且它离合器的散热存在问题。AMT结合了AT自动变速的能力又拥有MT齿轮的传动效率较高，结构不复杂，生产成本低等优点。所以AMT是符合我国的国情，拥有广阔的前景[3]。
1.2 国内外AMT技术研究现状
1.2.1 电控气动式AMT
气动式用气动的元器件来制作换挡执行器，使用气动式的换挡执行器舒适性高，它具有工作性能高，换挡平顺，元器件内部比较干净，结构比较简单，方便维护，气动式的体积可以压缩。电控气动式的缺点是定位的精度低元器件运动速度稳定性差。目前主要的应用于重型的工地车，以及在大客车上的应用，2005年，北京齿轮厂就气动式AMT技术在城市大客车上的应用展开了研究，并成功的制造了一批AMT样车，对样车的性能也进行了实验，实验结果得出气动式AMT大客车具有良好的舒适性和经济性，最主要的是气动式AMT在省油方面优于其他同类型的城市大客车和载重车。
1.2.2 电控液动式AMT
电控液动式是AMT技术产品发展的主流产品，它的优势在于操作简单控制精度高，国内目前对电控液动式研究的单位包括重庆大学上海理工大学北京理工大学，主要对电控液动式的结构优化性能优化等方面进行研究，并且取得了较好的成绩。国外市场对AMT的研究相对中在对AMT的研究上面相对成熟，意大利的变速器生产商制造的ISR变速箱采用两轴式变速器组件结构，差速器组件，液压泵，电控液压阀等能使变速过程的时间缩短，换挡过程平顺，有效的保证了汽车的动力性，所以ISR的变速箱是高性能跑车的首选。也正是因为它的动力性很强所以在大排量的跑车中减低排放，降低制作成本是未来电控液动式AMT的主要发展方向。
图1.1 ISR变速箱
1.2.3 电控电动式AMT
随着变速器的发展及电机等技术的成熟，使得了把电机控制执行运动实现调节换挡等成为可能，如果需要实现车辆的自动变速功能需要对电磁原理电机的结构有较高的理解。直流电机来控制车俩的换挡、选档、离合器结合分离实现自动变速。电控电动势的优点是实现了换挡的精确度，简化了执行器的结构节省了空间，响应的速度变快降低了执行器了成本，同时也减小了变速机构对环境的污染。
近年来国内外对电控电动势AMT进行的研究中LUK公司研制的ASG全电式换挡执行器能更好的反应出电控电动式AMT的优缺点。
1.3 AMT换挡执行器在现代汽车中的应用
AMT作为一种机械自动变速器，早在30多年前国外就开始对AMT变速器进行了研究，第一台安装了AMT变速器的汽车是一辆Ferrari开发研制的F355，Ferrari将它取名为F1。后来AMT技术被应用到一些高端的跑车上，到后面随着技术的成熟这种变速器被广泛的应用到了一些中小型的汽车上面，这种变速器是以传统的收手动
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