汽車傳動(dòng)系統(tǒng)新技術(shù)(鄧?yán)蠋煹谝徊糠?

1、汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)新技術(shù)主講：鄧濤主講：鄧濤 博士博士/副教授副教授/研究生導(dǎo)師研究生導(dǎo)主研方向：車輛動(dòng)力傳動(dòng)及其綜合、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車控制、主研方向：車輛動(dòng)力傳動(dòng)及其綜合、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車控制、新能源汽車控制理論及其應(yīng)用研究新能源汽車控制理論及其應(yīng)用研究講座內(nèi)容23 13 343 51 無級(jí)變速器無級(jí)變速器CVT液力-機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)n組成：n 液力變矩器n 齒輪變速系統(tǒng)n 液壓自動(dòng)操縱系統(tǒng)（主體為閥體）n 電子控制系統(tǒng)（傳感器、電腦、電磁閥）n 手控聯(lián)桿機(jī)構(gòu)n 散熱系統(tǒng)n 工作液ATF（Automatic Transmission Fluid）n 外殼液力-

2、機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)液力-機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)液力-機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)n液力變矩器功用：n1、起到自動(dòng)離合器作用n2、增大發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩n3、緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的扭振n4、起到飛輪作用，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平衡n5、驅(qū)動(dòng)液壓控制系統(tǒng)的油泵 n 注意-拖車方法！液力-機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)n齒輪變速系統(tǒng)（齒輪系 換擋執(zhí)行器）液力-機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)n齒輪變速系統(tǒng)（齒輪系 換擋執(zhí)行器）功用：n1、提供幾種傳動(dòng)比的前進(jìn)擋n2、為倒擋行程提供倒車擋n3、提供空擋齒輪位置，以便發(fā)動(dòng)機(jī) 在停車時(shí)怠速運(yùn)行。n4、提供駐車擋“P”，鎖死輸出軸液力-機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)n液壓自動(dòng)操縱系統(tǒng)（閥

3、體及油泵）功用：n1、油泵產(chǎn)生系統(tǒng)工作油壓n2、對(duì)液力變矩器提供ATFn3、對(duì)換擋執(zhí)行器適時(shí)提供液壓，以便齒輪系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)比n4、用ATF潤滑旋轉(zhuǎn)零件n5、用ATF冷卻變矩器和變速箱n6、調(diào)節(jié)油泵產(chǎn)生的液壓液力-機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)n電子控制系統(tǒng)液力-機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)n電子控制系統(tǒng)功用：n1、采集車況信息（主要有車速、節(jié)氣門開度等）n2、根據(jù)預(yù)先編制的換擋程序，通過運(yùn)算處理，確定換擋時(shí)機(jī)。n3、根據(jù)換擋指令控制電磁閥開閉，改變換擋閥端面的控制液壓，導(dǎo)致?lián)Q擋閥移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。n4、監(jiān)測(cè)并自診斷電控系統(tǒng)的故障。液力-機(jī)械式自動(dòng)變速器(AT)n手控限擋機(jī)構(gòu)功用： 限制自動(dòng)變

4、速檔位n散熱系統(tǒng)功用： 自動(dòng)變速器油冷卻n工作液ATF功用： 動(dòng)力傳遞媒介、部件潤滑電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)n基本思想： 機(jī)械式自動(dòng)變速器是對(duì)傳統(tǒng)干式離合器和手動(dòng)齒輪變速器進(jìn)行電子控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔，其控制過程基本是模擬駕駛員的操作?？刂茊卧?ECU)的輸入有：駕駛員的意圖-加速踏板、檔位選擇；汽車的工作狀態(tài)-發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速等。控制單元(ECU)根據(jù)換檔規(guī)律、離合器控制規(guī)律、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生的輸出，對(duì)節(jié)氣門開度、離合器、換檔操縱三者進(jìn)行綜合控制，有效配合。 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)n控制框圖： 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)n離合器控制 離 合 器 由 三

5、個(gè)電磁閥控制，通過油缸的活塞桿完成離合器的分離或接合?？刂茊卧‥CU）根據(jù)離合器行程的信號(hào)判斷離合器接合的程度，調(diào)節(jié)接合速度，保證接合平順，有效。 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)n換檔控制 一 般 在 變 速器上交叉的安裝兩個(gè)控制油缸。圖中顯示的是5個(gè)前進(jìn)檔、一個(gè)倒檔的雙軸式變速器的換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)。選檔與換檔由四個(gè)電磁閥根據(jù)ECU發(fā)出指令進(jìn)行控制。 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)n節(jié)氣門控制 在正常行駛時(shí)，由駕駛員直接控制加速踏板，其行程通過傳感器輸入到ECU再根據(jù)行程大小，通過步進(jìn)電機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度。 在換檔過程，踏板行程與節(jié)氣門開度就不一致，按換檔規(guī)律要求先關(guān)小節(jié)氣門，進(jìn)入空擋，在掛

6、上新的檔位后，接合離合器，隨著傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩增大的同時(shí)，節(jié)氣門按自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)律加到新的開度。無級(jí)變速器CVT類型n駕駛靈活、低油耗和低噪聲要求變速器擋位越多越好，這種思想的進(jìn)一步延伸就是無級(jí)變速。n無級(jí)變速傳動(dòng)(Continuously Variable Transmission，CVT)指無級(jí)控制速比變化的變速器。n它能提高汽車的動(dòng)力性、 燃料經(jīng)濟(jì)性，駕駛舒適性， 行駛平順性。電控的CVT 可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的 綜合控制，充分發(fā)揮 發(fā)動(dòng)機(jī)特性。帶式CVT 人們首先應(yīng)用的帶式CVT是橡膠帶式，它裝用于DAT公司的微型乘用車及Volvo 340系列乘用車上，但因傳遞功率容量低，而被橡膠與金屬帶、

7、金屬帶及鏈帶等形式所取代。其中又以VDT(Van Doornes Transmission)的金屬帶最為成功。除這類濕式帶外，最近由樹脂和鋁合金等構(gòu)成的干式帶也問世，它用直流電機(jī)控制，其特點(diǎn)是：起步由定傳動(dòng)比的齒輪，即副傳動(dòng)路線來傳遞動(dòng)力，保證起步性能；當(dāng)達(dá)到規(guī)定車速時(shí)，再變換到由帶傳動(dòng)確定的主傳動(dòng)路線。鏈?zhǔn)紺VT 鏈?zhǔn)紺VT是帶的另一種形式，類似自行車的鏈條，它由3部分組成：內(nèi)連接片、壓板連接片和連接它們的浮動(dòng)銷，銷相互滾動(dòng)，使鏈條在彎曲時(shí)摩擦力小，且具柔性。銷的表面被沖壓，以使其與輪的接觸隨旋轉(zhuǎn)半徑的減小而從上移到下，使鏈表面保持磨損穩(wěn)定。鏈輪表面的沿輪向凸起是防止鏈因摩擦系數(shù)下降而打滑。

8、鏈可不必有固定周節(jié)，從而消除純音色，有利于降低噪聲。另外，它比帶式CVT簡(jiǎn)單價(jià)廉。CVT特點(diǎn)特點(diǎn)n汽車采用無級(jí)變速器之后，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的最佳匹配，使發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間工作在最佳工況下，從而可以有效地提高汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性和舒適性。因此，它具有如下特點(diǎn)：(1)提高燃油經(jīng)濟(jì)性(2)提高動(dòng)力性能(3)減少排放量(4)節(jié)約成本(5)改善了駕駛舒適性能無級(jí)變速器CVT結(jié)構(gòu) n結(jié)構(gòu) CVT采用的金屬帶無級(jí)變速器與AT一般所用的行星齒輪有級(jí)變速器比較，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)批量相當(dāng)時(shí)成本低些。金屬帶無級(jí)傳動(dòng)是摩擦傳動(dòng)，存在效率和磨損問題，它的工程技術(shù)還正在發(fā)展之中，目前主要用于2.5升以下的輕型

9、車。2000年裝車達(dá)到400萬輛。無級(jí)變速器CVT控制原理 電控式無級(jí)變速器CVT變速原理 機(jī)械式CVT的關(guān)鍵部件n(1)金屬傳動(dòng)帶n金屬帶式無級(jí)變速器的核心元件是金屬帶組件，由幾百片(現(xiàn)已達(dá)400多片)V形金屬片和兩組金屬環(huán)組成高柔性的金屬帶。每個(gè)金屬V形塊的厚度為1.42.2 mm，在兩側(cè)工作輪擠壓力作用下推擠前進(jìn)來傳遞動(dòng)力。兩側(cè)的金屬環(huán)由多層薄鋼帶、帶環(huán)疊合而成，在傳動(dòng)中正確引導(dǎo)金屬元件的運(yùn)動(dòng)。較薄的厚度對(duì)減少運(yùn)動(dòng)噪聲十分重要。較多的元件與帶輪接觸，降低接觸面壓力，還可允許其表面偶爾出現(xiàn)一兩個(gè)損壞，有利于耐久性的提高。這種金屬帶的特點(diǎn)是使帶輪可以最小的卷繞半徑工作，速比范圍大，轉(zhuǎn)矩傳遞容

10、高。機(jī)械式CVT的關(guān)鍵部件n（2）工作輪 主從動(dòng)工作輪構(gòu)成變速機(jī)構(gòu)，主動(dòng)工作輪由固定部分(固定錐盤)和可動(dòng)部分(可動(dòng)錐盤)組成，從動(dòng)工作輪也是由固定部分和可動(dòng)部分組成。 主、從動(dòng)工作輪的可動(dòng)部分可做軸向移動(dòng)；工作輪的固定部分和可動(dòng)部分間形成V形槽，金屬帶在槽內(nèi)與它嚙合；工作面大多為直線錐面體，也有球面體、復(fù)合母線錐體。在控制系統(tǒng)的作用下，可動(dòng)錐盤依靠鋼帶一滑道結(jié)構(gòu)做軸向運(yùn)動(dòng)，可連續(xù)地改變傳動(dòng)帶的工作半徑，從而實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速傳動(dòng)。 無級(jí)變速器動(dòng)力傳遞是由發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪經(jīng)離合器傳到主動(dòng)工作輪、金屬帶和從動(dòng)工作輪后再經(jīng)中間減速齒輪機(jī)構(gòu)和主減速器，最后傳遞給驅(qū)動(dòng)輪n(3)液壓泵 液壓泵為系統(tǒng)控制的液壓源，其

11、類型有齒輪泵和葉片泵兩種。CVT的控制系統(tǒng)一般采用機(jī)械液壓式控制和電子液壓控制兩種類型的液壓泵。機(jī)械式CVT的關(guān)鍵部件CVT系統(tǒng)控制n(1)機(jī)械液壓控制系統(tǒng) 機(jī)械液壓控制系統(tǒng)主要由油泵、主閥體、控制閥、離合器和制動(dòng)器等組成。有的轎車無級(jí)變速器還裝有液力變矩器，例如日產(chǎn)天籟轎車。右圖所示為機(jī)械液壓控制系統(tǒng)工作原理示意圖。當(dāng)駕駛員踩下加速踏板，通過柔性鋼索1帶動(dòng)換擋凸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，控制速比控制閥3。由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵8將壓力油輸送給主壓力控制閥9。主壓力控制閥9根據(jù)工作輪位置傳感器4的液壓信號(hào)，控制速比控制閥3中的壓力，從而控制主、從動(dòng)工作輪可動(dòng)部分的液壓缸中油液的壓力，以調(diào)節(jié)金屬帶與工作輪的工作半

12、徑，實(shí)現(xiàn)無級(jí)自動(dòng)變速。1-柔性鋼索；2-換擋凸輪；3-速比控制閥；4-工作輪位置傳感器；5-主動(dòng)工作輪液壓缸；6-從動(dòng)工作輪液壓缸；7-金屬帶；8-液壓泵；9-主壓力控制閥；10-加速踏板；11-節(jié)氣門CVT系統(tǒng)控制n(2)電液控制系統(tǒng) 目前CVT電液控制系統(tǒng)主要有單壓力回路和雙壓力回路兩種。其工作原理如左圖所示。 系統(tǒng)中包括電磁離合器的控制和主從帶輪的傳動(dòng)比控制。傳動(dòng)比由發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門信號(hào)和主從帶輪轉(zhuǎn)速所決定。電子控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)氣門開度和換擋控制信號(hào)等控制主從動(dòng)帶輪上伺服液壓缸的壓力，主、從工作輪的可動(dòng)部分軸向移動(dòng)，改變金屬帶與工作輪間的工作半徑，從而實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。幾種無級(jí)自

13、動(dòng)變速器的典型應(yīng)用n(1)CVT與電磁離合器組成無級(jí)變速傳動(dòng) 用磁粉式離合器與采用VDT鋼帶的CVT組合的無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為“ECVT”。 磁粉式離合器是靠本身的電磁力來傳遞扭矩的。在離合器主、從動(dòng)部分之間有密閉空間，內(nèi)放3050 的磁化鋼微粒(磁粉)，密閉空間外纏繞有線圈。通電后散狀磁粉在磁場(chǎng)中開始“凝固”，即磁粉在磁場(chǎng)中形成磁鏈，把從動(dòng)轂與電磁鐵連在一起。通電電流越大，磁鏈數(shù)目越多，磁鏈強(qiáng)度也越高，則磁粉式離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力也越大。當(dāng)電流大到足以使磁粉離合器主、從動(dòng)部分牢牢地接合在一起時(shí)，離合器便停止打滑。磁粉的粘結(jié)力特性與電流值成正比，所以對(duì)離合器的接合時(shí)間和力的控制，可通過發(fā)動(dòng)

14、機(jī)節(jié)氣門開度與車速兩個(gè)參數(shù)來控制線圈中電流的大小和通電時(shí)間的長短。幾種無級(jí)自動(dòng)變速器的典型應(yīng)用電磁離合器與CVT組成的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 這種離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)增長，主、從動(dòng)部分不接觸，無磨損，而且電磁鐵與從動(dòng)轂之間的間隙在工作中不發(fā)生變化，故無需調(diào)整間隙，且允許主、從動(dòng)部分存在較長時(shí)間的滑磨。因此，它不僅很理想地解決了裝用CVT車輛的起步問題，而且與裝用液力耦合器的CVT車輛相比，可以防止變速時(shí)爬行和消除始終存在的滑轉(zhuǎn)損失；但它要求磁粉材料的化學(xué)物理性能穩(wěn)定。幾種無級(jí)自動(dòng)變速器的典型應(yīng)用n(2)雙狀態(tài)無級(jí)變速傳動(dòng) 液力耦合器、電磁離合器等僅解決起步平穩(wěn)問題，因其均不變更轉(zhuǎn)矩，所以

15、并未擴(kuò)大CVT總傳動(dòng)比范圍。但用液力變矩器組合，不僅能提供最佳起步性能，而且由于它的變矩作用擴(kuò)大了總傳動(dòng)比的變化范圍，降低了CVT自身的變化范圍，從而使CVT傳動(dòng)易于使發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)到處于最佳燃油經(jīng)濟(jì)性的區(qū)域內(nèi)工作。 德國ZF公司于1991年開發(fā)出適用于轎車的無級(jí)變速傳動(dòng)裝置。它是CVT與綜合式液力變矩器(即帶鎖止離合器的液力變矩器)組成的組合式無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)。其動(dòng)力傳動(dòng)路線是：發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)液力變矩器2(或鎖止離合器1)、行星齒輪機(jī)構(gòu)5，再經(jīng)CVT 7、減速齒輪8、最后傳給差速器9、半軸10和驅(qū)動(dòng)輪。所謂雙狀態(tài)是指當(dāng)起步和低速時(shí)液力變矩器工作；當(dāng)速度增加至變矩器耦合點(diǎn)工況時(shí)，轉(zhuǎn)換到CVT傳動(dòng)，此

16、時(shí)變矩器轉(zhuǎn)換成鎖止離合器鎖止工況下工作。這種先為液力無級(jí)變速，后轉(zhuǎn)為“純機(jī)械無級(jí)變速(CVT)”的組合，稱為雙狀態(tài)無級(jí)變速傳動(dòng)。幾種無級(jí)自動(dòng)變速器的典型應(yīng)用CVT與液力變矩器組成的無級(jí)變速傳動(dòng)1-鎖止離合器；2-液力變矩器；3-液壓泵；4-前進(jìn)擋離合器；5-行星齒輪機(jī)構(gòu)；6-倒擋離合器；7-金屬帶無級(jí)變速器；8-減速齒輪；9-差速器；10-半軸幾種無級(jí)自動(dòng)變速器的典型應(yīng)用雙狀態(tài)無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖1-發(fā)動(dòng)機(jī)；2-扭轉(zhuǎn)減振器；3-液力變矩器；4-轉(zhuǎn)換離合器；5-工作輪；6、9-內(nèi)、外側(cè)萬向節(jié)；7-單向離合器；8-差速器；10-傳動(dòng)鏈；F-前進(jìn)擋離合器；R-倒擋離合器 液力變矩器的功率通過傳動(dòng)鏈

17、10傳至差速器8，CVT無級(jí)變速傳動(dòng)與其平行布置。這種組合在傳動(dòng)比7:1范圍內(nèi)可提高30的效率，故即使在公路上行駛?cè)钥商岣呷加?8的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)加速行駛接近變矩器耦合點(diǎn)工況時(shí)，轉(zhuǎn)換離合器4開始工作，CVT、開始工作。傳遞變矩器動(dòng)力的傳動(dòng)鏈10的傳動(dòng)比基本上與CVT鋼帶傳動(dòng)的低擋傳動(dòng)比相同，故當(dāng)液力變矩器傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為CVT傳動(dòng)時(shí)，車輛在重載、大節(jié)氣門開度下工作，轉(zhuǎn)換離合器基本上能與CVT的工作輪同步轉(zhuǎn)換。因此，從液力變矩器換入純機(jī)械無級(jí)變速非常平順。活齒式無級(jí)變速器n在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域，攻率和效率是兩個(gè)最主要的指標(biāo)，現(xiàn)有汽車變速領(lǐng)域認(rèn)為，只有齒輪傳動(dòng)才能使功率和效率達(dá)到最高，但純粹的齒輪傳動(dòng)是不可能實(shí)現(xiàn)

18、無級(jí)變速的?；铨X嚙合這項(xiàng)全新理論的提出，突破了傳統(tǒng)CVT的功率極限，活齒無級(jí)變速器巧妙地將齒輪傳動(dòng)進(jìn)行“活齒微積分”實(shí)現(xiàn)了活齒無級(jí)嚙合傳動(dòng)，于是，活齒無級(jí)變速器就擁有了齒輪傳動(dòng)和現(xiàn)有金屬帶無級(jí)變速傳動(dòng)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。n目前，樣機(jī)測(cè)試扭矩已超800Nm，超出國際指標(biāo)近三倍。這種活齒無級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，制造成本低。 活齒無級(jí)變速器的動(dòng)力傳動(dòng)仍然依賴鋼帶和帶輪，但是此帶輪是帶有活動(dòng)齒帶輪，鋼帶則是帶有活齒的鋼帶?？梢钥闯墒蔷哂谢顒?dòng)持的齒輪和齒條系統(tǒng)?；铨X式無級(jí)變速器 活動(dòng)齒輪由調(diào)位圈調(diào)整成圓周的形式，調(diào)位圈要使用韌性和強(qiáng)度和高的材料制成?；铨X無級(jí)變速器的關(guān)鍵設(shè)計(jì)在于活齒的鋼帶。 活動(dòng)齒條、定位鍵可

19、以在內(nèi)鋼帶上套動(dòng)，內(nèi)鋼帶起限制并使其繞活動(dòng)齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)的作用，外剛帶則是貫穿各個(gè)活動(dòng)齒條，起各條齒分力收集，保持結(jié)構(gòu)的作用。定位鍵的第一個(gè)主要作用是連接各調(diào)位鋼片彈簧；第二個(gè)主要作用是保證各活動(dòng)齒條的最小齒距，確?；顒?dòng)條齒與活動(dòng)輪齒的嚙合?；铨X式無級(jí)變速器 活齒無級(jí)變速器的變速原理為活動(dòng)齒輪通過兩端的凸臺(tái)受帶輪的凹形導(dǎo)軌控制改變各齒輪單元構(gòu)成的虛擬齒輪圓的半徑大小，活動(dòng)條齒則在鋼片彈簧的作用下與活動(dòng)齒輪單元的三聯(lián)齒嚙合，不嚙合的部分也由鋼片彈簧自動(dòng)調(diào)整齒距，所有活動(dòng)條齒可以在鋼帶上作細(xì)微套動(dòng)。 所有活動(dòng)條齒和鋼帶之間的摩擦系數(shù)要取值適當(dāng)，否則鋼片彈簧不能起調(diào)整作用或活動(dòng)條齒繞鋼帶空轉(zhuǎn)。又因?yàn)閲?/p>

20、合的三聯(lián)齒部分受到鋼帶的束縛力，摩擦力會(huì)自動(dòng)增大，而不嚙合的部分則可以由鋼片彈簧自動(dòng)均勻調(diào)整，所以在活動(dòng)齒輪單元組成的虛擬齒輪圓半徑發(fā)生變化后，不嚙合的活動(dòng)條齒的齒距會(huì)自動(dòng)調(diào)整，嚙合活動(dòng)齒在鋼帶壓力下產(chǎn)生足夠有益摩擦力將動(dòng)力在鋼帶與帶輪之間工作，開始穩(wěn)定傳輸動(dòng)力。這種將摩擦按要求分配的設(shè)計(jì)將能承受更大的扭矩也將擁有更高的工作效率?；铨X式無級(jí)變速器活齒式無級(jí)變速器活齒無級(jí)變速器變速原理示意圖2 雙質(zhì)量飛輪雙質(zhì)量飛輪雙質(zhì)量飛輪 雙質(zhì)量飛輪是當(dāng)前汽車上隔振減振效果最好的裝置。因此20世紀(jì)90年代以來在歐洲得到廣泛推廣，已從高級(jí)乘用車推廣到中級(jí)乘用車，這與歐洲人喜歡手動(dòng)擋和柴油車有很大關(guān)系。眾所周知，

21、柴油機(jī)的振動(dòng)比汽油機(jī)大，為了使柴油機(jī)減少振動(dòng)，提高乘坐的舒適性，現(xiàn)在歐洲許多柴油乘用車都采用了雙質(zhì)量飛輪，使得柴油機(jī)乘用車的舒適性可與汽油機(jī)乘用車媲美。雙質(zhì)量飛輪的結(jié)構(gòu)n雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器的基本結(jié)構(gòu)有三部分：第一質(zhì)量(第一飛輪)，第二質(zhì)量(第二飛輪)和兩質(zhì)量之間的減振器。兩種扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)比較示意圖1-第一飛輪；2-減振器；3-第二飛輪雙質(zhì)量飛輪的減振原理n雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器的實(shí)質(zhì)在于：一方面由彈簧扭轉(zhuǎn)減振系統(tǒng)，來吸收發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩中所包含的變動(dòng)扭矩成分，將平均化的扭矩傳遞給變速器，衰減扭轉(zhuǎn)與振動(dòng)有關(guān)的振動(dòng)和噪聲；另一方面，通過將飛輪分成不同質(zhì)量的兩塊，使整個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率大

22、大降低，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速范圍避開共振區(qū)。n與采用整體型飛輪相比，采用雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器對(duì)降低動(dòng)力傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)有著十分顯著的效果。通過對(duì)雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器的扭轉(zhuǎn)特性進(jìn)行最佳的選擇和優(yōu)化，確定其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)性能數(shù)，可以使發(fā)生扭轉(zhuǎn)共振現(xiàn)象時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到實(shí)際使用的工作轉(zhuǎn)速范圍以下，也即是發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速范圍以下，從而確保雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的變動(dòng)扭矩的激勵(lì)達(dá)到較理想的吸收能力。雙質(zhì)量飛輪扭振減振器的優(yōu)點(diǎn)n(1)可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)-變速器振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率 ，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速時(shí)發(fā)生共振。n(2)可以加大減振彈簧的安裝半徑，降低減振彈簧剛度K并容許增大轉(zhuǎn)角 。n(3)由于雙質(zhì)

23、量飛輪扭轉(zhuǎn)減振器的減振效果較好，因此在變速器中可以采用黏度較低的SAE80號(hào)齒輪油而不致產(chǎn)生齒輪沖擊噪聲，并可改善冬季的換擋過程。n(4)由于采用雙質(zhì)量飛輪后，空間變大，限制和約束減少，所以我們可以嘗試著使用其他形式的彈性和阻尼，如液力阻尼、橡膠彈簧等，以期達(dá)到最佳減振效果。n(5)改善傳動(dòng)系的布置，延長傳動(dòng)系零部件壽命。雙質(zhì)量飛輪扭振減振器的缺點(diǎn)n(1)結(jié)構(gòu)較離合器從動(dòng)盤式復(fù)雜，加工制造困難且成本高。n(2)減振彈簧分布半徑增大，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)下，彈簧徑向的離心力和切向的變形量增加，使彈簧的磨損加劇。n主要原因如下：n(1)由于飛輪上靠近中心的位置用于安裝與曲軸法蘭盤連接的螺栓和支撐第二質(zhì)

24、量的軸承了，因此減振器彈簧在徑向上向外移動(dòng)了一定距離，使分布半徑變大，因而，在同樣的轉(zhuǎn)速下意味著彈簧要承受更大的離心力。n(2)在同樣的轉(zhuǎn)速下，由于半徑增大，彈簧在切向上的運(yùn)動(dòng)量也會(huì)加大，這也會(huì)加大彈簧的磨損速度。n(3)為了適應(yīng)雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器的功能要求，雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器要吸收更大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，這也會(huì)導(dǎo)致彈簧運(yùn)動(dòng)量加大而加速彈簧的磨損。雙質(zhì)量飛輪的分類n目前，雙質(zhì)量飛輪的結(jié)構(gòu)有很多種，但是不論結(jié)構(gòu)如何，雙質(zhì)量飛輪都是由第一質(zhì)量、第二質(zhì)量和扭轉(zhuǎn)減振器等三部分組成的。第一質(zhì)量與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出法蘭盤相連接，第二質(zhì)量通過一個(gè)軸承安裝在第一質(zhì)量上，第二質(zhì)量上又安裝有離合器殼等。第一質(zhì)量和第二

25、質(zhì)量之間設(shè)置了彈性機(jī)構(gòu)和阻尼機(jī)構(gòu)，通過彈性機(jī)構(gòu)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)二者相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞扭矩。n雙質(zhì)量飛輪的種類主要包括：n(1)就雙質(zhì)量飛輪采用的彈性元件而言，有螺旋彈簧式和橡膠彈簧式兩種，螺旋彈簧式又可根據(jù)彈簧的布置分為徑向彈簧式和周向彈簧式，其中周向彈簧式又有長曲線彈簧式和短輕直彈簧式之分。n(2)就雙質(zhì)量飛輪采用的摩擦阻尼類型而言，有干摩擦阻尼式、粘性摩擦阻尼式和空氣阻尼式。n(3)就雙質(zhì)量飛輪采用的軸承類型而言，有滾動(dòng)軸承式、滑動(dòng)軸承式和推力軸承式。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)n這種雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器在飛輪第一質(zhì)量和減振器之間形成一個(gè)封閉的隔腔，在隔腔內(nèi)布置長弧形螺旋彈簧，并采用內(nèi)、外組合式彈簧或

26、長、短彈簧分層布置等多種設(shè)計(jì)方案，從而實(shí)現(xiàn)彈性分級(jí)。同時(shí)，在隔腔內(nèi)充滿了油脂，由于油脂在對(duì)運(yùn)動(dòng)起阻尼作用的同時(shí)也能潤滑彈簧，此時(shí)彈簧的磨損成為次要問題，因而可以加長彈簧長度，增加其有效壓縮量，進(jìn)而使飛輪兩質(zhì)量間有較大的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角(一般可達(dá)2030)，最高可達(dá)45。由于其扭轉(zhuǎn)剛度小，共振頻率低，因而控制扭振和噪聲的能力增強(qiáng)，是一種具有代表性的雙質(zhì)量飛輪。采用長螺旋彈簧的雙質(zhì)量飛輪(Double Mass Flywheel-Circumferential Spring，DMF-CS)雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)nDMF-CSS扭振減振器采用直螺旋彈簧作為彈性元件，通過選擇彈簧的線性剛度、彈簧帽與滑塊

27、或滑塊之間的初始距離等實(shí)現(xiàn)多級(jí)非線性彈性特性。n由于在雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器中，減振彈簧分布的半徑較大，所受的離心力大，在與傳統(tǒng)從動(dòng)盤式扭振減振器減振彈簧分布角相同的情況下，其彈簧的長度增加，因此彈簧易發(fā)生徑向變形，導(dǎo)致彈簧與窗口接觸，加劇彈簧的磨損。為了解決這個(gè)問題，選擇較輕的彈簧，使其離心力減小，同時(shí)又因其較短，徑向彎曲和周向變形也小，因而較好地解決了彈簧的壽命問題。同時(shí)，彈簧帽和滑塊大大降低了彈簧的磨損程度，也減小了彈性機(jī)構(gòu)在制造、裝配等環(huán)節(jié)的難度。為了保證傳遞足夠大的轉(zhuǎn)矩，通常由多組彈簧共同工作。采用短輕直彈簧的雙質(zhì)量飛輪(Double Mass Flywheel-Circumfere

28、ntial Short Spring，DMF-CSS)雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)n為了使減振器在各種不同工況下均能很好地工作，常將彈簧分組，各組彈簧的剛度不一樣，起作用的時(shí)間不一樣，從而獲得良好的非線性特性。帶怠速減振級(jí)的減振器就是將先起作用的一組彈簧剛度設(shè)計(jì)得很低，專門用于減緩怠速時(shí)的噪聲。帶怠速減振級(jí)的DMF-CSSn采用短輕直彈簧的雙質(zhì)量飛輪按其與摩擦阻尼元件的連接方式還可以分為串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種，前者的實(shí)際使用效果更好些，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)和布置較困難。為了更好地發(fā)揮減振性能，人們還采用了行星齒輪機(jī)構(gòu)。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)帶行星齒輪機(jī)構(gòu)的DMF-CSSn徑向雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器的

29、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是其減振彈簧為直彈簧，并分組安裝在由減振器側(cè)板、從動(dòng)板組成的沿飛輪徑向的彈簧室中，側(cè)板和從動(dòng)板通過兩個(gè)傳動(dòng)銷分別與飛輪的第一質(zhì)量和第二質(zhì)量相連。當(dāng)減振器不承受轉(zhuǎn)矩時(shí)，彈性機(jī)構(gòu)組件處于沿飛輪徑向的初始位置；當(dāng)其受到轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，第一飛輪、第二飛輪之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)角，而減振彈簧只產(chǎn)生簡(jiǎn)單的軸向壓縮變形。這樣布置彈簧可使減振器具有非常理想的光滑漸硬的非線性彈性特性，其扭轉(zhuǎn)剛度隨著傳遞扭矩的增加而逐漸增大。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)徑向雙質(zhì)量飛輪(Double Mass Flywheel-Radial Spring，DMF-RS)n采用橡膠彈簧的雙質(zhì)量飛輪如右圖所示，減振器用橡膠彈簧代替了前一方案

30、中鋼絲螺旋彈簧，這樣就不存在前述的彈簧磨損問題，同時(shí)由于橡膠的非線性彈性特性和較高的內(nèi)阻尼，使得減振器的彈性特性更為合理，同時(shí)還簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。n這種減振器的主要缺點(diǎn)是：橡膠彈簧容易老化；長時(shí)間工作后橡膠發(fā)熱，會(huì)使其阻尼下降。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)橡膠彈簧雙質(zhì)量飛輪n大多數(shù)雙質(zhì)量飛輪采用的都是干摩擦阻尼或粘性阻尼，這兩種阻尼都很好實(shí)現(xiàn)。粘性阻尼一般都是將彈簧艙密封，并在里面注滿粘性材料來實(shí)現(xiàn)的。干摩擦阻尼一般是在兩個(gè)飛輪之間添加摩擦材料來實(shí)現(xiàn)的。除此之外，還有一種概念，就是采用空氣阻尼來實(shí)現(xiàn)減振?？諝庾枘犭p質(zhì)量飛輪通常是由三組行駛級(jí)彈簧和三組怠速級(jí)彈簧交叉布置。其中每組怠速級(jí)彈簧由兩個(gè)端頭，中

31、間柱狀像膠塊及兩個(gè)彈簧組成，端頭與柱狀橡膠塊形成封閉腔室，傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)封閉室受壓，空氣經(jīng)端頭中間的排氣孔排出，起到阻尼的作用。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)采用空氣阻尼的DMFn絕大部分雙質(zhì)量飛輪都使用滾動(dòng)軸承，但也有一些使用滑動(dòng)軸承和推力軸承的。采用滑動(dòng)軸承的雙質(zhì)量飛輪結(jié)構(gòu)的飛輪減振器其兩個(gè)飛輪之間采用滑動(dòng)軸承連接，使得彈簧的布置空間變大，但加工和制造相對(duì)困難一些。采用推力軸承的雙質(zhì)量飛輪結(jié)構(gòu)的飛輪減振器結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，加工和制造也更為方便。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)采用滑動(dòng)軸承的DMF 采用推力軸承的DMFn液力雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器是在上個(gè)世紀(jì)80 年代末、90年代初期出現(xiàn)的一種新型雙質(zhì)量飛輪式

32、扭振減振器，它從根本上擺脫了傳統(tǒng)離合器從動(dòng)盤式扭振減振器設(shè)計(jì)思想的束縛，為扭振減振器的設(shè)計(jì)開辟了一個(gè)新思路。n液力雙質(zhì)量飛輪的基本原理是：油路連接飛輪的第一質(zhì)量和第二質(zhì)量，液壓泵驅(qū)動(dòng)油液傳遞動(dòng)力，在不同的工況下，不同的閥體處于不同的工作狀態(tài)，從而控制阻尼的大小，利用減振彈簧室來平滑轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，并由彈簧室的大小來控制其極限轉(zhuǎn)角。這種形式的雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)緊湊，但加工制造成本較高，其控制系統(tǒng)也較復(fù)雜。雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)液力雙質(zhì)量飛輪n近年來，有人開始研究采用離心擺來消除發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的雙質(zhì)量飛輪有兩種實(shí)現(xiàn)方案：一種是將離心擺安裝在第一飛輪上，另一種是將離心擺安裝在

33、第二飛輪上。n離心擺安裝在第一飛輪上時(shí)，它可同時(shí)對(duì)作用在附件上的激勵(lì)起到減振作用，第一飛輪密封艙內(nèi)的潤滑材料也可以對(duì)它起到潤滑作用，但所需的離心擺的質(zhì)量很大，大約為35kg。離心擺安裝在第二飛輪上時(shí)，不能對(duì)作用在附件上的激勵(lì)起作用，但卻可將離心擺的質(zhì)量降低到約1kg。擺式雙質(zhì)量飛輪雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)3 汽車雙離合器變速器汽車雙離合器變速器DCT技術(shù)技術(shù)雙離合器自動(dòng)變速器雙離合器自動(dòng)變速器DCTnDCT-雙離合器式自動(dòng)變速器；n也叫DSG直接換擋變速器；n基于手動(dòng)變速器發(fā)展而來的；n工作原理：n將變速器擋位按奇、偶數(shù)分開布置，分別與兩個(gè)離合器聯(lián)接，通過切換兩個(gè)離合器的工作狀態(tài)，就可以完成

34、換擋動(dòng)作。DCT變速器的優(yōu)點(diǎn) 綜合了手動(dòng)變速器MT和自動(dòng)變速器AT的優(yōu)點(diǎn)！實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、液的組合DCT變速器的結(jié)構(gòu)由機(jī)械齒輪部分、換檔機(jī)構(gòu)和電子控制以及液壓控制三部分組成。DCT變速器技術(shù)參數(shù)型號(hào)：DSG 02E最大輸出扭矩：350Nm重量：109KgATF容量：7.2升ATF型號(hào)：G052 182結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n1、基本結(jié)構(gòu)與手動(dòng)換擋變速器一樣；n2、齒輪組支承在三根軸上；n3、有兩個(gè)離合器；n4、通過變速器的控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)來操縱離合器和換擋機(jī)構(gòu)。DCT變速器的特點(diǎn) 新一代DCT變速器采用了2個(gè)離合器和6個(gè)前進(jìn)檔的傳統(tǒng)齒輪變速器作為動(dòng)力的傳送部件，這是目前世界上最先進(jìn)的、具有革命性的自動(dòng)機(jī)械式變速器。DCT變速器沒有變矩器，也沒有離合器踏板。DCT變速器在傳動(dòng)過程中的能耗損失非常有限，大大提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。DCT變速器的反應(yīng)非常靈敏，具有很好的駕駛樂趣。車輛在加速過程中不會(huì)有動(dòng)力中斷的感覺，使車輛的加速更加強(qiáng)勁、圓滑。百公里加速時(shí)間比傳統(tǒng)手動(dòng)變速器還短。 DCT變速器的特點(diǎn) DCT變速器的動(dòng)力傳送部件是一臺(tái)三軸式6前進(jìn)檔的傳統(tǒng)齒輪變速器，增加了速比的分配。 DCT變速器的多片濕式雙離合器是由電子液壓控制系統(tǒng)來操控的。 雙離合器的使用，可以使變速器同時(shí)有兩個(gè)檔位嚙合，使換檔操作更加快捷。DCT變速器的特點(diǎn)DCT變速器也有手動(dòng)和自動(dòng)2種控制模式，除了排檔桿可