兩擋AMT換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真

1、322017年6月第46卷第6期DOI：10.3969/jissri.2095-509X.2017.06.007兩擋AMT換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真張琳，許曉通(1華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣東廣州510641)(2.華南理工大學(xué)廣東省汽車工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510641)摘要：為某電動(dòng)汽車用兩擋AMT設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)新顆的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用權(quán)函數(shù)法對(duì)空間凸輪凹槽螺義角的值進(jìn)行優(yōu)化選取,并基于非同步打齒現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理對(duì)換擋電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行優(yōu)化。利用ADAMS軟件對(duì)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析，仿真結(jié)果表明該換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以可叢平穩(wěn)地?fù)Q擋。關(guān)竇詞：電動(dòng)汽車；兩擋AMT變速箱；換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)；非同

2、步打齒;優(yōu)化控制中圖分類號(hào):U463.21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)：2095-509X(2017)06-0032-05機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程MachineDesignandManufacturingEngineeringJun.2017Vol.46No.632機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程MachineDesignandManufacturingEngineeringJun.2017Vol.46No.632近些年日益突出的環(huán)境問(wèn)題及國(guó)家出臺(tái)的相關(guān)政策，促使電動(dòng)汽車受到越來(lái)越多的關(guān)注。作為電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部件，電動(dòng)汽車用自動(dòng)變速器(AMT)擔(dān)負(fù)著改善電動(dòng)汽車動(dòng)力性能及經(jīng)濟(jì)性的重任,成為了研究的重點(diǎn)。通過(guò)換擋

3、電機(jī)和變速器參數(shù)的匹配與優(yōu)化，使換擋電機(jī)工作在最佳轉(zhuǎn)速區(qū)從而獲得更高的能源利用率。換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)是AMT的關(guān)鍵部件,對(duì)其進(jìn)行研究、改進(jìn)具有重要意義。機(jī)械自動(dòng)變速器換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般有電控氣動(dòng)、電控液動(dòng)、電控電動(dòng)等幾種形式。由于結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速準(zhǔn)確、易于做到梢確控制，國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的研究者和制造商將目光投向了電控電動(dòng)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，開(kāi)發(fā)了基于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的選換擋、無(wú)選檔換擋系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠利用蝸輪蝸桿、垃輪齒條或絲杠螺母等多種傳動(dòng)形式實(shí)現(xiàn)電動(dòng)換擋27。英國(guó)謝菲爾德大學(xué)的TUMER等設(shè)計(jì)出了簡(jiǎn)便快速的直驅(qū)選換擋一體電動(dòng)換擋機(jī)構(gòu);南京理工大學(xué)李波等e時(shí)提出了一種由電磁直線執(zhí)行器直接驅(qū)動(dòng)的新型AMT

4、換擋機(jī)構(gòu)。本文針對(duì)換擋機(jī)構(gòu)的性能要求,設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)緊湊且易于實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)，通過(guò)參數(shù)設(shè)計(jì)及換擋電機(jī)轉(zhuǎn)速優(yōu)化控制對(duì)換擋過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上利用CAT1A軟件建立換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的三維模型,并利用ADAMS軟件對(duì)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，驗(yàn)證該換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換擋可靠性與平穩(wěn)性。1換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與機(jī)理分析1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括換擋電機(jī)選型、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、減速機(jī)構(gòu)速比選取等。電動(dòng)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換形式有齒輪齒條、凸輪機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿、絲杠螺母、曲柄滑塊等不同的形式。換擋電機(jī)有直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、永磁直流電機(jī)等。結(jié)合本文AMT換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)精度高、行程較短等特點(diǎn),選取遁速簡(jiǎn)

5、單、結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低、啟動(dòng)與調(diào)速性能良好的直流電機(jī)作為換擋電機(jī)，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)采取空間凸輪傳動(dòng)方式，其優(yōu)點(diǎn)是控制精確、設(shè)計(jì)方便、結(jié)構(gòu)緊湊。1.2換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理本文采用的電動(dòng)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理簡(jiǎn)圖如圖1所示。該換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理為:換擋電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，先經(jīng)過(guò)與換擋電機(jī)組裝成一體的減速機(jī)構(gòu)減速后，再通過(guò)空間凸輪機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為撥叉繞導(dǎo)桿的小幅擺動(dòng)(由于空間凸輪上開(kāi)有螺旋凹槽，撥叉球頭銷以一定的裝配精度和預(yù)緊度抵在凹槽中,撥叉抵在下方同步器凹槽內(nèi)，所以換擋時(shí)換擋電機(jī)帶動(dòng)空間凸輪旋轉(zhuǎn)，其上的螺旋凹槽帶機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程MachineDesignandManufacturingEngineeringJun.2017Vol.46No.632機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程MachineDesignandManufacturingEngineeringJun.2017Vol.46No.632收日期：2017-03-20墓金審目：廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)0(2O14BO1O127OO1/2O15BO1O119O