AMT自动变速器离合器执行机构设计

1、AMT 自动变速器离合器执行机构设计摘要机械自动变速器（ AMT ）与液力自动变速器（ AT）相比，具有结构简 单、体积小、成本低等优点；与传统的机械变速器（ MT ）相比有能耗低、 反应快等优点；是一种具有广阔前景的产品。本文主要是 AMT 离合器执行机构的机械结构设计。首先介绍了 AMT 的原理和发展情况。 接着，根据原有离合器的结构和 要求，提出了三种可行的设计方案：齿轮螺旋传动、蜗杆传动和谐波减 速传动。通过比较，选择较有优势的蜗杆传动方案作为设计的总体方案。 然后计算相关参数，选取直流电机、传感器等。最后对总体结构和零部件 进行详细设计，完成总体装配。此自动离合器执行机构设计具有结构

2、简单，紧凑，加工方便，价格低 廉等特点。关键词：执行机构， AMT ，离合器DESIGN OF AMT CLUTCH ACTUATING MECHANISMABSTRACTIn comparison with hydraulic Automatic Transmission(AT), Automatic Mechanical Transmission(AMT) has advantages of simple structure, much lower cost and smaller size. Mean while it possesses characteristics of lower

3、 oil consumption and rapid response, superior than the traditional manual transmission(MT). And so it is a kind of promising product.In the dissertation, much effort has been made on the mechanical structure design of clutch actuating mechanism.First, introduce the principle and development of AMT.

4、And next, three feasible designs are proposed according to the structure and requirement of the clutch. Those are gear-screw-driven, worm-driven, and Harmonic-driven. By comparison, the more competitive design was the worm-driven, which was determined as the last design of the clutch. Following, cal

5、culating and selecting DC-motor, sensor etc. The last, to design the overall structure and parts in detail., to complete the final assembly.The design of the clutch actuating mechanism has the characters of simple-structure, compaction, simple-machining, low-price, and so on.KEY WORDS ： actuating me

6、chanism AMT clutch目录第 1 章 绪论 错. 误 !未定义书签AMT自动变速技术的发展与趋势 错 误 !未定义书签AMT的控制原理 错. 误 !未定义书签AMT 自动变速系统发展 错. 误 !未定义书签自动离合器的研究与开发现状 错 误 !未定义书签自动离合器的构成和基本原理 错 误 !未定义书签自动离合器研究的重点问题 错 误 !未定义书签本文研究的主要内容 错. 误 !未定义书签第 2 章 总体方案确定 错. 误 !未定义书签离合器执行机构设计要求 错 误 !未定义书签离合器执行机构设计参数要求 错 误 !未定义书签离合器终端传动要求 错 误 !未定义书签离合器执行机构传

7、动方案及其初步计算 错误 !未定义书签方案一：齿轮螺旋传动 错 误 !未定义书签方案二：蜗杆传动 错 误 !未定义书签方案三：谐波减速器传动 错 误 !未定义书签方案的确定 错. 误 !未定义书签第 3 章 计算及设计 错. 误 !未定义书签前离合器执行机构设计计算 错 误 !未定义书签总体计算 错. 误 !未定义书签电机的选择 错. 误 !未定义书签蜗杆涡轮设计 错. 误 !未定义书签涡轮轴的设计 错. 误 !未定义书签曲柄 错. 误!未定义书签执行杆 错. 误 !未定义书签轴承的选择 错. 误 !未定义书签传感器选择 错. 误 !未定义书签后离合器执行机构设计计算 错 误 !未定义书签总体

8、计算 错. 误 !未定义书签电机的选择 错. 误 !未定义书签蜗杆涡轮设计 错. 误 !未定义书签其他 错. 误!未定义书签第 4 章 结构设计 错. 误 !未定义书签电机蜗杆结构 错. 误 !未定义书签涡轮及涡轮轴 错. 误 !未定义书签箱体及箱盖 错. 误 !未定义书签曲柄执行杆 错. 误 !未定义书签第 5 章 全文结论 错. 误 !未定义书签总结错. 误!未定义书签展望错. 误!未定义书签参 考 文 献 错. 误 !未定义书签致 谢 错. 误 !未定义书签第 1 章 绪论自从工程师（KralBenz）发明汽车开始， 在人类的不断追求汽车先进性 能和功能下，汽车技术不断向前发展着。进入

9、80 年代以后，随着电子技术 和计算机技术的使用和普及，先进电子技术在汽车上的使用极大地提高了 汽车的动力性、经济性、舒适性和方便性，因而在汽车上得到了日益广泛 的应用。现在的汽车正在逐步电子化、自动化。汽车变速器的作用是传递 动力，并在动力的传递过程中改变传动比，以调节或变换发动机的特性， 同时通过变速来适应不同的驾驶要求。汽车变速系统整体上是由手动换档 向自动换档变速发展， 尤其是高速发展的计算机技术应用于换档变速系统， 使汽车自动变速技术得到了充分的发展，其理论与设计水平也达到了相对 的完善。采用自动变速器，实现自动换挡，不但可以使汽车的驾驶变得更简单、 省力，而且可以有效的提高汽车的舒

10、适性、安全性并降低排放，因而长期 以来，这一直是人们努力的目标。随着电子控制技术的发展，电控自动变 速器的性能不断完善，价格不断降低，在汽车上的应用日益广泛。现在， 城市客车和公共汽车上自动变速器的装车率，美国是 100%，欧洲发达国家 也在 90%以上；在轿车上，日本中高级轿车上装用自动变速器的车辆比例 超过了 80%，美国则一直在 90%以上 【1】。就我国汽车行业现状而言，汽车 厂家生产的轿车和客车大多数是手动操纵， 与当今汽车发展潮流极不相称。 随着人民生活水平的提高，轿车的需求量将会大幅度增加，为了满足家庭 非职业驾驶者的需求，对自动化变速车辆的需求也会有很大的提高。由于 电子、计算

11、机技术的发展，高档轿车生产成本降低，轿车正以加速的步伐 进入我国普通家庭。在此情况下，立足国内自主开发自动或半自动变速车 辆都具有重大社会意义和经济效益。AMT 自动变速技术的发展与趋势1.1.1 AMT 的控制原理AMT 保持原有的机械变速器结构不变，通过加装微机控制的自动操纵机构，取代原来由驾驶员人工完成的离合器分离、接合、换档以及发动机相应同步调节等操作，最终实现换档全过程序列操纵的自动化。最为典型 的 AMT 是 1984 年五十铃公司生产的 NAVI-5 【1】。其基本工作原理如图 1-1 所示。由图可见， AMT 由电子控制单元（ ECU）通过执行机构分别控制发 动机、离合器和变速

12、器。自动离合器执行机构、自动换档执行机构和自动油门调节机构相互独立。图 1-1 NA VI-5 的整体控制策略 【2】驾驶员通过加速踏板和操纵杆向电子控制单元（ ECU）传递控制信号； 电子控制单元采集发动机转速传感器、车速传感器等信号，时刻掌握着车 辆的行驶状态；电子控制单元（ ECU）根据这些信号按存储于其中的最佳 程序（最佳换档规律、离合器最佳接合规律、发动机油门自适应调节规律 等），对发动机供油、离合器的分离与接合、变速器换档三者的动作与时序 实现最佳匹配，从而获得优良的燃油经济性与动力性能以及平稳起步与迅 速换档的能力，以达到驾驶员所期望的结果。1.1.2 AMT 自动变速系统发展A

13、MT 的发展大致可分为以下三个阶段 【3】。（1）.半自动 AMT 阶段，即 SAMT 阶段（ 19751984）Fichtel&Sachs 公司的 Saxomat 便是基于这一思想的较为成熟的 AMT 产品。该装置利用电子技术控制干摩擦离合器，当发动机转速低于一个确 定值时控制离合器分离；当驾驶员踩下油门时重新接合离合器。同时在换 档手柄上安装开关传感器，确保驾驶员换档时分离和接合离合器。瑞典 Scania的 CAG 系统，德国 Daimler-Benz 公司的 EPS 系统，美国的 SMAT 系统等均为这种形式 【4】。但由于受当时电子技术水平的限制其效果并不理 想。车辆起步时易使

14、发动机熄火和失速，仍然存在接合冲击，分离滞后等 缺陷。（2）.全自动 AMT 阶段（ 19841990）。从 80 年代中期开始， 人们从技术角度上考虑如何实现对离合器的自动 控制。其标志是 1984 年 ISUZU 投放于市场的 NAVAI-5 电控机械式自动变 速器。它采用了计算机控制系统微机，主要完成起步与换档时离合器及档 位的控制。它弥补了 AT 价格高、结构复杂的缺陷，提供廉价的全自动变速 器产品。随后日本的 Nissan、美国的 FordEaton 等公司均开展此方面的研究， 其整体结构都与 NAVAI-5 相似 【5】【6】。但是该时期的产品本身仍存在着明显 的缺点：如换档规律仍

15、不完善，在坡道弯道等特殊道路条件下出现频繁和 意外的换档现象；离合器的控制也不完美，造成车辆起步与换档时的冲击 现象，舒适性很差。（3）.智能化 IAMT 阶段（ 1990至今） 换档规律和车辆起步时离合器的控制问题都受外界环境、驾驶员的主 观愿望和车辆客观运行状态的影响。国内外都采用智能方法进行此方面的 研究，智能化 IAMT 在复杂多变的外界条件下使车辆的换档和起步性能有 进一步的提高。设计重量轻、体积小、成本低、结构简单、便于维修和拆 装的执行机构，实施精度高、响应快、鲁棒形强的控制策略是今后离合器 自动操纵的发展方向。自动离合器的研究与开发现状1.2.1 自动离合器的构成和基本原理离合

16、器作为传动系中的一个重要环节，它起着传递或者中断动力的作用。对于装有传统的机械式变速箱（ MT ）的汽车，驾驶员在汽车起步或者 换档时需踩下离合器踏板，然后再慢慢松开踏板，完成离合器的接合过程。 为了减轻驾驶员的劳动强度，自动离合器应运而生。传统意义上的自动离 合器只对离合器的分离与接合过程进行控制，如果同时对油门开度以及换 档操纵进行控制，就构成一个完整的 AMT 了。汽车自动变速系统中， AMT 是自动变速发展有前景的一个方向。本文 是自动变速系统的一部分， 为了进一步提高 AMT 的性能和实用性， 仍需要 进行以下后续研究。1. 本文基本完成了 AMT 自动离合器执行机构的基本结构设计工

17、作，距 离产品的实用化和市场化还有较大的差距。2. 由于时间关系， 尚未将设计出的控制器进行编程并进行实验， 这将是 以后的工作的重点之一。3. 在完成 AMT 自动离合器执行机构之后还需与变速器的自动换档系统 和电控油门联合进行整车试验，并在调试试验的基础上进行整车性能的改 进。总之，本文对自动离合器的执行机构进行了比较全面的结构设计，零 部件详细设计基本完成， 大部分零件可以生产。 本文所做的工作对 AMT 的 开发和产品化有一定的实际意义。参考文献1 蔡炳炎 林宁 徐勇，机械式自动变速器在城市客车上的应用前景， 汽车科技 J 第 1 期， 20052 孙承顺，汽车自动离合器控制系统快速开

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