载货汽车用电控自动变速操纵系统 连接机构与驱动电机方案29.docx

载货汽车用电控自动变速操纵系统 连接机构与驱动电机方案29.docx

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载货汽车用电控自动变速操纵系统连接机构与驱动电机方案29

电机控制AMT系统设计

一、系统结构图

选换档机构选择方案

•齿轮减速方案

通过齿轮实现电机到选换档拨叉驱动的减速，优点是效率高，但机构比较复杂、实现大减速比体积大、空回较大。

•丝杠减速方案

图1.丝杠减速选换档机构

通过丝杠实现电机到选换档拨叉驱动的减速，优点是容易实现较大的减速比，机构简洁、传感器易于安装。

二．离合器驱动机构方案

•电机直接驱动方案：

由电机直接驱动离合器分离接合。

根据离合器分离力、行程和时间要求，需500W电机。

由于功率大，有电机体积大、耗电高、对原供电系统影响大、控制难度大。

优点是不需其它介质，结构简单。

•电机驱动气助力方案：

由电机驱动原车离合器分离主泵驱动离合器。

优点是对原离合器驱动部分改动较小，但它直接驱动离合器的是气缸，控制困难；另外从总体上它即使用了电机又使用了油缸和汽缸等机构，总体系统复杂，没有自身特点。

•气推液驱动离合器方案：

由汽缸推动液压缸产生油压，油缸直接驱动离合器分离接合。

优点是不需要电机简化了机构、不影响原车电系统；直接控制离合器动作的是液压缸和阀，控制效果好；易于制作结构简洁、体积较小的集成块。

图2.气推液驱动离合器驱动机构原理

图3.气推液驱动离合器驱动机构结构

三．选换档负载过程分析

换档过程主要时间消耗在同步过程，阻力主要是同步过程阻力。

选档阻力主要是摩擦和弹簧阻力。

四．换档负载实验数据分析

•最大力：

22.94Kg*8=183.52Kg

•平均力：

12.70Kg*8=101.6Kg

•最大力积：

34.57Kg*8=276.56Kg*s；（3档到2档）

3档到2档平均力积：

141.92Kg*s

•平均力积：

4.5Kg*8=36Kg*s

（包括3档到2档）

（不包括3档到2档，平均力积为：

3.05Kg*8=24.37Kg*s）

•电机应在换档拨叉头处产生大于最大挂档力183.52Kg的驱动力，取200Kg

•为产生200Kg推力，电机应能输出最大（堵转）扭矩M，则：

M*2*3.14*效率=螺距*连杆机构传动比*200Kg

效率取0.8，螺距为4mm，连杆机构传动比为1.5

M=4mm*1.5*2000N/（2*3.14*0.8）=2.39Nm

电机最大扭矩取2.5Nm

•200Kg推力产生换档所需力积的时间：

最大力积时间：

276.56/200（s）=1.38s

3档到2档平均力积时间：

141.92/200（s）=0.71s

平均力积时间：

36/200（s）=0.18s

不包括3档到2档平均力积时间：

24.37/200（s）=0.12s

•电机功率计算：

换档最大行程11.25mm，取12mm

挂挡时间取0.3s

传动效率取0.8

以200Kg力作用下0.3s推进12mm计算功率：

2000N*12mm/0.3s/0.8=100W

五．换档电机参数确定

•换档电机功率取100W

•额定电压24V

•额定电流5A

•额定转矩取0.48Nm

•额定转速2000rpm

•堵转时间（限流30A）不小于1.5s

•短时工作制，空载时间多于4/5，连续工作时间小于3s

•外型尺寸：

法兰盘安装，Φ7mm*4

轴径：

Φ10mm

电机直径：

Φ80mm

电机长度（不包括轴）：

100mm

止口：

Φ30mm

单轴头：

长25mm,正六角面到面长度7.5mm

•工作环境

温度40~125度

防油、水、尘

适应车上冲击震动要求

六．选档驱动电机负载计算

•最大选档力12.5Kg*8=100Kg

•选档行程9mm

•选档时间取0.3s

•须电机输出力矩M：

M*2*3.14*效率=螺距*100Kg

M=4mm*1000N/2/3.14/0.8=0.80Nm

•选挡功率：

最大力*行程/时间/效率=1000N*9mm/0.3s/0.8=37.5W

七．选档驱动电机参数

•功率取50W

•电机速度：

选挡杆0.3s行进9mm，螺距4mm,相当电机转0.3s转9/4=2.25转，转速：

2.25*60/0.3=450rpm

输出所需扭矩0.8Nm时，速度不能低于450rpm

•电机额定转速2250rpm

•电机额定输出力矩取0.16Nm

•电压24V,电流2.2A

•外型与换挡电机同（长度不同外）

八．换挡电机驱动电路

•电压：

24V

•额定电流：

7A

•限流30A，30A可工作4s，超时自动关断

•外引线：

电机（2条）、电源（2条）、

到控制单元（4条）：

正反转（出）、使能（出）、过载（入）

•使用环境温度：

-40~125度

换档子程序：

换到30H位置

名：

Shift

入口：

到位时的行程位置（值）30H中

出口：

A:

00H：

完成，其它：

A内容为故障码

资源：

档位gearposition,A,30

选档程序：

选到31H位置（直接有某一档上摘下）

名：

slect

入口：

选档位：

31H

出口：

A:

00H：

完成，其它：

故障码

资源：

A，31H

离合器分离程序：

控制离合器分离到（32H）。

当（32H）大于完全分离点，则超过clutchopen即可。

其它情况，要求位置精度。

名：

clutchdis

入口：

32H，给出分离位置。

出口：

A，给出结果，A:

00H：

完成，其它为故障代码。

资源：

A，32H

离合器接合：

按34H的值确定的速度，接合到33H。

名：

clutcheng

入口：

34H（R0）：

速度，33H：

位置

出口：

A：

状态，00H：

完成，其它：

故障

资源：

34H（R0），33H（R1），R2，

换档程序：

完成换档动作，40H指定的档位，完成后，把41H置成实际档位。

名：

Gearchange

入口：

40H，指定要换的档位

出口：

A：

状态，41H：

箱子实际状态

资源：

A，40H，41H

倒车控制：

置倒车状态，直到倒车命令退出。

名：

Back

入口：

无。

出口：

无。

资源：

强置档（1档）：

强置1档运行。

名：

gear1

入口：

无。

出口：

无。

资源：