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29DOC.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29DOC
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:
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