6 英文翻譯2004-01-1322改善變速器控制和效率的電控執(zhí)行機(jī)構(gòu)的回顧和發(fā)展特納和拉姆齊里查多動力傳動系統(tǒng)和變速器系統(tǒng)摘要隨著燃料經(jīng)濟(jì)型車輛的推進(jìn)，動力子系統(tǒng)的單個效率和總效率變得日益重要。選擇的變速器形式（AMT,DCT,CVT）的發(fā)展由于傳動比數(shù)目，傳動比范圍和裝置效率的增加帶來了很大的作用。然而，更大的潛力在于在所有形式的控制變速器中改善執(zhí)行機(jī)構(gòu)的技術(shù)，這是被認(rèn)可了的。因為傳統(tǒng)的液力裝置的深入改善帶來的經(jīng)濟(jì)利益好像是有限的，所以建議需要有其他可選擇的技術(shù)。這個選擇將尋求進(jìn)一步減少由抽吸和相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)損 帶來的 ， 改善很 的 作 的可控制 ， 用的 來。的 在于 有效的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控機(jī)系統(tǒng)的發(fā)和液力currency1“的子液力系統(tǒng)的。這改善fifl 的 效率和速動力 ，這 子車輛和”機(jī)構(gòu)的發(fā)展。然而，為了這裝置 在 的 的，有很多重要的需要。這 了在的動機(jī)執(zhí)行技術(shù)進(jìn)行動機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 子currency1 系統(tǒng)和 技術(shù)的 。引言車輛變速器的 動控制在傳統(tǒng) 用液力執(zhí)行機(jī)構(gòu)來 ， 機(jī)構(gòu)由的執(zhí)行器 的 力，執(zhí)行器的力 由 。隨 動變速的 ， 動變速器在控制 為車輛行 選擇 的速比，這 得發(fā)動機(jī)在好的燃料經(jīng)濟(jì) 中 的范圍行。然而 在，液力損 很大的 動力 ，這 減損了傳動比選擇帶來的經(jīng)濟(jì)型的改善。動 動變速器的“的發(fā)展 經(jīng) 動變速器的 的機(jī)效率和 動控制聯(lián) 來了。然而， 認(rèn)可， 用于這變速器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)可以得進(jìn)一步的改善來進(jìn)一步減少動力損 。因為液力技術(shù)被認(rèn)為是在特變速器中 損 的重要的， 推 一 可選擇的控機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu) ，了 技術(shù)的 審查陳述了優(yōu) ，概fl了于執(zhí)行機(jī)構(gòu) 務(wù)的 ，還fifl改善 的法。這 也涵蓋了1和”系統(tǒng)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，currency1重 和與 作 尤其是溫度相聯(lián)系的的影響結(jié)果。然后， 了馬達(dá)驅(qū)動的 器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的評估。這fifl系統(tǒng)的詳細(xì)說明，技術(shù)選擇，和與機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動相 的機(jī)規(guī)格，fifl機(jī)型號和效率。 用MATLAB/SIMULINK和EASY5建立執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型評價其動力學(xué) 。動力模型的建立是為了建立反映和評價動機(jī)驅(qū)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)怎 器 用。變速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)這里主要討 三類變速器執(zhí)行技術(shù)：液力，動液，動機(jī)系統(tǒng)。從里卡多進(jìn)行的試驗獲的數(shù) 顯示液力系統(tǒng)可 占 變速器全動力損 的50。但是在執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸和重 面具有優(yōu)，這是由于液 源可以放在空很重要的變速器的 一個位置。動液執(zhí)行器（即帶有力 源）試圖在動機(jī)系統(tǒng)和液力技術(shù)之 一個折中的技術(shù)。 如，用動機(jī)代替機(jī)驅(qū)動的液在 作 控制中 了一個很大的發(fā)展，允許 液需求更好的跟蹤。然而， 各個 的泄漏和流動造的損 仍然存在。 外一 選擇是閉液力系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中一個動機(jī) 改變它的速和來改變液。動機(jī)裝置效率 很 ，在情況 大于95，而且也 很好的作 控制。然而，在 溫 和在 拒 力面它們的 常是 的。因 ，動機(jī)裝置可 需要安置在 用的地，而且除非一機(jī)系統(tǒng)被用來以執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度（執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度在子裝置中 常是很 的）交矩力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸可 滿足 的規(guī)格要求。電動機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)動機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù) 被為兩個主要，傳統(tǒng)動機(jī)這類旋裝置和線 裝置 如磁鐵和線 動機(jī)。旋機(jī)旋發(fā)機(jī) 被進(jìn)一步兩，額角度執(zhí)行機(jī)構(gòu)和動機(jī)。動機(jī)按照矩，加速度，速度和位置被精確的控制，而且有大 的具有 特的 經(jīng)確立的動機(jī)技術(shù)。角度調(diào) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)fifl如旋磁鐵的裝置。旋裝置產(chǎn) 拒的法有兩 ；磁 的調(diào) （ 磁矩）和鐵磁 料的調(diào) （磁矩），而且所有的機(jī)器 用這機(jī)一個 兩個 用。這 currency1 三 的動機(jī) ，有 DC, 磁鐵和關(guān)磁 動機(jī)。 動機(jī) 是傳統(tǒng) 所認(rèn)為的 。 動機(jī)被 用在 動力 用的裝置 ，這里重 是 用 磁鐵機(jī)構(gòu)的 因為動機(jī)尺寸而 。在動力要求相 的車 用 ，用 動機(jī)有很 的 的利益，而且它們 的效率和矩 度 得為了滿足 的矩要求而選用更大的動機(jī)。有 流動機(jī) 經(jīng)統(tǒng) 了 用在 車 的動機(jī)技術(shù)，而且這在很大 度 是因為 。然而，隨著動機(jī) 度和動力要求的增 ，由于效率和矩 度在 有 流技術(shù)變得很 要。一 來說，子機(jī)產(chǎn) 的矩是與機(jī)器里的子，和磁比 的。由動機(jī)的力 限制，帶有力 的動機(jī) currency1更的。磁由磁“和 用在機(jī)結(jié)構(gòu)里的 料類型所。有 流動機(jī)這個機(jī)器由 子 磁鐵和 器和 裝置 流的子構(gòu)。 動力 用 ，子 常被鐵磁鐵代替。有 流機(jī)fi，但是與其他的相比，有很多的fl 。 有 動機(jī)占 車 用的動機(jī)的大多數(shù)，器和 是機(jī)的限制特因為它們限制大的流（因 限制 拒）而且限制機(jī)大速度。因 ，為了達(dá) 的動力，的響 ，有 機(jī)可 大和 ，所以可選擇的其他技術(shù)需要被用。 機(jī) 動機(jī) 被為很多 的 類但這里討 三 主要 。這是 磁鐵交流和 流機(jī)，和關(guān)磁 動機(jī)。磁鐵 流和交流機(jī)在構(gòu)造 ”相 但是兩 的主要 特 是反動形， 交流機(jī)的形是 線而 流機(jī)的形是 形的。 用于控制這兩 機(jī)的率子驅(qū)動器在 是相的但是它們的控制是有 的而且各 需要 角度的子位置。因為交流機(jī)需要 流，精確的子位置是 要的，其位置用器 器 。需要形流的 流機(jī)需要經(jīng) 線流 度的 旋度的，因 用效 傳 器得的 的子位置是可以 許的。然而如果機(jī) 用于位置 ， 像用在 交流機(jī)里的位置傳 器也 裝在 流機(jī) 里用于子位置的反 ，用 流機(jī)相于用交流機(jī) 有明顯的優(yōu)。如果 用是速度 ， 流機(jī) 需要精確的位置反 可以 要求，而交流機(jī)需要精確的位置反 。機(jī)的行和控制驅(qū)動子學(xué)”特安 的之也有許多的 ，機(jī)的行 拒 度的變，因 矩 比率，速度范圍的變。流機(jī)可 也被 以有許多優(yōu) 和fl 的單流。因為 減 是非常重要的，還因為一個驅(qū)動系統(tǒng)的 的 是全 料和 產(chǎn) 的重要的，所以用單流驅(qū)動器減少所需要的 裝置的數(shù) 是很重要的。然而這個控制 有許多 型的fl 。 用情況很 因為它們可 在存在的大 的一 被 發(fā)以產(chǎn) 矩。一單驅(qū)動構(gòu)造 允許在 限行（ 和反的和產(chǎn) 動）。 在機(jī)里被 ， 像傳統(tǒng)的驅(qū)動 源，而且它們 比驅(qū)動機(jī)展示 更 的矩 。然而，驅(qū)動fifl 的 ，即是 一相位的兩個關(guān)可 作， 流的 “， 情況 影響單驅(qū)動。單驅(qū)動的 可以 增加相位改善，但是以 的增加為代價，這是由于在驅(qū)動器里增加了 裝置，機(jī)的線更大和更加 的 結(jié)構(gòu)。磁鐵動機(jī)具有裝在面的磁鐵 具有入在子里的磁鐵。有磁鐵入的子顯示 的效果， 增加機(jī)器的大矩。關(guān)磁 機(jī)被 為 角，單一 的機(jī)。 角子構(gòu)造 機(jī)有 的動 比率，因為子的各被 除來產(chǎn) 子 。矩的產(chǎn) 是由子和子 的齊 的，而且各個相位經(jīng) 流產(chǎn) 連續(xù)的矩，相位 序子的動。因為機(jī)靠單流 作，所以更加單的驅(qū)動可以被用以控制機(jī)， 的減少和 錯誤更加 易。fl少 磁 機(jī)有更 度的具有良 故障模式的 錯，而且 機(jī)在錯誤的狀態(tài) 仍 行。然而，矩產(chǎn) 的脈沖 許多的 需要的特 ， 如很 的矩，這 特 速度的動，速動的動由于動 而加劇。關(guān)磁 機(jī)有80的 序 的矩動而且這 機(jī)也造聽覺 的騷擾。動機(jī)類型 矩 度 速范圍 效率 有 流 流交流 中等 關(guān)磁 中等 中等 中等格1各類機(jī)的相比 線 驅(qū)動器與旋機(jī)產(chǎn) 矩相， 線驅(qū)動器產(chǎn) 力，而且線 驅(qū)動器有 的fl ，特 是相于液裝置它們的力 很 。然而，如果力的要求 是 嚴(yán)格，它們的確 省去機(jī)連接裝置的需要。它們 被如 的各：螺線（1）基 的螺線 引力，磁鐵被一彈簧 位至 作位置。然而，確的這裝置產(chǎn) 動是可 的。螺線產(chǎn) 的力具有顯著的非線 ，這很大 度 于螺線鐵芯和 之的 作空氣隙，線 得它們的控制非?？量?。由于力 位 的特 ，螺線主要用在于穩(wěn)態(tài)行模式。一比 控制特 是有可 的，但是帶來的困難是大力的減少。于第一級，螺線產(chǎn) 的力 用 式（1）描述。式中N是螺線線的鐵絲的纏數(shù)，I是線流，A是螺線的 作橫截面，是 由空的磁道率，是空氣隙的長度。從 式（1）可以看 作空氣隙減 ， 力變的很大， 得控制困難。動線動器動線促動器fifl如揚聲器線的裝置，非常的響 是其特 。然而， 力由于線在 作空氣隙而限制，因 作空氣隙限制了 線的 力，耐用 也是一個。動磁鐵動器常來說， 動磁鐵線 動器是非常堅固耐用的，因為它們 有 磁鐵 梭的飛行，而且布置在子 的固線 得 損 有效的 除。磁鐵的 用在的 中為，因為它們的很 的溫度 。線 動機(jī)線 動機(jī)可 被 作多相 動磁鐵，線 螺線制動器， 也存在與旋動機(jī) 的變型。像在旋機(jī)里，各個相被 流以允許更 度的行。電源和電動執(zhí)行器的伏特電源系統(tǒng)基 ，子裝置獲的流水平由池 和機(jī)行控制。名義 的流需求和也規(guī)了需要的動力子裝置的類型。從這個面看，更 的和 的流是更 的因為從率子學(xué)的角度看它們 易處 。相于 流 的裝置在元 面有很大 度的選擇。在動機(jī)各項 中，一旦一個令人滿意的磁“ 和裝置( )2022 glANIF =0gl4214行速度確， 作的形式：線匝數(shù)和鐵絲 徑。于 的機(jī)率，”機(jī)需要的流大 比1”機(jī)需要的流3 還要 。這 得匝數(shù) 改變來滿足機(jī)流改變的需求，在磁“中它是值。于確的1和”機(jī)來說，損 該是大相 的。大 驅(qū)動損 和有效的 。1”機(jī)要求的 的流 驅(qū)動子學(xué) 的更大的的 損 。 個率 裝置 降而減 了外加的，而且于有 機(jī)， 降也是一個因。因這 降于1和”機(jī) 際 是確的，1”機(jī)具有有效的更大的比 損 ， 得”機(jī)在效率和 面占 風(fēng)。然而，如果 作 足 ，倘若機(jī)具有穩(wěn)狀態(tài)（率 是零），這損 該相的可以忽 。圖1顯示了1和”動機(jī)驅(qū)動的各個損 的比。圖11和”機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)損 比電動機(jī)械裝置力和轉(zhuǎn)矩的放大如先 所 的，子機(jī)裝置相于傳統(tǒng)的液力促動器產(chǎn) 的比力矩和力相的 ，因而與液力相比，動機(jī)裝置需要一個系統(tǒng)放大力和力矩。機(jī)裝置的選擇于保證確的系統(tǒng)動力學(xué)，系統(tǒng)效率（機(jī)系統(tǒng)的損 和它是否具有鎖特 ）和系統(tǒng)可靠 （磨損速度）是重要的。所有的這三 標(biāo)準(zhǔn)是聯(lián)系著的而 好的 該是這三個因數(shù)達(dá) 很好的優(yōu)。變速器控制的機(jī)系統(tǒng)的一子 在參考【5】中找 。單杠桿動機(jī)裝置可 與 器 杠桿相連接， 杠桿 常由繩索和人力操縱傳動的 器踏板相連接。然而， 類裝置 有 鎖特 ，需要一個來 線裝置的常力操縱它。旋裝置也 fifl動連接裝置， 可 被為 鎖的。RI 2動力螺桿動力螺桿有許多的 的， 旋動為 線動。螺桿的主要類型 被為滑動（形 形螺 ）和滾動（滾珠滾柱螺桿）接觸的變形。一個動力螺桿 要的減速比來增加動機(jī)矩 可用的水平。在機(jī)和動力螺桿之可 也需要一個 輪裝置 周輪系，這由機(jī)和動力螺桿 存在的空。蝸輪蝸輪的效率 ，但是它們 了一副 輪裝在一個 的 里面的法， 輪減少很多。然而，蝸輪帶來隙，而且 的效率由于增大的矩要求而增大動機(jī)的型號。需要一個進(jìn)一步的連接裝置蝸輪裝置的旋 為線 力。動液缸閉 液系統(tǒng)可 被 用，以允許動機(jī)裝置 易的放置在 溫的地 放在空將 少被限制的地。離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計和評價圖2動機(jī)驅(qū)動的動力螺桿的基 念，（a）為螺桿外布置，（b）為集螺桿布置單 器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的和評價是根 機(jī)等級進(jìn)行的，還進(jìn)行仿真評價其 。目的是這 一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的機(jī)連接裝置 力矩的機(jī)系統(tǒng)，從而 得執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 ， 力大和 所要求的動態(tài)響 。執(zhí)行機(jī)構(gòu)基于動力螺桿和 流機(jī)的一，而圖形展示除這 的兩個 子。選擇 流機(jī)是因為它矩 度 ，力矩動 和效率 。選擇動力螺桿是因為它 在一個裝置中 得力放大和動。系統(tǒng)的基 要求 該是： 的動力重 比率， 得機(jī)構(gòu) 的力矩 比值， 得加速度好 平滑的產(chǎn) 力矩，特 是在 速度 ， 速度變 和獲得好的位置精確 在速度為零 控制力矩 行的大速度大 效率和率系數(shù) ， 驅(qū)動流 集緊湊 頻率響 特 好 頻率牽引效 平 這特需要優(yōu)一個特 系統(tǒng)。許多因影響考 項和 磁鐵機(jī)的 用，然而，為了單，選用的機(jī)是傳統(tǒng)的面安裝有 磁鐵的機(jī)器。子外安裝磁鐵 用的磁鐵 料， 如NdFeB，很 易 周圍的 溫和 的影響而 ，因為 鐵元 。可 也用于機(jī)的鐵元磁鐵比NdFeB元磁鐵更加fi，更加耐用和具有 好的溫度 特 ，但是在磁鐵各項中是很 的， 需要的磁鐵 料的增加。SmCo磁鐵產(chǎn) 和NdFeB磁鐵 序的磁 ，而且溫度特 更好，但是很 而且非常易損 ，得操縱它們 困難。選擇NdFeB磁鐵是因為它們 價格比是好的， 溫度 仍是一個重要。圖3展示了兩 類型的NdFeB磁鐵隨著周圍溫度的作用，動機(jī)效率是如 改變的。級 ，磁鐵 ，在 個溫度范圍效率 。圖3兩 類型的磁鐵的動機(jī)相于 溫度的 構(gòu)造設(shè)計 ，需要所要求的 力數(shù)值來建立動機(jī)的力矩要求，反 來這 機(jī)的大。所要求的力矩于 ，系統(tǒng) ，螺桿 ，螺桿 徑和系統(tǒng) 。為L， 系數(shù)為，螺桿 徑為D的動力螺桿 的力F，其矩要求是：（2）為了滿足在螺桿 率 為零的標(biāo)準(zhǔn)，螺桿 鎖 的。 +=LDDLFDTpipi2D L tan ，動力螺桿 鎖。是動力螺桿的 角。螺桿 的選擇目的是 的位精度， 的可重 ， 的 度和保機(jī)的力矩要求為 值。用一個行 滾 類型的螺桿可以獲得 的螺桿，滾 和外 被制螺 而且有一個行 保 許多帶有螺 的滾 。這 類型的螺桿比滾 螺桿要好，在于它 獲得 的 ，currency1更 的和更大的速度，然而它們的 系數(shù)有 的增加?；?接促動 器的所要求的力，螺桿的名義 系數(shù)和 確 獲得動機(jī)的矩要求 可 的。因機(jī)力矩與其比 ， 估 機(jī)的空fi 線。機(jī)械設(shè)計先，一個 機(jī)的力矩 用 式示 ：（3）式中B和Q是機(jī)具的參 ， 是磁 （T）和 （Am）；D和L是子 徑和 長度。B和Q的變動范圍 是0.31T和1040 Am,于機(jī)的和 。因為這個 描述了子， 規(guī)縱橫比（）和比（）， 估 機(jī)尺寸。 機(jī)類型 型