黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 目 錄 摘要 . . 第 1 章 緒論 . 1 . 1 國(guó)內(nèi) 外 發(fā)展現(xiàn)狀 . 1 合器控制 技術(shù) 發(fā)展 . 3 第 2 章 液壓操縱式離合器線控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) . 5 . 5 合器結(jié)構(gòu)與工作原理 . 5 . 7 合器液壓操縱機(jī)構(gòu) . 8 . 9 . 10 . 11 . 13 . 13 . 14 章小結(jié) . 15 第 3 章 液壓操縱式離合器線控系統(tǒng)的 硬件設(shè)計(jì) . 16 . 16 . 20 行器的選擇 . 21 壓泵和電動(dòng)機(jī)總成 . 21 關(guān)閥 . 23 油閥和回油閥 . 23 行器測(cè)試 . 25 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 動(dòng)電路 . 25 章 小結(jié) . 27 第 4 章 液壓操縱式離合器線控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) . 29 程序流程 . 29 始化流程 . 30 制算法 . 30 章 小結(jié) . 31 結(jié)論 . 32 參考文獻(xiàn) . 33 致謝 . 35 附錄 A 外文文獻(xiàn) . 36 附錄 B 外文文獻(xiàn)翻譯 . 38 附錄 C 程序 40 摘 要 隨著汽車(chē)電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的逐步成熟和汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車(chē)線控技術(shù)也逐步得到青睞和深入研究 是 汽車(chē)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。汽車(chē)線控技術(shù)就是將駕駛員的操縱動(dòng)作經(jīng)過(guò)傳感器變成電信號(hào)，通過(guò)電纜直接傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)的一種系統(tǒng)。 汽車(chē)離合器操縱形式有液 壓和拉線式兩種，轎車(chē)多用液壓操縱式，由總泵、分泵、軟管、踏板等組成。 本設(shè)計(jì)通過(guò)研究汽車(chē)液壓操縱式離合器的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)；分析離合器接合過(guò)程和計(jì)算離合器的操縱力變化規(guī)律建立離合器的力學(xué)模型，選擇驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，布置形式和控制系統(tǒng)。 本文研究了以單片機(jī)為核心的 液壓操縱式離合器線控系統(tǒng) 的開(kāi)發(fā)思路和設(shè)計(jì)方法 。其中選擇 了 線控系統(tǒng)的 硬件 并設(shè)計(jì)了線控部分壓力控制單元的軟件系統(tǒng)。軟件 核心是單片機(jī) ，用脈寬調(diào)制（ 法控制占空比對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)離合器工作缸位置精確控制，軟件采用 制算法 。 所設(shè)計(jì)的 液壓操縱式離合器線控操縱系統(tǒng)可與原系統(tǒng)的功能進(jìn)行切換工作。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 鍵詞 ： 液壓操縱式離合器 ； 線控技術(shù)；脈寬調(diào)制；高速開(kāi)關(guān)閥； 法 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) of it a in of in is s by of It of of by of is of of of of in to of ID be 1 買(mǎi)文檔送全套 紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 1 章 緒 論 1 1 選題的目的、意義 隨著汽車(chē)電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的逐步成熟和汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)通信技 術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車(chē)線控技術(shù)也逐步得到青睞和深入研究 是 汽車(chē)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。 汽車(chē)線控技術(shù)就是將駕駛員的操縱動(dòng)作經(jīng)過(guò)傳感器變成電信號(hào)，通過(guò)電纜直接傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)的一種系統(tǒng)。目前包括線控?fù)Q檔系統(tǒng)、線控 制動(dòng)系統(tǒng) 、線控懸架系統(tǒng)、線控增壓系統(tǒng)、線控油門(mén)系統(tǒng)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其中線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在高級(jí)轎車(chē)、跑車(chē)及概念車(chē)上有廣 泛的應(yīng)用，它為自動(dòng)駕駛提供了良好的平臺(tái) 。 汽車(chē)離合器操縱形式有液壓和拉線式兩種，轎車(chē)多用液壓操縱式，由總泵、分泵、軟管、踏板等組成。它具有噪聲小、省力、平穩(wěn)、布置方便的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)：漏油；需要維護(hù)。特點(diǎn)：摩擦阻力小、重量輕、布置方便、不受車(chē)身變形影響。當(dāng)駕車(chē)者踩下離合器踏板時(shí)，推桿推動(dòng)總泵活塞使油壓增高，通過(guò)軟管進(jìn)入分泵，迫使分泵拉桿推動(dòng)分離叉，將分離軸承推向前；當(dāng)駕車(chē)者松開(kāi)離合器踏板時(shí)，液壓解除，分離叉在回位彈簧作用下逐漸退回原位，離合器又處在接合狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)針對(duì)液壓操縱式離合器設(shè)計(jì)線控操縱系統(tǒng)，可與原系 統(tǒng)的功能進(jìn)行切換工作。 1 2 線控技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 線控技術(shù)（ 于飛機(jī)控制系統(tǒng)，飛機(jī)的新型飛行控制系統(tǒng)是一種線控黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 系統(tǒng)（ 它將飛機(jī)駕駛員的操縱命令轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，利用計(jì)算機(jī)控制飛機(jī)飛行。 隨著汽車(chē)電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的逐步成熟和汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車(chē)線控技術(shù)也逐步得到青睞和深入研究 是 汽車(chē)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。 汽車(chē)線控技術(shù)就是將駕駛員的操縱動(dòng)作經(jīng)過(guò)傳感器變成電信號(hào)，通過(guò)電纜直接傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)的一種系統(tǒng)。 如圖 圖 控過(guò)程 目前包括線控?fù)Q檔系統(tǒng)、線控 制動(dòng)系統(tǒng) 、線控懸架系統(tǒng)、線控增壓系統(tǒng)、線控油門(mén)系統(tǒng)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其中線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在高級(jí)轎車(chē)、跑車(chē)及概念車(chē)上有廣泛的應(yīng)用，它為自動(dòng)駕駛提供了良好的平臺(tái) 。 （ 1） 線控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 們可以不用直接操作機(jī)械力。 駛員的手完成，不需要轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)向柱和腳踏板，這樣就減少了正面碰撞時(shí)的潛在危險(xiǎn)性，改善了汽車(chē)的安全性和舒適性，并為汽車(chē)設(shè)計(jì)提供了更大的設(shè)計(jì)空間。 于駕駛特性如制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、加速等過(guò)程都是程序設(shè)定的，設(shè)計(jì)師可設(shè)計(jì)不同的程序供用戶(hù)選擇。 能高（響應(yīng)快）。線控系統(tǒng)取消了許多機(jī)械連接裝置、液壓裝置和氣壓裝置，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，便于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化。 少維護(hù)費(fèi)用。取消機(jī)械和液壓連接可減少車(chē)身質(zhì)量并簡(jiǎn)化維護(hù)工作，可能磨損的部件更少了，如使用線控制動(dòng)無(wú)需制 動(dòng)液，使汽車(chē)更為環(huán)保，減少維護(hù)。 得汽車(chē)導(dǎo)航和自動(dòng)駕駛成為可能，整個(gè)汽車(chē)就是一個(gè)完整的電路整體。 穩(wěn)固的電子接口（模塊結(jié)構(gòu)），隔板間無(wú)機(jī)械連接，簡(jiǎn)單布置就能增加電子控制功能。 （ 2） 線控技術(shù)的缺點(diǎn) 電子設(shè)備還相當(dāng)?shù)牟豢煽?電磁干擾、器件失效、軟件程序的設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)攻擊等等。一旦電路失效而沒(méi)有機(jī)械冗余就會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果 轉(zhuǎn)向失靈、油門(mén)難以控制和不能制動(dòng) 。 所以線控技術(shù)研究的重點(diǎn)應(yīng)該是系統(tǒng)的可靠性和安全性。 目前所有大型汽車(chē)制造商都在開(kāi)發(fā) 線控系統(tǒng)雛形及其產(chǎn)品。美國(guó) 司開(kāi)發(fā)的電信號(hào) 模擬或數(shù)字信號(hào) 有線或無(wú)線的信號(hào) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 傳感裝置 功 能 裝 置 人 機(jī) 接 口 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 線控駕駛系統(tǒng)使得燃油經(jīng)濟(jì)性上升 5； 車(chē)在電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中也作了類(lèi)似改進(jìn)； 司和其他一些設(shè)備制造商已開(kāi)發(fā)或正在開(kāi)發(fā)線控技術(shù)和產(chǎn)品；6轎車(chē)上采用線控油門(mén)技術(shù)。德國(guó)大眾也有線控的概念車(chē)。美國(guó)通用公司在 2003年研制的 005年研制的 線控技術(shù)得以逐漸在汽車(chē)上普遍應(yīng)用的技術(shù)背景是：微電子器件的成本降低、可靠性提高，如單片機(jī)， ；電力電子裝 置的功能增強(qiáng)、成本降低，可靠性提高，如執(zhí)行步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，傳感器等等。 隨著汽車(chē)電子化的不斷深入，線控技術(shù)將在汽車(chē)上得到普遍應(yīng)用，笨重、精確度低的機(jī)械系統(tǒng)將被精確、敏感的電子傳感器和執(zhí)行元件所代替，汽車(chē)傳統(tǒng)的操縱機(jī)構(gòu)、操縱方式、執(zhí)行機(jī)構(gòu)也將會(huì)發(fā)生根本性的變革。 當(dāng)線控這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)時(shí)，汽車(chē)將是一種完全的高新技術(shù)產(chǎn)品，發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向機(jī)全都不見(jiàn)了，汽車(chē)可以說(shuō)是一臺(tái)裝在輪子上的計(jì)算機(jī)。 1 3 離合器線控技術(shù)的發(fā)展 在采用離合器的傳動(dòng)系統(tǒng)中，早期離合器的結(jié)果形式是錐形摩擦離合器。錐形摩擦離合器 傳遞扭矩的能力，比相同直徑的其他結(jié)構(gòu)形式的摩擦離合器要大。但是，其最大的缺點(diǎn)是從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大，引起變速器換擋困難。而且這種離合器在接合時(shí)也不夠柔和，容易卡住。 此后 ，在油中工作的所謂濕式的多片離合器逐漸取代了錐形摩擦離合器。但是多片濕式摩擦離合器的片與片之間容易被油粘住（尤其是在冷天油液變濃時(shí)更容易發(fā)生），導(dǎo)致分離不徹底，造成換擋困難。所以它又被干式所取代。多片干式摩擦離合器的主要優(yōu)點(diǎn)是由于接觸面數(shù)多，故接合平順柔和，保證了汽車(chē)的平穩(wěn)起步。但因片數(shù)較多，從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，還是感到換擋不夠容易。 另外，中間壓盤(pán)的通風(fēng)散熱不良，易引起過(guò)熱，加快了摩擦片的磨損甚至燒傷和破裂。如果調(diào)整不當(dāng)還可能引起離合器分離不徹底。 多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)使人們逐漸趨向于采用單片干式摩擦離合器。它具有從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，散熱性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，尺寸緊湊，分離徹底等優(yōu)點(diǎn)。而且只要在結(jié)構(gòu)上采取一定措施，也能使其接合平順。因此，它得到了極為廣泛的應(yīng)用。 如今，單片干式摩擦離合器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也相當(dāng)完善：采用具有軸向彈性的從動(dòng)盤(pán)，提高了離合器的接合平順性；離合器中裝有扭轉(zhuǎn)減振器，防止了傳動(dòng)系統(tǒng)的共振，減少了噪音；以及采用了摩擦較小 的分離桿機(jī)構(gòu)等。另外，采用了膜片彈簧作為壓簧，可同時(shí)兼起到分離杠桿的作用，使離合器結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，并顯著地縮短了離合黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 器的軸向尺寸。膜片彈簧和壓盤(pán)的環(huán)行接觸，可保證壓盤(pán)上的壓力均勻。由于膜片彈簧本身的特性，當(dāng)摩擦片磨損時(shí)，彈簧的壓力幾乎沒(méi)有改變，且可減輕分離離合器時(shí)所需要的踏板力。為了提高離合器的傳扭能力，在重型汽車(chē)上多采用多片干式離合器。次外，近年來(lái)由于多片濕式離合器在技術(shù)上的不段改善，在國(guó)外的某些重型牽引汽車(chē)和自卸車(chē)上又開(kāi)始采用多片濕式離合器，并有不斷增加的傾向。與干式離合器相比，由于用油泵進(jìn)行強(qiáng)制制冷的結(jié) 果，摩擦表面的溫度較低（不超過(guò) 93 ）。因此，允許起步時(shí)長(zhǎng)時(shí)間地打滑或用高檔起步而不致燒損摩擦片，具有良好的起步能力。據(jù)說(shuō)這種離合器的使用壽命可達(dá)干式離合器的五、六倍。 為了實(shí)現(xiàn)離合器的自動(dòng)操縱，有自動(dòng)離合器。采用自動(dòng)離合器時(shí)可以省去離合器踏板，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的 “雙踏板 ”操縱。與其他自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)（如液力傳動(dòng)）相比，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉及傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。因此，在歐洲小排量汽車(chē)上曾得到廣泛的應(yīng)用。但是在現(xiàn)有自動(dòng)離合器的各種結(jié)構(gòu)中，離合器的摩擦力矩的力矩調(diào)節(jié)特性還不夠理想，使用性能不盡完善。例如，汽車(chē)以高檔低速 上坡時(shí)，離合器往往容易打滑。因此必須提前換如低檔以防止摩擦片的早期磨損以至燒壞。這些都需要進(jìn)一步改善。 隨著汽車(chē)運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，離合器還要在原有的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)和提高，以適應(yīng)新的使用條件。從國(guó)外的發(fā)展動(dòng)向來(lái)看，近年來(lái)汽車(chē)的性能在向高速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，載重汽車(chē)趨向大型化，國(guó)內(nèi)也有類(lèi)似的情況。此外，對(duì)離合器的使用要求也越來(lái)越高。所以，增加離合器的傳扭能力，提高其使用壽命，簡(jiǎn)化操作，已經(jīng)成為目前離合器的發(fā)展趨勢(shì)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 2 章 液壓操縱式離合器線控系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì) 2 1 離合器特性分析 2 1 1 膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)與工作原理 離合器是汽車(chē)傳動(dòng)系中的一個(gè)重要組成部件。它是一種既能傳遞動(dòng)力，又能切斷動(dòng)力的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其基本功用有三：動(dòng)力傳遞、動(dòng)力切斷以及過(guò)載保護(hù)。 目前中小型車(chē)輛上應(yīng)用的離合器均為單片干式膜片離合器，它具有從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，散熱性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，尺寸緊湊，分離徹底等優(yōu)點(diǎn) 1 。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 示，其中膜片彈簧是一個(gè)用薄彈簧鋼板制成的帶有錐度的彈簧，由碟簧部分和分離指部分組成，其工作情況 分為三種狀態(tài)：自由狀態(tài)、接合狀態(tài)和分離狀態(tài)，分別如圖 圖 片彈簧離合器結(jié)構(gòu)示意圖 1)自由狀態(tài)：當(dāng)離合器蓋總成尚未與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪裝合以前，膜片彈簧近似處于自由狀態(tài)，不承載，無(wú)變形。 2)接合狀態(tài)：當(dāng)離合器蓋總成與飛輪裝合時(shí)，離合器蓋通過(guò)后支承環(huán)對(duì)膜片彈簧中部施加壓緊力 F，則膜片彈簧大端與壓盤(pán)接觸處作用著支承反力 此時(shí)膜片彈簧黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 被壓緊到趨近于壓平狀態(tài)的預(yù)加壓縮狀態(tài)，從而將從動(dòng)盤(pán)摩擦片壓緊在飛輪與壓盤(pán)之間，離合器處于接合位置。此時(shí)只有碟簧部分受 載，分離指部分不受載。 3)分離狀態(tài)：作用于膜片彈簧小端加載半徑 的分離力 膜片彈簧以中部支承環(huán)為支點(diǎn)，繼續(xù)受到壓縮。此時(shí)大端壓緊力 漸減少直到消失，膜片彈簧呈反錐形的翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。此時(shí)只有分離指部分受載，碟簧部分不受載。 圖 合器工作狀態(tài) 離合器接合過(guò)程中通過(guò)摩擦力矩實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞，裝有多級(jí)減振的離合器傳動(dòng)系統(tǒng)模型如圖 示 2 。 圖 級(jí)減震離合器簡(jiǎn)化模型 其動(dòng)力學(xué)方程為： （ 2 式中： 合器傳遞的摩擦扭矩 (N m) 合器減振器傳遞扭矩 (N m) 作用在離合器上的阻力矩 (N m) 動(dòng)機(jī)輸出扭矩 (N m) e：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 (s) c：離合器從動(dòng)片角速度 (s) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 m：變速箱輸入軸角速度 (s) 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪及離合器主動(dòng)片的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kg/ 離合器從動(dòng)片等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kg/ J： 減振器、變速箱、差動(dòng)器、輪胎、整車(chē)在變速箱輸入軸軸的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg/ 發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩是周期變化的，這就使得傳動(dòng)系產(chǎn)生扭矩振動(dòng)。為了改善膜片彈簧離合器的扭矩減振特性，在離合器從動(dòng)片與其輸出軸之間有一組彈簧，構(gòu)成了扭轉(zhuǎn)減振器，該減振器在結(jié)構(gòu)上保證離合器具有一定的減振性能。減振器扭矩傳遞公式為 +Kcm (2其中： K 為減振器剛度， C 為減振器阻尼，為離合器從動(dòng)片與輸出軸轉(zhuǎn)速差。 離合器實(shí)際傳遞扭矩 2221 (2式中 Z 為摩擦副數(shù)，一般干式摩擦離合器為 Z=2， 為接觸系數(shù)，取為 0 6； q 為 摩擦副單位面積壓力， R、 r 為摩擦片內(nèi)外半徑， u 為摩擦系數(shù)，它隨離合器主從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速差而變，其關(guān)系式為 u=1+(2其中 膜片彈簧離合器的 q 值與膜片彈簧的特性有密切關(guān)系，下面討論膜片彈簧的特性。 2 1 2 膜片彈簧非線性特性 1)負(fù)荷特性 圖 膜片彈簧負(fù)荷特性，橫坐標(biāo)是彈簧大端變形 ，縱坐標(biāo)是負(fù)荷 即 11 。曲線上 B 點(diǎn)為摩擦片磨損前離合器處于完全接合狀態(tài)時(shí)的工作點(diǎn)，離合器完全分離點(diǎn)為 C 點(diǎn)。在長(zhǎng)時(shí)間使用后，摩擦片會(huì)發(fā)生磨損，離合器完全接合時(shí)膜片彈簧的工作點(diǎn)向左移 x 到 D 點(diǎn)，離合器完全分離點(diǎn)左移缸 1x 到 E 點(diǎn)，整個(gè)膜片彈簧工作范圍將發(fā)生變化。當(dāng)磨損量增大時(shí)工作點(diǎn)移動(dòng)到 A 點(diǎn)，膜片彈簧將失效。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 片彈簧負(fù)荷特性 2)靜壓特性 是指離合器主從動(dòng)片間的靜 態(tài)壓力x 之間的關(guān)系，它可用下式表示： 離合器完全結(jié)合時(shí)離合器部分結(jié)合時(shí)離合器完全分離時(shí) (2式中： 3)扭矩傳遞特性 是指離合器傳遞的扭矩x 之間的關(guān)系，有： 式中： u 摩擦面的摩擦系數(shù)，摩擦片的平均作用半徑。 將 離合器完全結(jié)合時(shí)離合器部分結(jié)合時(shí)離合器完全分離時(shí) (2離合器扭矩傳遞特性如圖 示。從圖中可以看出，離合器有效作用行程較短，且具有非線性特性。 4)離合器磨損后扭矩傳遞特性 離合器摩擦片磨損后扭矩傳遞特性會(huì)發(fā)生改變，摩擦片磨損主要反映在彈簧壓縮量的改變，同時(shí)膜片彈簧工作位置壓緊力也隨之改變。離合器磨損后扭矩傳遞特性如圖 示，從圖中可以看出： 從動(dòng)片在不同的磨損程度下離合器最大扭矩傳遞能力不同，離合器分離叉 行程不同，離合器開(kāi)始接合點(diǎn)位置不同。 從動(dòng)片在不同磨損程度下離合器扭矩傳遞對(duì)于開(kāi)始接合點(diǎn)具有相同規(guī)律，這是離合器磨損自適應(yīng)控制的基礎(chǔ)。 在使用過(guò)程中離合器磨損到一定程度，必須調(diào)整離合器分離軸承與分離指間的間隙。圖中 線表示即使離合器踏板完全釋放，離合器也不能完全結(jié)合。 圖 合器扭矩傳遞特性 圖 合器磨損后扭矩傳遞特性 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 2 2 離合器液壓操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析 3 液壓操縱機(jī)構(gòu)主要由踏板 1、主缸 2、工作缸 7、管路系統(tǒng)和回位彈簧等組 成，如圖 示。液壓操縱機(jī)構(gòu)具有摩擦阻力小、傳動(dòng)效率高、質(zhì)量小、布置方便、接合柔和、其工作不受車(chē)身或車(chē)架變形以及發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的影響、便于遠(yuǎn)距離操縱等優(yōu)點(diǎn)，因此在各種汽車(chē)上的應(yīng)用日益廣泛。 圖 1 踏板 2 主缸 3 儲(chǔ)液室 4 分離杠桿 5 分離軸承 6 分離叉 7 工作缸 2 2 1 離合器主缸 離合器主缸的構(gòu)造如圖 示。圖 北京 汽車(chē)離合器主缸。主缸體借助補(bǔ)償孔 A、進(jìn)油孔 B 與儲(chǔ)液室連通。主缸體裝有 活塞 3，活塞中部較細(xì)，使活塞右側(cè)的主缸內(nèi)腔形成環(huán)形的油室?；钊麅啥搜b有密封圈 2 與皮碗 個(gè)小孔，活塞復(fù)位彈簧 6 將皮碗、活塞墊片 4 壓向活塞，蓋住小孔，形成單向閥，并把活塞推向最右的位置，試驗(yàn)皮碗位于補(bǔ)償孔 A 與進(jìn)油孔 B 之間，兩孔都開(kāi)放。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 車(chē)離合器主缸 a)北京 b)紅旗 1 推桿 2 密封圈 3 活塞 4 活塞墊片 5 皮碗 6 活塞復(fù)位彈簧 7 主缸體 A 補(bǔ)償孔 B 進(jìn)油孔 C 出油孔 2 2 2 離合器工作缸 離合器工作缸的構(gòu)造如圖 作缸內(nèi)裝有活塞 4、皮碗 缸體右端有擋環(huán) 5，缸體左端裝有進(jìn)油管接頭 9與放氣螺釘 擰出放氣螺釘進(jìn)行放氣。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 a)北京 汽車(chē)離合器工作缸 b)奧迪 100 型轎車(chē)離合器工作缸 1 工作缸體 2 活塞限位塊 3 皮碗 4 活塞 5 擋環(huán) 6 護(hù)罩 7 分離叉推桿總成 8 放氣螺栓 9 進(jìn)油管接頭 當(dāng)踩 下離合器踏板時(shí)，通過(guò)主缸推桿 1（圖 主缸活塞 3向左移動(dòng)，活塞復(fù)位彈簧 6被壓縮。當(dāng)皮碗 5將補(bǔ)償孔 路中油液受壓，壓力升高。在油壓作用下，工作缸活塞（圖 移，并推動(dòng)分離叉推桿，使分離叉轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)分離杠桿、分離套筒等使離合器分離。 當(dāng)迅速放松離合器踏板時(shí)，活塞復(fù)位彈簧 6（圖 主缸活塞較快地右移，而由于油液在管路中流動(dòng)有一定阻力，流動(dòng)較慢，使活塞左側(cè)形成一定的真空度。在左、右側(cè)壓力差的作用下，少量油液經(jīng)進(jìn)油孔 和皮碗 5 形成的單向閥，由皮碗間隙中流到左側(cè)彌補(bǔ)真空。當(dāng) 原來(lái)由主缸壓到工作缸的油液又重新回到主缸時(shí)，由于已有少量的補(bǔ)償油液經(jīng)單向閥流入，故總油量過(guò)多。這多余的油即從補(bǔ)償孔 液壓系統(tǒng)中因漏油或因溫度變化引起油液的容積變化時(shí)，則借助補(bǔ)償孔保證正常的油壓和液壓系統(tǒng)工作的可靠性。 2 2 3 離合器液壓式操縱機(jī)構(gòu)的計(jì)算 圖 合器操縱機(jī)構(gòu)主要參數(shù)計(jì)算 (1)如圖 離合器踏板的行程為 L ，踏板臂長(zhǎng)為 1L ，連桿臂長(zhǎng)為 2L ,踏板的自由行程為 L ，主泵的工作缸半徑為 1r ，活塞的行程為 1h ，主缸頂桿與主缸活塞之間的間隙為 1 ，于是有 1112 (2黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 (2)設(shè)分泵的工作缸半徑為 2r ，活塞的行程為 2h 。在踏板的作用力下，從主缸中壓出的油量與達(dá)到工作缸的油量相等。在不考慮管路壓力損失的情況下，因油的不可壓縮性，有 222121 (2(3)設(shè)分離叉連接工作缸推桿的連桿長(zhǎng)為3L，與分離軸承接觸的連桿長(zhǎng)為 4L ，3h 2h )， 4L 桿端的位移量為 4h ，分離軸承的有效行程為 E，分離軸承與分離指的間隙為 2 ,有 3234 (2在其它構(gòu)件確 定的情況下，通過(guò)公式 (2(2，可以根據(jù)離合器踏板的行程算出離合器分離軸承 2322421112 分離軸承與分離指的間隙 2 及主缸頂桿與主缸活塞的間隙 1 決定踏板的自由行程 L ，即當(dāng)駕駛員踏下踏板使得離合器分離軸承與離合器分離指接觸時(shí)，踏板的行程就是自 由行程，即 0E ， ，其數(shù)值可根據(jù) (2(2算出，有 2112142232 (2根據(jù)原車(chē)離合器操縱機(jī)構(gòu)具體數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析過(guò)程（單位： 離合器踏板杠桿比： 1L 2L =278 50 分離撥叉杠桿比：3L 4L =112 主缸、工作缸工作面積比： 21r 22r 主缸自由間隙： 1 =離軸承與分離指的間隙： 2 =1； 踏板行程： L =140 膜片彈簧分離指設(shè)計(jì) 最大分離行程： A = 從動(dòng)盤(pán)飛輪面到分離指距離： B =1； 從動(dòng)盤(pán)飛輪面到花鍵轂距離： C 從動(dòng)盤(pán)花鍵轂與分離指距離： D 1； 從而算出分離軸承最大有效行程 E ： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 (150/(140/合器踏板自由行程： L =11122 3 離合器操縱機(jī)構(gòu)線控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 3 1 離合器線控系統(tǒng)工作過(guò)程 離合器線控系統(tǒng)工作過(guò)程如圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 線控操縱系統(tǒng)工作原理示意圖 1 儲(chǔ)液室 2 踏板 3 離合器主缸 4 電磁開(kāi)關(guān)閥 5 進(jìn)油閥 6 液壓泵和電動(dòng)機(jī)總成 7 油箱 8 回油閥 9 離合器工作缸 10 分離叉 11、 12 傳感器 汽車(chē)離合器線控操縱系統(tǒng)在原液壓操縱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改裝，首先在離合器主缸和工作缸之間安裝了電磁開(kāi)關(guān)閥 4，即一個(gè)常開(kāi)式兩位兩通電磁閥，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)作用；其次線控部分由油箱 7、液壓泵和電動(dòng)機(jī)總成 6、進(jìn)油閥 5、回油閥 8構(gòu)成，其中進(jìn)油閥 5和回油閥 8均為常閉式電磁閥。傳感器 11和 12將位置信號(hào)輸入給電子控制單元（ 、進(jìn) 油閥 5、回油閥 8以及電磁開(kāi)關(guān)閥 4的開(kāi)啟、關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)離合器的結(jié)合、分離以及液壓、線控系統(tǒng)工作的轉(zhuǎn)換。 液壓部分工作時(shí)，電磁開(kāi)關(guān)閥 4斷電，保持開(kāi)啟，工作原理與原系統(tǒng)相同。 線控部分工作時(shí)，電磁開(kāi)關(guān)閥 4通電，在彈簧作用下，閥芯關(guān)閉；液壓泵和電動(dòng)機(jī)通電，此時(shí)線控系統(tǒng)對(duì)離合器控制過(guò)程如下： （ 1）離合器接合：在離合器的滑磨接合過(guò)程中，按一定的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間比例控制進(jìn)油閥 5，將回油閥 8斷電，就可以控制離合器以期望的速度接合； （ 2）離合器分離：按一定比例控制回油閥 8的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間比例，將進(jìn)油閥 5斷電，實(shí)現(xiàn)離合器分離； （ 3）離合器保持接合狀態(tài)：離合器完全接合后，使 5、 8兩個(gè)閥皆斷電，則離合器在壓緊彈簧的作用下保持接合狀態(tài) 2 3 2 離合器線控系統(tǒng)工作原理 11 高速開(kāi)關(guān)閥是一種新型的數(shù)字式電液轉(zhuǎn)換元件 , 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、閥口對(duì)油污染不敏感等優(yōu)點(diǎn)。它只有開(kāi)和關(guān)兩種極限工作狀況 , 能將 字信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成流體脈沖信號(hào) , 極易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和液壓技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。鑒于上述優(yōu)點(diǎn) , 高速開(kāi)關(guān)閥的潛在的工程應(yīng)用價(jià)值已受到人們的普遍關(guān)注 , 在國(guó)外的建筑機(jī)械、汽車(chē)的自動(dòng)變速機(jī) 構(gòu)中已有成功應(yīng)用的實(shí)例。 本設(shè)計(jì)以 速開(kāi)關(guān)閥控液壓缸位置控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，高速開(kāi)關(guān)閥采用脈寬調(diào)制（ 理來(lái)控制其平均流量。所謂脈寬調(diào)制就是在一定的脈沖周期 的大小來(lái)滿(mǎn)足控制的要求。圖 占空比曲線示意圖 , 其中： ST=2 13） =T（ 2 14） 通過(guò) 速開(kāi)關(guān)閥的平均流量與占空比成比例： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 P 2 （ 2 15） 其中 通過(guò)高速開(kāi)關(guān)閥的平均流量 ,閥口通流面積 , 為油的密度。占空比越大 , 通過(guò)高速開(kāi)關(guān)閥進(jìn)入油缸的平均流量越大 , 油缸的運(yùn)動(dòng)速度越快 ,當(dāng)液壓缸的位置趨近于目標(biāo)位置時(shí) , 占空 比變小 , 油缸減速 , 從而正確地對(duì)油缸進(jìn)行位置控制。 圖 圖 液壓缸位置系統(tǒng)的控制是通過(guò)單片機(jī)控制進(jìn)行的。單片機(jī)內(nèi)裝有 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換器 , 系統(tǒng)的指令信號(hào)與位移傳感器 11、 12（見(jiàn)圖 反饋信號(hào)由 A/ A/換為數(shù)字信號(hào) , 控制程序由 C 語(yǔ)言編制而成的。它利用指令信號(hào)與反饋信號(hào) , 經(jīng)過(guò)運(yùn)算得到一個(gè)控制信號(hào) u ,D/A 把 u 轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào) , 將其進(jìn)行脈寬調(diào)制后傳到 率放大器 , 來(lái)對(duì)兩個(gè)高 速開(kāi)關(guān)閥實(shí)施控制 ,率放大器由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元組成，驅(qū)動(dòng)單元 閥 5 相連，驅(qū)動(dòng)單元 閥 8 相連。 通，高速開(kāi)關(guān)閥 5、 8通電狀態(tài)，反之亦然。所以，當(dāng) u 0 時(shí)， 動(dòng)閥 5 和閥 8 來(lái)控制油缸向右運(yùn)動(dòng)；當(dāng) u 0 時(shí)， 動(dòng)閥 5 和閥 8，油缸向左運(yùn)動(dòng)；當(dāng) u=0 時(shí)，油缸運(yùn)動(dòng)停止。占空比與控制信號(hào) 如圖 如果考慮死區(qū)和飽和的影響 , 當(dāng) u , 高速 開(kāi)關(guān)閥出現(xiàn)死區(qū) , 當(dāng) u , 高速開(kāi)關(guān)閥出現(xiàn)飽和 , 高速開(kāi)關(guān)閥的脈寬調(diào)制規(guī)律可用下式描述： 10, （ 2 16） 2 4 本章小結(jié) 本章分析了膜片離合器特性，結(jié)合離合器液壓操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理，闡述了液壓 /線控系統(tǒng)原理及工作過(guò)程。說(shuō)明了線控系統(tǒng)工作及液壓 /線控系統(tǒng)切換的核心是電子控制單元（ 液壓 /線控系統(tǒng)主要由油箱、液壓泵和電動(dòng)機(jī)總成、進(jìn)油閥、回油閥等組成，系統(tǒng)切換則是在原有液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上，在離合器主缸和工作缸之間安黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 裝一個(gè)電磁開(kāi)關(guān)閥。通過(guò)將踏板位置信號(hào)和分離叉位置信號(hào)輸入給 行 通過(guò)電磁閥流量的隨 而控制離合器油缸的進(jìn)油和回油速度，實(shí)現(xiàn)離合器不同速度下的結(jié)合和分離，滿(mǎn)足汽車(chē)在起步過(guò)程中的需求，同時(shí)也可達(dá)到液壓和線控系統(tǒng)的切換工作的目的。 第 3 章 液壓操縱式離合器線控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 傳感器 角位移變送器 線控系統(tǒng) 硬件組成 行器 單片機(jī) 油閥 回油閥 開(kāi)關(guān)閥 液壓泵 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 控系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)圖 制器的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)選用的中央控制器是 片機(jī)，下面對(duì)該單片機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹： 機(jī)器周期（ 1T） 的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的 8051，但速度快 8部集成 4路 8路高速 10 位 A/對(duì)電機(jī)控 制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。 1. 增強(qiáng)型 8051 1T，單時(shí)鐘 /機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 2. 工作電壓： 系列工作電壓： 5 列工作電壓： 3 3. 工作頻率范圍： 0 35當(dāng)于普通 8051的 0 420. 用戶(hù)應(yīng)用程序空間 12K/10K/8K/6K/2