毕业论文网
该文是关于过程中论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
杠杆法在换挡过程中的应用
摘 要： 本文介绍一种自动变速器中行星齿轮组的等效杠杆分析方法,通过分析等效杠杆受力平衡关系以及转速关系,分析行星齿轮组运动规律,该方法对于离合器的接合分离状态和换挡执行元件的工作状态可以直观的表现出来,本文利用该方法详细分析了辛普森行星齿轮机构,并用杠杆图解法表示出其升降档的过程.
关键词：杠杆法；换挡过程；辛普森行星齿轮机构
1 引言
随着国内社会进步,车辆工业产品性能增长迅速,搭载自动变速器的车辆也随之增长.行星齿轮为自动变速器常用的变速机构,为了更好的理解换挡控制过程,其实质就是要分析出齿轮组是如何运动的,除了使用动力流方法还可以应用齿轮等效方法,即杠杆法,即可对等效后的杠杆进行运动学和动力学的定性分析[1].
2 杠杆法的原理
该方法就是利用等效化垂直分布齿轮组看成一个可以旋转的杠杆,并将杠杆上等效化的各个点看成分布在组件中的可旋转齿轮,利用杠杆旋转、受力判断齿轮旋转运动和受力情况.
2.1 单排行星齿轮传动等效杠杆图单排行星齿轮组中,将齿轮组垂直等效,并将其中的旋转件简化为杠杆中的三个支点,分别是太阳轮用字母“S”表示,行星架用字母“Cp”表示和齿圈用字母“R”表示,太阳轮和齿圈位于行星架的两端,太阳轮和齿圈运动方向相同,而行星架运动方向则相反,如图1 所示.
从图中杠杆的运动轨迹可以发现,杠杆上面的节点运动轨迹正好符合单排行星排旋转件的运动轨迹.当杠杆处于稳定状态时, 根据杠杆原理, 即ΣMcp等于0,TrZs等于TsZr；ΣT等于0,Tr+Ts等于Tc.ZS等于-αZR,传动比为i等于-α 其中ZR 为齿圈的齿数,ZS为太阳轮齿数.如图2 所示.根据自动变速器中行星齿轮组的传动方案,确定行星齿轮组的输入点和制动点.例如若将行星架用制动器固定,动力可以由太阳轮输入则齿圈则为动力的输出端,当然动力也可以通过其他机构流入,可以通过杠杆法分析便可以直观的观察到齿轮的受力方向和旋转方向.当齿圈为制动点时,也可以清楚的看到行星架和太阳轮的受力方向和旋转方向.
2.2 多排行星齿轮传动等效杠杆图在实际车辆自动变速器中往往采用的是多排行星齿轮.多排行星齿轮组合方式常见的有并联和串联两种方式.当多排行星齿轮分析时,可将每个行星排单独等效为一个杠杆,然后将杠杆与杠杆之间相连的旋转件用线连接,并将等效为同一个杠杆上的一个点.图3 包含两个等效杠杆图,2 个简单行星轮组合,第一个简单行星排的齿轮连接到了第二个行星排的行星架上,他们之间通过两条线连接,对杠杆的力臂长度调整,通过第二个杠杆的力臂长度,可以将连成两条线的点重合为同一个点.
3 换挡过程分析
由于换挡过程中车身惯性质量较大,并假设换挡过程车速不变,油门开度不变.辛普森齿轮机构具有机构紧凑、简单等特点在自动变速器行星齿轮中较为常见.如ZF3HP-20、丰田A3503 等都是采用了该行星
齿轮机构.同时也是分析复杂齿轮换挡的基础,所以本文以该机构为例分析换挡过程.表1 是辛普森行星齿轮机构换挡执行元件在各档位的的工作情况.
从图4 中可以看出离合器C1 连接输入轴,可通过控制C1 的结合与分离实现动力是否传动后齿圈；如果离合器C2 闭合动力也可以通过该离合器传递到后齿轮,即可以通过控制制动器B1 来控制与离合器C2 将动力传输到相连接的太阳轮.而B2 和F1 共同工作,则不会出现太阳轮逆转的情况,下面逐个档位分析一下各个离合器是如何工作的.
D 位置（前进挡）D1 档当档杆置于D 档时,驾驶员意愿表示要开车前行,所以此时要有动力输出,动力流通过离合器C1,传递给后排行星排.结合离合器工作表画等效杠杆图,如图5a 所示,根据杠杆原理,C1 与F2 工作,动力由C1 传递给R1,动力输入点为R1,并设定为顺时针其转速为nd,F2 接合,F2 与CP2 相连接,后排行星架逆时针转动被锁止CP2 静止,动力由R2 点输出.将nd 点与CP2 连接起来,与R2 的交点为na,此为1 档输出轴转速等效杠杆示意图.并从图中可以看出动力递到太阳轮组件时,太阳轮组件旋转方向发生逆转.下面分析一下升、降档的情况.
1-2 档：
升档时,动力流通过离合器C1,传递给后排行星排.B2 制动太阳轮组件,根据杠杆法原理：固定输出法原则,将太阳轮组件与R2 相连接,假设此时的输出轴转速是na,可以其延长线与R1 的相交与na1 点,可以看出,na1 点与nd 点明显变小,即输入转速变小,其负载变大,转速降低的一个过程.假设R1 瞬时转速不变,即固定输入轴转速固定输入法原则,将nd 点与太阳轮组件相连,动力输出件R2 转速na 升高到nb,车速提高,可以明显从图中看到动力传动路径.
2-3 档
同样,将杠杆中的固定输入转速固定：离合器C1 和离合器C2 共同工作,此时R1的转速,与太阳轮转速相同,将两点相连接,与输出轴R2 相交的点为nc,此时可以明显看出输出轴转速提高,车速进一步提高,可以看出传动效果；如果固定输出轴转速,认为换挡过程中车速不变,可以通过na 点垂直画一条线,与R1 形成一个交点na2,可以看出交点na2 明显低于na1 和nd,可以看到随着档位的升高,输入轴转速不断变小的过程.在此情况下,辛普森是行星齿轮机构的前排和后排处于直接档,输入轴转速与输出轴转速相同,转动比为1,不起变速作用.
3-4 档
当3-4 档时,参与工作的离合器是C1 和C2、制动器是B2,此时的超速行星排C0 和F0 不起作用,制动器B0 接合会固定超速超速行星排的太阳轮,动力直接由输入轴转给超速齿圈,传动比小于1.输入转速也没有3档输入转速高.从杠杆原理的角度看,随着档位的升高输入轴转速逐渐降低.
R 位置（倒档）
当档杆置于R 档位置时,参与工作的离合器有C0 和C2,控制离合器C2 的结合可以动力传递给太阳轮组件S1S2,固定输入转速,可以得到此时等效杠杆的输出轴转速,单向离合器F0 和制动器B3 接合,可以将CP2 的转速固定,此时将nss 与CP2 相连接其延长线与R2 相交与nr,此时可以看到输出轴转速为小于0 的数,可以看出,此时车速为相反方向,实现倒挡.
降档过程
4-3 档：由于3 档和4 档的参与工作的离合器只有在超速行星排,4 档的传动比小于1,3 档的传动比等于1,由于当车速降低时,输出元件R2 的转速由nc,降至nc 时,可以从等效杠杆图5b 中看出,输出轴转速变小.
3-2 档：
从图中可以发现,3 档时,参与工作的离合器是C1 和C2、制动器是B2,杠杆固定输入轴法,制动器B2 固定太阳轮组S1 和S2 转速,将其与R1 相连中间经过R2 输出轴,可以看到输出轴转速降低,车速降低；固定输出轴转速,将na 与阳轮组S1 和S2 转速相连,将其延长线与R1 相连,可以发现转速提高,na1>na2,在自动变速器中,3 档向2 档转换过程中,C2 离合器将控制分离,如果C2 离合器分离过早,可能会出现输入轴转速突然提高的现象,如果没有即使分离开,又有可能出现转速下降,会有明显的换挡冲击现象,影响换挡质量.
2-1 档：根据杠杆法原理,当固定输入轴转速时,杠杆由nd 与S1S2 转变成由nd 与CP2,输出轴转速降低,车速降低,完成降挡；当固定输出轴转速时,负载降低,输入轴nb 上升到图5b 辛普森齿轮系统降档杠杆图Y 轴X 轴1 档2 档3 档4 档R1S1 S2 nssR2CP2na2nana1 nd nd´ nenfnb ncnc’na,实现降挡,C2 离合器的准确控制是2-1的关键.
4 结语
本文介绍了一种简单直观的变速器换挡过程方法——杠杆法,该方法不仅能够分析换挡过程,也同时可以计算传动比,速比,换档策略控制等.
过程中论文范文结:
关于本文可作为相关专业过程中论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文过程中论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
2、论文过程
3、毕业论文过程