液壓操縱式離合器電子線控系統(tǒng)設(shè)計【3張CAD圖紙+PDF圖】

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璐系部汽車與交通工程學院專業(yè)、班級車輛B07-2班指導(dǎo)教師姓名崔宏耀職稱副教授從事專業(yè)車輛工程是否外聘是否題目名稱液壓操縱式離合器電子線控系統(tǒng)設(shè)計一、課題研究現(xiàn)狀,選題的目的、依據(jù)和意義1、研究現(xiàn)狀線控技術(shù)（X-by-Wire）源于飛機控制系統(tǒng)，飛機的新型飛行控制系統(tǒng)是一種線控系統(tǒng)（Fly-by-Wire），它將飛機駕駛員的操縱命令轉(zhuǎn)換成電信號，利用計算機控制飛機飛行。隨著汽車電子技術(shù)、自動控制技術(shù)的逐步成熟和汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車線控技術(shù)也逐步得到青睞和深入研究是汽車未來的發(fā)展趨勢。汽車線控技術(shù)就是將駕駛員的操縱動作經(jīng)過傳感器變成電信號，通過電纜直接傳輸?shù)綀?zhí)行機構(gòu)的一種系統(tǒng)。下圖是線控過程。目前包括線控換檔系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)、線控懸架系統(tǒng)、線控增壓系統(tǒng)、線控油門系統(tǒng)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其中線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在高級轎車、跑車及概念車上有廣泛的應(yīng)用，它為自動駕駛提供了良好的平臺。（1）線控技術(shù)的優(yōu)點 a.省力，人們可以不用直接操作機械力。 b.由于操縱控制通過駕駛員的手完成，不需要轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱和腳踏板，這樣就減少了正面碰撞時的潛在危險性，改善了汽車的安全性和舒適性，并為汽車設(shè)計提供了更大的設(shè)計空間。 c.便于實現(xiàn)個性化設(shè)計，由于駕駛特性如制動、轉(zhuǎn)向、加速等過程都是程序設(shè)定的，設(shè)計師可設(shè)計不同的程序供用戶選擇。 d.比質(zhì)量輕，性能高（響應(yīng)快）。線控系統(tǒng)取消了許多機械連接裝置、液壓裝置和氣壓裝置，簡化了結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，便于實現(xiàn)汽車輕量化。 e.維護用品可大大減小，減少維護費用。取消機械和液壓連接可減少車身質(zhì)量并簡化維護工作，可能磨損的部件更少了，如使用線控制動無需制動液，使汽車更為環(huán)保，減少維護。 f.可以將汽車的車內(nèi)娛樂裝置也集成到網(wǎng)絡(luò)之中，使得汽車導(dǎo)航和自動駕駛成為可能，整個汽車就是一個完整的電路整體。 g.安裝測試簡單快捷，更穩(wěn)固的電子接口（模塊結(jié)構(gòu)），隔板間無機械連接，簡單布置就能增加電子控制功能。（2）線控技術(shù)的缺點電子設(shè)備還相當?shù)牟豢煽侩姶鸥蓴_、器件失效、軟件程序的設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)攻擊等等。一旦電路失效而沒有機械冗余就會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果轉(zhuǎn)向失靈、油門難以控制和不能制動。所以線控技術(shù)研究的重點應(yīng)該是系統(tǒng)的可靠性和安全性。目前所有大型汽車制造商都在開發(fā)線控系統(tǒng)雛形及其產(chǎn)品。美國TRW公司開發(fā)的線控駕駛系統(tǒng)使得燃油經(jīng)濟性上升5；DELPHI汽車在電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中也作了類似改進；BOSCH、VALEO公司和其他一些設(shè)備制造商已開發(fā)或正在開發(fā)線控技術(shù)和產(chǎn)品；HONDA在新一代雅閣V6轎車上采用線控油門技術(shù)。德國大眾也有線控的概念車。美國通用公司在2003年研制的HY-WIRE概念車和2005年研制的Sequel概念車上都采用了線控轉(zhuǎn)向和線控制動技術(shù)。線控技術(shù)得以逐漸在汽車上普遍應(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，DSP等；電力電子裝置的功能增強、成本降低，可靠性提高，如執(zhí)行步進電機，伺服電機，傳感器等等。隨著汽車電子化的不斷深入，線控技術(shù)將在汽車上得到普遍應(yīng)用，笨重、精確度低的機械系統(tǒng)將被精確、敏感的電子傳感器和執(zhí)行元件所代替，汽車傳統(tǒng)的操縱機構(gòu)、操縱方式、執(zhí)行機構(gòu)也將會發(fā)生根本性的變革。當線控這一目標實現(xiàn)時，汽車將是一種完全的高新技術(shù)產(chǎn)品，發(fā)動機、變速器、傳動軸、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向機全都不見了，汽車可以說是一臺裝在輪子上的計算機。2、目的、依據(jù)和意義汽車離合器操縱形式有液壓和拉線式兩種，轎車多用液壓操縱式，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，缺點：漏油；需要維護。特點：摩擦阻力小、重量輕、布置方便、不受車身變形影響。當駕車者踩下離合器踏板時，推桿推動總泵活塞使油壓增高，通過軟管進入分泵，迫使分泵拉桿推動分離叉，將分離軸承推向前；當駕車者松開離合器踏板時，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)。自動離合器系統(tǒng)具有模擬經(jīng)驗豐富駕駛員的功能。以平滑、敏感、自動的方式控制汽車離合器工作，即通過操縱加速踏板、移動變速桿來控制汽車離合器，駕駛員只需掛擋后踏下加速踏板，汽車便可實現(xiàn)快速起步、平穩(wěn)起步；行車中，移動變速桿，離合器會自動斷開與結(jié)合，實現(xiàn)換擋；在停車時，離合器會自動地在最恰當?shù)臅r候斷開。該系統(tǒng)有信號輸入部件、執(zhí)行部件和自動離合器控制器ACM構(gòu)成。信號輸入部件包括離合器位置傳感器、變速桿傳感器、檔位傳感器、車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、壓力開關(guān)、車門開關(guān)、制動開關(guān)等，傳感器信號和開關(guān)信號輸入到ACM。執(zhí)行部件有液壓泵電動機繼電器、氣動繼電器、電磁閥、報警蜂鳴器等，ACM執(zhí)行部件工作，實現(xiàn)離合器的精確控制。液壓式自動離合器則是由ECU發(fā)送信號驅(qū)動電動液壓系統(tǒng)，通過液壓操縱離合器動作。 液壓式自動離合器在目前通用的膜片離合器的基礎(chǔ)上增加了電子控制單元（ECU）和液壓執(zhí)行系統(tǒng)，將踏板操縱離合器油缸活塞改為由開關(guān)裝置控制電動油泵去操縱離合器油缸活塞。ECU根據(jù)油門踏板、變速器檔位、變速器輸入/輸出軸轉(zhuǎn)速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度等傳感器反饋信息，計算出離合器最佳的接合時間與速度。 自動離合器的執(zhí)行機構(gòu)由電動油泵、電磁閥和離合器油缸組成，當ECU發(fā)出指令驅(qū)動電動油泵，電動油泵產(chǎn)生的高壓油液通過電磁閥輸送到離合器油缸。通過ECU控制電磁閥的電流量來控制油液流量和油液的通道變換，實現(xiàn)離合器油缸活塞的移動，從而完成汽車起動、換檔時的離合器動作。本設(shè)計針對液壓操縱式離合器設(shè)計線控操縱系統(tǒng)，可與原系統(tǒng)的功能進行切換工作。二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題基本參數(shù)參考騏達轎車動力系統(tǒng)驅(qū)動型式：發(fā)動機前橫置前輪驅(qū)動總質(zhì)量：1.5t驅(qū)動橋滿載：0.8T;最大爬坡：30% 設(shè)計液壓控制離合器1、研究的基本內(nèi)容（1）研究汽車離合器的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計；（2）分析離合器接合過程；（3）分析計算離合器的操縱力變化規(guī)律建立離合器的力學模型；（4）選擇驅(qū)動裝置，設(shè)計傳動機構(gòu)，設(shè)計布置形式。（5）設(shè)計控制系統(tǒng)。2、擬解決的主要問題（1）響應(yīng)速度優(yōu)于0.2秒；（2）動作無沖；（3）結(jié)構(gòu)尺寸小，便于安裝；三、技術(shù)路線（研究方法）收集液壓操縱式離合器、自動離合器、STC單片機、 線控系統(tǒng)執(zhí)行器等相關(guān)資料分析離合器特性和液壓操縱機構(gòu)工作原理計算傳動機構(gòu)數(shù)據(jù)，對線控系統(tǒng)進行設(shè)計選擇傳感器和執(zhí)行器對執(zhí)行器進行合理布置選擇合適的控制算法編制控制程序針對離合器進行控制整理文檔，形成說明書四、進度安排（1）調(diào)研、資料收集、完成開題報告 第2周（2）整體方案設(shè)計，完成系統(tǒng)示意圖（手繪）第3周（3）傳動機構(gòu)設(shè)計計算，系統(tǒng)布置，4-5周（4）控制系統(tǒng)設(shè)計6-12周（5）編寫設(shè)計說明書13周（6）畢業(yè)設(shè)計（論文）審核、修改 第14、15周（7）畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯準備及答辯 第16周五、參考文獻1 謝先平,王旭東,余騰偉等. 自動離合器精確位置跟蹤控制與起步控制研究 J. 中國公路學報, 2008, 21 (4) _5 . 2 趙永勝,任衛(wèi)群,張云清等. 汽車AMT自動離合器的局部線性化模糊滑?？刂?J. 農(nóng)業(yè)機械學報, 2007, 38 (1) _5 . 3 何忠波,席軍強,陳慧巖等. 電機驅(qū)動式自動離合器起步控制試驗研究 J. 農(nóng)業(yè)機械學報, 2003, 34 (6) _5 . 4 陳俐,張建武,習綱等. 自動離合器的自適應(yīng)最優(yōu)控制 J. 上海交通大學學報, 2000, 34 (10) _5 . 5 趙永勝,劉志峰,楊文通等. 汽車自動離合器的動態(tài)滑模控制 J. 汽車工程, 2009, 31 (6) _4 . 6 許男,崔勝民. 基于模糊技術(shù)的自動離合器起步控制研究 J. 機械設(shè)計與制造, 2010, (3) _3 . 7 莫易敏,孫欣,湯春球等. 微型汽車自動離合器用直流電機執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計 J. 機械制造, 2010, 48 (9) . 8 謝先平,王旭東,張訓等. 電控自動離合器接合位置精確跟蹤控制 J. 電力電子技術(shù), 2008, 42 (10) _3 . 9 米世生. 自動離合器起步接合速度模糊控制研究 J. 機電技術(shù), 2010, 33 (4) 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OPTIMAL CONTROL APPLIED IN AUTOMATIC CLUTCH ENGAGEMENTS OF VEHICLES J. 機械工程學報(英文版), 2004, 17 (2) _4 . 20 LIU Hai-ou,CHEN Hui-yan,DING Hua-rong等. Adaptive Clutch Engaging Process Control for Automatic Mechanical Transmission J. 北京理工大學學報（英文版）, 2005, 14 (2) _5 .六、備注指導(dǎo)教師意見：簽字： 年 月 日