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1、汽车变速器性能评价方法与实验装置设计1、相关定义1.1、EMT自动变速器定义及发展10武汉理工大学硕士学位论文EMT自动变速器是一种新型的变速器,它是将AMT自动变速器升级的产物,其结构是将电机与机械式自动变速箱集成在一起,利用电机快速精准的调速性能来实现变速器主动同步换档,这样可以有效缩短换挡时间和改善换挡性能,实现车辆在不同工况下行驶时获得最佳的换挡方式、换挡规律以及在换挡过程中良好的平顺性。EMT变速箱去除了离合器踏板,简化了换档时的操作,这对于交通拥挤的城市而言是十分有用的,而且相比自动档车型可以降低排放和显著省油。EMT最早
2、在法拉利n上有过应用,像奥迪R8这些高性能车也有搭载过EMT变速箱,而且在欧洲销售的宝马、雪铁龙C4、阿尔法罗密欧和欧宝都有采用这种变速箱的车型。据统计,到目前为止,在欧洲市场上销售的汽车中搭载有EMT变速箱的占到了13.3%,大约200万辆,普通手动变速箱将会被逐渐替代,部分其它自动变速箱的市场也会被逐渐占据。在中国,EMT变速箱的发展才刚起步,但是在既注重经济又注重环保的社会大环境下,这种技术一定会大有作为,必定会成为自动挡经济型小车的主要发展方向。图2-5、图2-6分别为武汉理工通宇新源动力有限公司开发的中型纯电动汽车用EMT动
3、力系统和混合动力汽车用EMT动力系统。图2-5中型纯电动汽车用EMT动力系统图2-6混合动力汽车用EMT动力系统2.2.2EMT系统结构及工作原理EMT系统结构主要包括四档机械式变速箱、三相交流感应异步电机、换挡执行机构、转速编码器及档位传感器。整个结构高度集成,电机主轴直接与变速器输入轴集成为一根连接主轴。由于电机可以实现主轴的正反转,通过控制电机主轴的正反转即可实现倒挡功能,这样就取消了传统手动变速器中倒挡齿轮11武汉理工大学硕士学位论文的结构。EMT所用电机采用快速响应调速,从而实现主动同步换挡。图2-7为四档EMT系统结构示意
4、图。467891011121314151617181920217?图2-7四档EMT系统结构示意图1-第一转速编码器,2-电机轴,3-第一支撑轴承,4-左端盖,5-电机壳,6-电机转子,7-第二支撑轴承,8-变速器壳,9_轴啮合齿轮,10-轴齿轮接合齿圈,11-第一花键毂,12-第一拨叉杆,13-二轴m档齿轮接合齿圈,14-二轴m档齿轮,15-二轴n档齿轮,le-二轴II档齿轮接合齿圈,17-第二拨叉杆,18-第二花键毂,19-二轴I档齿轮接合齿圈,20-二轴I档齿轮,21-第三支撑轴承,22-二轴,23-第二转速编码器,24-第四支
5、撑轴承,25-中间轴,26-中间轴I档齿轮,27-第二结合套,28-中间轴II档齿轮,29-中间轴m档齿轮,30-第一接合套,31-滚珠轴承,32-中间轴哨合齿轮,33-第五支撑轴承减短了换挡过程中系统动力中断的持续时间[5]。图2-8为EMT换挡过程原理示意图,图中清晰的描述了EMT系统由一档起步换进二档的转速变化过程。其中,一轴转速为V。ne,二轴转速为Vtw。,车辆速度为Vveh,变速器的一档变速比为al,变速器的二档变速比为a2=1(直接档)。在to时刻,车辆处于静止状态,故车速Vveh=0,此时电机转速很小,这样促使变速器二
6、轴一档的待喷合齿圈与其对应的喃合套有合适的速差,通过换挡执行机构,哨合齿圈和啮合套相喃合,但由于齿间的滑磨接触,使轴的转速出现了微小波动(如图2-8中A处所示)。由于二轴一档齿轮通过花键毂与变速器连接,这样电机轴的输出转矩通过变速器一轴经中间轴传递给变速器二轴,从而输出到车轮上。当变速器正确换入一档后,车辆开始被驱动,此时车速Vveh逐渐变大。在to?tl时刻,变速器的一轴转速V。ne和二轴转速Vtw。都开始上升,而且满足Vone=(al/a2)-Vt=w。al.Vtw。。当车辆行驶至tl时刻,变速器开始由一档换入二档,在此换挡点的位
7、置–6乂2=31.￥1=胃31.乂1。此时电机的工作模式转为自由模式,即电机对外不输出力矩,通过换挡执行机构使变速器退回空档位置。在tl?t2时间段,Vtw。处于VI?VI’之间,而且变化很小,由于此时电机输出的负力矩作用使Vtw。迅速降低并调至V。ne=VI’=Vtw。。在t2时刻,换挡执行机构开始动作,使变速器从空档幵始换进二档,如图2-8中t2?t3时间区间所示。在变速器进档时,轴的转速有一定的波动,如图2-8中B处所示,这是由于齿式离合器在接触时齿间存在滑磨造成的。一直到t3时刻为止,变速器才完全换入二档的位置,由于二档的变
8、比”a2=1,故V。ne=Vtwo=VIc此时电机的转矩直接由变速器一轴传递到二轴从而输出到车轮上,机械效率最高。2.2.3EMT自动变速器优缺点相对于其它变速器而言,EMT自动变速器拥有自己的优势所在,主要表现在以下几
