《汽车新技术》姜立标主编课后思考题答案(2)

2019-02-15 17:15

构。但其接触刚体间接触压力大,要特殊的黏性很高的润滑油,利用油膜在金属表面之间形成高的牵引系数来传递动力,故提高接触疲劳寿命和弯曲寿命,以及开发出黏性高、牵引系数大的润滑油是其能否进入市场的关键问题。它的特点是可提高传动转矩的容量。

2、机械式液压控制CVT系统的工作原理是如何的?

CVT系统主要由主动轮组、从动轮组、金属传动带和液压控制系统及电子控制系统等组成。主动轮组和从动轮组都由固定盘和可动盘组成,固定盘在轴上固定不动,而可动盘在液压控制系统的控制下可以沿轴向移动。可动盘与固定盘都是锥面结构,他们各自的锥面共同形成V型槽与V型金属传动带啮合。

发动机输出动力首先传递到CVT的主动轮,然后通过V型金属传动带传递到从动轮,最后经减速器、差速器传递给汽车驱动轮。CVT变速是由液压控制系统控制主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径,从而改变传动比,从而实现了无级变速,如图2-8所示。

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9 图2-8 金属带式无级变速器的组成和工作原理图

1-主动工作轮不动部分;2-主动工作轮可动部分;3-离合器;4-发动机飞轮;5-主动工作轮液压控制缸; 6-金属带;7-从动工作轮固定部分;8-中间减速器;9-主减速器与差速器;10-从动工作轮可动部分;

11-从动工作轮液压控制缸;12-液压泵

在金属带式无级变速器的液压系统中,从动油缸的作用是控制金属带的张紧力,以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动,在主动轮组金属带沿V型槽移动,由于金属带的长度不变,在从动轮组上金属带沿V型槽向相反的方向变化。金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化,实现速比的连续变化。 汽车开始起步时,主动轮的工作半径较小,变速器可以获得较大的传动比,变速器获得较大

金属环

金属片

的减速。随着车速的增加,主动轮的工作半径逐渐减小,从动轮的工作半径相应增大,CVT的传动比下降,变速器输出转速升高,使得汽车能够以更高的速度行驶。

3、论述双质量飞轮扭振减振器与传统的从动盘扭振减振器的区别。

双质量飞轮式扭转减振器的实质在于:一方面由弹簧扭转减振系统,来吸收发动机输出扭矩中所包含的变动扭矩成分,将平均化的扭矩传递给变速器,衰减扭转与振动有关的振动和噪声;另一方面,通过将飞轮分成不同质量的两块,使整个动力传动系统的固有频率大大降低,从而使发动机的工作转速范围避开共振区。

在发动机的低转速工况下,双质量飞轮式扭转减振器对发动机变动扭矩的吸收能力比整体型飞轮要大很多,而这部分通常为共振存在的区域。在发动机较高频率的工作范围内,双质量飞轮式扭转减振器的这种能力虽有所减小,但这时发动机的转速已远离共振区域。

双质量飞轮式扭转减振器在其各参数已确定的条件下,在发动机的整个工作转速范围内,具有非线性的特点,这一特性使得动力传动系在发动机的工作转速范围内,特别是在易发生共振的低速范围内,由于其具有非线性特性,使传动系的扭转振动的负荷得到抑制,大大削减了传动系的扭振振幅及其引起的噪声,从而使得共振现象难以发生。由此可知,双质量飞轮式扭转减振系统对简谐激励扭矩的影响,将不是简谐性的共振,而是非简谐的。

通过以上的分析,可以得到这样的结论:与采用整体型飞轮相比,采用双质量飞轮式扭转减振器对降低动力传动系的扭转振动有着十分显著的效果。通过对双质量飞轮式扭转减振器的扭转特性进行最佳的选择和优化,确定其相应的结构性能数,可以使发生扭转共振现象时的发动机转速下降到实际使用的工作转速范围以下,也即是发动机怠速转速范围以下,从而确保双质量飞轮式扭转减振器对发动机的变动扭矩的激励达到较理想的吸收能力。

双质量飞轮扭振减振器的优点

(1)可以降低发动机—变速器振动系统的固有频率fc ,以避免发动机处于怠速时发生共振。

(2)可以加大减振弹簧的安装半径,降低减振弹簧刚度K并容许增大转角?。由于减振器置于飞轮内,空间尺寸比从动盘式扭振减振器有很大的增加。因而在结构布置上有更大的灵活性,由于弹簧分布半径较大,可压缩量增大,从而极限转角增加,可选用较软的弹簧,减小减振器扭振刚度,从而降低传动系的主临界转速,有望实现将动力传动系统的共振频率降到全部发动机实用转速区域内,大大降低振动的传递率,达到减振、降噪的目的,同时由于双质量飞轮的第二质量有较大的转动惯量,加之减振器刚度较小,即使发动机处于二阶共振频率以下,从而减轻汽车的怠速噪声。

(3)由于双质量飞轮扭转减振器的减振效果较好,因此在变速器中可以采用黏度较低的SAE80号齿轮油而不致产生齿轮冲击噪声,并可改善冬季的换挡过程。另外,由于在从动盘上没有减振器,减小了从动盘的转动惯量,也有利于换挡过程。

(4)由于采用双质量飞轮后,空间变大,限制和约束减少,所以我们可以尝试着使用其他形式的弹性和阻尼,如液力阻尼、橡胶弹簧等,以期达到最佳减振效果。

(5)改善传动系的布置,延长传动系零部件寿命。由于双质量飞轮式扭振减振器的减振效果好,使得变速器、传动轴等零部件受到的载荷波动变小,有利于提高它们的寿命。同时我们还可以简化传动系的布置,减少一些零部件,如离合器从动盘打滑控制系统等。 双质量飞轮扭振减振器的缺点

(1)结构较离合器从动盘式复杂,加工制造困难且成本高。

(2)减振弹簧分布半径增大,在发动机高速转动下,弹簧径向的离心力和切向的变形量增加,使弹簧的磨损加剧。

双质量飞轮的工作性能已经远远超出从动盘式离合器,并且还有很大的发展空间,所以对该型产品要不断的进行研发和改进,以使其性能能够不断的完善。

传统的从动盘式扭振减振器:

传统的从动盘式扭振减振器对降低传动系的扭转振动起了很大作用,其实质是在动力传动系统中引入低刚度环节,从而调整传动系统的扭振固有特性,把主要的低阶共振临界转速移出常用车速之外。

从动盘式扭振减振器的另一特点是利用其内部的阻尼元件增大了传动系统中的阻尼,从而衰减扭振能量,抑制扭振共振振幅,缓减由冲击造成的瞬态脉冲载荷。同时,它还能缓和怠速时由于发动机不稳定工作造成转矩波动带来的变速器内齿间敲击—怠速噪声。另外,在不分离离合器情况下紧急制动和突然结合离合器时,瞬时间将产生巨大的冲击载荷。扭振减振器应在这种不稳定工况下能起作用,减小传动系中的冲击载荷,改善汽车起步的平顺性及乘坐舒适性。

由于从动盘式扭振减振器自身的缺陷,它不能很好的解决传动系的振动和噪声问题。主要表现为由于从动盘式扭振减振器也安装在摩擦片内圈以内,结构尺寸有限,弹性元件分布半径小,变形范围小,因而扭转角度较小。在这种情况下,若降低扭转弹簧刚度,就难以确保容许传递的最大转矩。由于扭转刚度较大,难以将其共振频率全部降到常用发动机转速范围以下。此外,第二惯性轮惯量较小也是导致空载时共振频率过高、怠速噪声较大的原因。

4、双离合器变速器是如何进行换挡工作的?

换档工作过程

如图2-39所示,为一个双离合器式自动变速器的工作原理图,它为了实现动力换档,将档位按奇数档(1、3、5档)与偶数档(2、4档)分开配置,分别与两个湿式离合器相连。其1、3、5档与离合器C1联结在一起,而2、4档联结在离合器C2上。离合器C1的输出轴为一个实心轴,而离合器C2的输出轴是套在C1输出轴外面的一个空心轴,两个输出轴是同心的。

在车辆处于停车状态时,两个离合器都是常开式的,即在平时两个离合器均处于分离状态,不传递动力。当车辆起步时,因C1分离,自动换档机构将档位切换为I档,然后离合器C1接合,车辆开始起步运行,这时的控制过程与电控机械式自动变速器类似。车辆换入I档运行后,因为此时离合器C2处于分离状态,不传递动力,当车辆加速,达到接近II档的换档点时,自动换档机构可以将档位提前换入II档,离合器C1开始分离,同时离合器C2开始接合,两个离合器交替切换,直到离合器C1完全分离,离合器C2完全接合,整个换档过程结束,与目前的AT自动变速器相同。车辆进入II档运行后,车辆自动变速器电控单元可以根据相关传感器信号知道车辆当前运行状态,进而判断车辆即将进入运行的档位,如果车辆加速,则下一个档位为III档,如果车辆减速,则下一个档位为I档。而I档和III档均联接在离合器C1上,因为该离合器处于分离状态,不传递动力,故可以指令自动换档机构十分方便的预先换入即将进入工作的档位,当车辆运行达到换档点时,只需要将正在工作的离合器C2分离,同时将另一个离合器C1接合,配合好两个离合器的切换时序,整个换档动作全部完成。车辆继续运行时,其它档位的切换过程也都类似,在此就不再一一叙述。

5档

C1 C2

输入轴

3档

1档

倒档

输入轴

4档

2档

图2-39 双离合器自动变速器的工作原理图

5、简述双离合器变速器的性能特点。

双离合器变速器不仅继承了手动变速器传动效率高的特点,并且比手动变速器换挡更快。通过两套动力传递路线进行交错传递。

与传统的手动变速器相比,DCT使用更为方便,因为说到底,它还是一个自动变速器,只是使用了DCT的新技术,使得手动变速器具备自动性能,同时大大改善了汽车燃油经济性,DCT比手动变速器换挡更加快捷、顺畅,动力输出不间断。

与传统的自动变速器相比,DCT自动变速器有着明显的区别,DCT没有采用转矩变换器,自动转换更加灵活,而且也不是在传统概念自动变速器基础上开发出来的,设计DCT的工程师们开创了全新的技术。

与无级变速的CVT相比,DCT可以承受更高的转矩要求。 总体而言,双离合器变速器的行为就像一个标准的手动变速器:它具有装配了齿轮的输入轴、输出轴和倒档轴,同步器和离合器,只是少了一个离合器踏板,多了执行换档的变速器控制器、电磁阀和液压单元。在没有离合器踏板的情况,驾驶员也可以通过方向盘上的扳键、按扭或换档杆来“告诉”变速器控制器(TCU)进行换档。

驾驶员的体验是DCT很多优点的一个。少于8毫秒的升档时间使很多人感觉到在市面上所有的整车中装备DCT的能提供最价的动态加速性。当然通过减少换档冲击,DCT也提供了更为平顺的换档。

可能DCT最引人注目的优势是改善了燃油消耗。由于换档过程中没有动力中断,燃油效率显著提高。有数据表明6档DCT与传统5档自动变速器相比,燃油效率可增加10%.与无级变速的CVT变速器相比,DCT可以承受更高的扭矩要求。在欧洲由于消费者更为关注驾驶感受和燃油经济性,DCT 被认为是一个理想的解决方案。

DCT是基于平行轴式手动变速器发展而来的,它保留了手动变速器结构简单、传动效率高等优点,并且通过自动控制实现了动力换挡过程,具有很好的换挡品质,解决了AMT非动力换挡的缺点。

6、驱动防滑系统的控制方式有哪几种?

汽车驱动轮滑转是由于驱动力矩超过了轮胎与地面间的附着极限。所以合理地减小汽车发动机扭矩或动力传动中任何一环节都可以改变驱动轮上的驱动力矩,实现防滑控制的目的。因此可以通过许多途径来实现牵引力控制,如发动机管理,离合器控制,改变传动比,主动制动干涉等。

1、调节发动机扭矩 (图2-45) 发动机输出力矩调节主要有三传感器防滑转电控单种方式:点火参数的调节、燃油供信号 元ABS/ASR ECU 给调节和油门位置调节。对于汽油

电子加速踏板

机,控制方法主要有:燃油供给控

伺服电机 制;点火正时控制;节气门开度控

汽(柴)油发动机 制(化油器式)或喷油量控制(燃油直

节气门 接喷射式)。

从加速度变化的平顺性、发动机负荷以及排放气体成分来考虑,

控制节气门开度是最好的,但这种图2-45 发动机转矩调节 方法响应较慢,可以采用供油或点火作为辅助控制手段来弥补这一缺陷。采用点火正时控制,是通过减小点火提前角的方法来减小发动机扭矩,如果这样还不够,则可以采用中止气缸点火的方法,但为满足排放要求,同时必须中止供油。对于柴油机,则可采用调节喷油量的方法,这种方法的响应时间足够短。近年来,随着发动机电喷技术的应用,对于发动机扭矩的调节更加精确,响应时间更短,性能更好,也更为方便。但仅靠调节发动机输出扭矩来进行控制的方法属于低选控制,可以改善方向稳定性,无法获得最佳牵引力。因此这种方法适用于两侧驱动轮都发生过度滑转或在高速下某驱动轮发生过度滑转的工况。

2、驱动轮制动调节

当驱动车轮出现打滑时,直接向该轮上施加制动力矩,使车轮转速降至最佳的滑转率范围内。由于制动压力直接施加到打滑的车轮上,因此,这种方法的响应时间是最短的。它可与发动机扭矩控制联合使用,当汽车在附着系数分离的路面上行驶时,通过对处于低附着系数路面上的驱动车轮施加一定的制动力矩,使高附着系数路面上的驱动轮产生更大的驱动力矩,从而提高汽车的总驱动力。这种方法需要对制动时间进行限制以免制动器过热。此外,如果汽车处于附着系数分离路面上时,只对打滑驱动轮施加制动,可能导致两侧驱动轮驱动力相差较大,产生一个横摆力矩,在车辆高速行驶时,这种情况对车辆稳定性不利,因此这种方法适用于车速较低的工况。

高附着系数路面上驱动轮的驱动力为FH;低附着系数路面上驱动轮的驱动力为FL;根据差速器转矩等量分配特性,汽车驱动力只取决于低附着系数路面上的驱动力FL,此时,汽车的最大驱动力Fmax=2FL。

为了阻止低附着系数路面上行驶的驱动轮滑转,对其施加一个制动力FB,这样便可获得更大的驱动力。此时,汽车的最大驱动力Fmax=FH+FL=2FL+FB。

3、差速器锁止控制

普通的开式差速器左右轮输出相同的扭矩,在路面两侧附着系数相差很大时,高μ一侧驱动轮的驱动力得不到充分发挥,限制了车辆的牵引性。锁定差速器和粘性耦合差速器虽然提高了车辆的牵引性,但损害了车辆的稳定性。防滑差速器可以根据路面条件在一定程度上锁止,使左右驱动轮的输出扭矩根据锁定比和路面情况而不同。该控制方式只适合于后轮驱


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