英语原文共 8 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
AMT变速箱的齿轮换挡机构设计
Rahul Sharma
Avichal Agarwal 2
Udit Sharma 3
机械工程系，
工程学院，
印度德拉敦石油和能源研究大学。
摘要
在汽车中，根据需要使用齿轮来控制发动机的动力输出。 在摩托车中，使用的是通过脚踏板操作的序列式的变速箱。 由于这种纯机械连接，齿轮的换档需要时间，并且可以成为赛车环境中的决定性因素。 电子驱动系统的使用可以显著减少换档时间并解决问题。 为了向机械工程专业的学生提供一个展示他们的才能和工程技能的平台，FSAE，BAJA和SUPRA等许多活动都在世界各地举办。 石油和能源研究大学在这些活动中一直表现出色，并得到了很高的评价。 使用电子换挡变速器可以在其他领域提供重要的优势，并可能变成一个成功的想法。
关键词 ：FSAE，卡丁车，RPM，驱动，传感器，扭矩。
1.介绍
汽车上的原有换挡系统由安装在驾驶员左侧的换挡杆驱动。 这个换挡杆被连接到一根轴，该轴的长度与变速箱一致。 当需要换档时，驾驶员将其左手从方向盘上取下，抓住换挡杆并向前推。 推动导致变速杆向前运动，导致齿轮轴顺时针转动，引起换档。 向后拉动手柄会导致齿轮轴逆时针旋转，从而使汽车降档。 该系统是完全机械的，但要求驾驶员的左手离开方向盘。 这在几个特定的方面是有问题的。 由于驾驶员手动操作，从需要换档到驾驶时间之间的时间有点慢。 换挡杆也被证明在某些关键时刻很难启动。 在一场有多次转弯的方程式FSAE比赛过程中，需要频繁切换以最大限度提高表现。 如果在转弯过程中需要换档，驾驶员必须用一只手在方向盘上进行转弯，或者等待直到转弯并且在发动机转速差的范围内丢失时间。 同样，在比赛结束时，驾驶员的手臂会因转向而感到疲劳，从而增加了开始换挡时的难度，以及在需要换挡和开始换挡时间之间的较长延迟。 这两种情况都会导致整体性能下降。 这个项目的目标是安装一个电子换挡系统来解决这些问题，并且消除推拉系统对比赛中的整体性能的损害。 通过电子换档，驾驶员可以在没有换档的情况下启动换档，将他或她的手从方向盘上移开，增加对比赛中每个点的控制。 而且，驾驶员为了促动换档所需的力量被最小化以减小比赛的应变。 这将理想地导致更快的换档时间，减轻重量和通过移除长电缆减少部件数量。 该系统的设计具有更高的性能，更轻的重量和简单的驾驶参数。 最终确定后，驾驶员几乎可以立即开始换档，而不会失去对赛车的任何控制。
2.数据收集和组件选择：
在这个项目的这个阶段，设计变速机构所需的数据是通过实验和文献收集的。 这包括换档所需的扭矩量以及换档轴的角行程。 它还涉及通过根据其优点 - 缺点分析各种致动方法来选择用于换档的发动机和致动机构的选择。
2.1发动机的选择：
半自动齿轮箱系统将需要使用发动机 - 变速器组件。 为了尽可能降低项目的预算，选择发动机 - 变速箱总成的选择仅限于大学汽车底盘实验室的可用装配。
对Baja 2012，Supra 2012和2015年卡丁车的动力总成复杂性进行了广泛的研究。
Supra 2012车辆采用了Maruti 800型号的发动机变速箱总成。 该组件是一款四轮车的动力系统，采用H型变速箱。 由于半自动变速箱项目需要使用顺序变速箱，Supra 2012动力总成被拒绝。
Baja 2012车辆满足顺序变速箱的要求。 但进一步的检查显示在巴哈使用了一个复杂的发动机控制单元。 为了设计一个能够在发动机转速下准确运行的机构，我们推断，2012年巴哈2012车辆的所述ECU将不得不重新调整，这大大增加了项目涉及的成本和复杂性。
有了上述观察，得出的结论是，2015年卡丁车赛车将是实现半自动变速箱机构的理想工具。 Go-Kart 2015赛车采用125cc TVS Phoenix发动机和4速序贯变速箱。
2.2转矩要求：
TVS Phoenix是一款2轮车，需要骑车者使用他的脚来操作变速箱。 在选择档位期间，驾驶员首先踩下离合器踏板并且角度地移动他/她的脚，从而将必要的扭矩提供给从变速箱突出的变速器轴。 上述的轴在其圆周上设置有凹槽，其在旋转时引导齿轮箱的换档拨叉从其初始位置线性平移以接合所需的齿轮。 该轴相对于在该顺序变速箱中提供齿轮升档或降档的变速箱的旋转。
该项目需要设计这样一种机制，以电子方式完成上述过程，而不是司机用脚来施加扭矩。 用于更换齿轮的驾驶员脚的替代品是能够产生与驾驶员通过在传动轴上操作他/她的脚提供的扭矩相等的输出扭矩的电动机。
随后的力分析表明，在传动轴处提供的8牛米的扭矩足以执行TVS Phoenix变速器中的齿轮变化。
进一步研究得出的结论是，使用具有10Nm的输出转矩特性的电动马达（在保持1.25的安全系数之后）足以执行换档。
2.3执行机构的选择：
半自动换档机构中的驱动机构将是一个具有
足够的输出扭矩特性以便通过尝试执行换档过程
复制驾驶员脚的运动。
可以使用三种执行器 -
电动螺线管液压活塞气缸机构电动机 大量的市场研究和比较研究表明：
- 电动螺线管在从启动启动到任务结束的反应时间方面提供了最准确的响应。 但印度市场的高成本和缺乏可用性导致拒绝电磁执行器。
- 活塞缸机构提供了可观的扭矩。 使用这种系统的缺点是使用大量的液压管路，并在气动换档的情况下增加泵或压缩气体室。 这些线路的任何泄漏都会使该机制失效。
- 电动机提供类似于液压活塞缸系统的输出扭矩和响应时间。 它在印度市场的低成本和高可用性使其成为该项目执行机制的可行选择。
执行机构选择的电动机具有以下规格 -
12 V电源
60 RPM
9.8 Nm扭矩。
- 设计和分析：
3.1执行机制设计：
本节进一步描述了驱动电机的驱动机构的细节。 驾驶者按下Go-Kart车辆方向盘上的#39;Upshift#39;按钮可以将档位从空档换档至第一档。 方向盘上还有一个类似的#39;降档#39;按钮。 “升档”和“降档”按钮分别位于方向盘的右侧和左侧。
图1：方向盘上的升档（红色）和降档（绿色）的安装。
- 驾驶员可以通过他的左手或右手拇指操作任一按钮，具体取决于他或她希望执行的班次类型（向上或向下）。
- 升档或降档按钮的这种操作将向组装到变速器轴上的电动机发送电信号。
- 所述电机的电信号将由At mega 8微控制器提供。
- 此外，所述微控制器的输入将由红外传感器提供，该红外传感器使得电动机能够按照改变
在TVS凤凰传动装置。
计算TVS凤凰传动装置中的换档轴所需的旋转度为12度。 因此，红外线传感器必须进行编码，以在变速箱升档或降档期间将电机的旋转限制在12度。
对于这个过程，具有30个插槽的金属光盘被设计为IR传感器的参考点。 然后编码传感器，在初始移动后遇到下一颗牙齿后停止马达。 红外传感器相对于光盘的安装如图3和图4所示。下页中的图显示了设计盘的图示。
图2：金属光盘（SolidWorks 2014）
下图显示了安装在变速箱上的执行机构的各个部件的分解图 -
图3：驱动机构组件爆炸图（Solid works 2014）
上图所示的各个组件如下所示，从右至左 -
- 电动机（12V，60 RPM，9.8 Nm扭矩输出）
- 金属光盘
- 联轴器轴（将电机与传动轴连接）
- （上图）H21A1红外传感器
- 发动机
图4：驱动机构组装视图（Solid works 2014）
3.2微控制器编码
一个程序被送入At mega 8微控制器，该控制器从驾驶员选择换挡（从方向盘）到执行挡位时协调执行机构。 为执行上述过程而编写的程序已在以下几行中显示。
的#include lt;AVR / io.hgt;
的#include lt;UTIL / delay.hgt;
＃包括“lcd.h用于”
voidmotor_forward（）
{
PORTB＆=〜（1 lt;lt; PB0）;
PORTB＆=〜（1 lt;lt; PB1）;
_delay_ms（10）;
PORTB | =（1 lt;lt; PB0）;
}
voidmotor_backward（）
{
PORTB＆=〜（1 lt;lt; PB0）;
PORTB＆=〜（1 lt;lt; PB1）;
_delay_ms（10）; PORTB | =（1 lt;lt; PB1）;
}
voidmotor_stop（）
{
PORTB＆=〜（1 lt;lt; PB0）;
PORTB＆=〜（1 lt;lt; PB1）;
}
int main（）
{
LCDInit（LS_NONE）;
LCDWriteStringXY（0,0，“Initiating ...”）;
_delay_ms（1000）;
LCDClear（）;
uint8_t gear = 0;
uint8_t up = 0;
uint8_t down = 0;
//gear= eeprom_read（3）;
// InitADC（）;
DDRB = 0b00000011;
DDRC = 0;
PORTC = 255;
else（1）
{
if（bit_is_clear（PINC，PC0））
{
up= 1;
}
other
{
up= 0;
}
if（bit_is_clear（PINC，PC1））
{
down= 1;
}
other
{
down= 0;
}
if（down == 1 amp;amp; geargt; 0）
{
motor_forward（）;
while（bit_is_clear（PINB，PB2））;
while（！（bit_is_clear（PINB，PB2）））;
motor_stop（）; motor_backward（）;
while（bit_is_clear（PINB，PB2））;
while（！（bit_is_clear（PINB，PB2）））;
motor_stop（）;
gear - ;
}
if（up == 1 amp;amp; gear lt;4）
{lt;
全文共5489字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[15779]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
