论文两档机械式自动变速器档位间距检测系统设计是关于本文可作为自动变速器方面的大学硕士与本科毕业论文自动变速器的组成论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
摘 要：针对传统自动变速器档位传感器、档位开关性能不稳定、安装不便的缺点,课题设计了一种档位间距自动检测系统.该系统实现两档机械式自动变速器档位间距自动检测,并根据测得的档位间距进行换档,以软件代替档位传感器等硬件.伺服电机驱动连在电机轴上的丝杠螺母,使连在螺母上的拨叉向档位1运动.同步器结合套撞上限位装置时,伺服电机堵转,伺服驱动器发出报警信号.换档控制器接收第一个报警信号后,将脉冲数清零,然后驱动拨叉向档位2运动.到达档位2后,电机堵转并发出第二个报警信号,换档控制器接收报警信号后,记录发出的脉冲数,这个脉冲数即为两档间距.
关键词：两档机械式自动变速器；伺服电机；报警信号；档位间距自动检测系统
中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1672-4437（2016）01-0001-05
1 引言
机械式自动变速器[1]在自动换档过程中需要检测准确的换档位置[2],以防止误换档和挂档失败的发生.传统采用的接触式行程开关,安装不便,并且使用的过程中会磨损；而非接触式霍尔传感器容易受到电机等其它组件很大的电磁干扰,稳定性受到严重的影响[3].所以,要准确地进行换档,必须准确地检测档位.本课题设计了一种档位间距检测系统,该系统利用伺服电机发生堵转时的报警信号实现档位间距的自动检测,并根据测得的档位间距来进行档位的切换.本课题以两次堵转之间换档控制器记录的脉冲数测量档位间距,以软件检测代替硬件检测,使检测更加方便,测量结果更加稳定可靠.
2 档位间距自动检测系统方案设计
如图1所示,丝杠螺母换档机构由换档电机、丝杠、拨叉、螺母等组成.丝杠和换档电机的电机轴由联轴器相连,由换档电机驱动丝杠旋转,丝杠每旋转一周,螺母就移动一个导程；螺母和拨叉相连,螺母在丝杠的轴向方向移动时带动拨叉,拨叉推动同步器结合套移动,结合套推动锁环和结合齿圈接触压紧并同步[4-7],实现换档的目的.同步器的锁环和结合齿圈接触压紧后继续位移时,同步器结合套撞上限位装置,电机驱动拨叉的阻力过大,会使伺服电机堵转,同时伺服驱动器发出报警信号.电机堵转时伺服驱动器会自锁并发出灯光报警,在这个过程中,伺服驱动器会自动切断换档控制器对其的控制,电机频繁堵转时发热量过大,为了能够持续正常换档,换档过程中电机是不允许频繁堵转的.
伺服电机采用指令脉冲+方向的位置控制模式.
指令脉冲频率等于 （需要电机运行的转速/60） * 一圈的脉冲数,所以,脉冲频率影响电机的转速,脉冲数影响电机输出轴的转角.方向信号控制电机输出轴的转向.如图2所示,伺服电机驱动丝杠螺母,使连在螺母上的拨叉向档位1运动.同步器结合套撞上限位装置时,伺服电机堵转并发出第一个报警信号,换档控制器接收报警信号后,将脉冲数清零,然后驱动拨叉向档位2运动,到达档位2后,电机堵转并发出第二个报警信号,同时换档控制器记录发出的脉冲数,这个脉冲数即为档位间距.为了避免每次换档时电机都堵转,将测得的脉冲数减去一个很小的余量,然后根据新的脉冲数来进行档位的切换.余量的大小在现场调试的时候确定,在此不再赘述.系统设置档位间距自动检测过程在开机之后,自检测之后就可以进行持续正常的换档了.
3 硬件设计
3.1 档位间距自动检测系统硬件设计
系统硬件结构如图3所示.换档控制器发出脉冲信号,经电平转换电路传输给伺服驱动器,伺服驱动器驱动伺服电机,带动丝杠螺母运动,连在螺母上的拨叉运动.同步器结合套撞上限位装置时,伺服电机堵转,伺服驱动器发出报警信号,报警信号经过电平转换电路传输给换档控制器.
伺服驱动器的部分通信和输出信号接口如表1所示.接口7为报警信号,当伺服电机正常运行时,接口7为高电平；当伺服电机发生堵转时,接口7为低电平.报警信号输入采用外部中断的方式,配合三极管以小电流控制大电流的特点,实现外部中断电压的检测.系统检测到接口7为低电平时,控制器进入外部中断程序.
电机堵转时伺服驱动器会自锁并发出灯光报警,在这个过程中,伺服驱动器会自动切断换档控制器对其的控制.这种情况下,需要换档控制器向伺服驱动器发出一个时间间隔很短的低电平使能信号来清除报警,恢复换档控制器对伺服电机的控制.伺服驱动器控制信号如表2所示.
3.2 电平转换电路
换档控制器的I/O口输入电压在3.3V左右,而伺服驱动器输出电压在5V左右,电压过大将直接烧坏芯片.为了实现换挡控制器和伺服驱动器的电压匹配,需要使用电平转换电路.如图4所示,当三极管Q2的基极输入高电平信号时,集电结和发射结发生正偏,三极管处于饱和状态并导通,集电极电压趋近于发射极电压,变为低电平,因此电阻R13、二极管LED3通电,LED3发光；当三极管Q2的基极输入为低电平信号时,发射结反偏,三极管截止,集电结变为高电平,LED3熄灭.
图中R15起限流作用,降低三极管Q2的功耗.在输入信号端并联电容CC2,用于消除纹波干扰.采用电容滤波消除尖峰脉冲,防止误触发.为方便调试电路,电路设计时加入发光二极管,在接收到报警信号时可直接观测到,提高后期调试发现问题、解决问题的效率.QUDONG_WR端接伺服驱动器,INPUT_WR端接换档控制器的I/O口.当QUDONG_WR端为低电平时,三极管截止,INPUT_WR为高电平；当QUDONG_WR端为高电平时,三极管导通,INPUT_WR为低电平.
4 软件设计
程序流程图如图5所示.换档控制器向伺服电机发送脉冲信号和方向信号驱动伺服电机,脉冲信号的频率控制电机的转速,脉冲数控制电机转动的圈数,方向信号控制电机转向,高电平和低电平分别代表一种转向.伺服电机驱动连在螺母上的拨叉向档位1运动,在拨叉运动的过程中,主程序等待进入中断程序.同步器结合套撞上限位装置时,伺服电机堵转,伺服驱动器发出报警信号.换档控制器接收报警信号后进入中断程序,在中断程序中将脉冲数清零,同时翻转方向信号使伺服电机反转,驱动拨叉向档位2运动.到达档位2后,电机堵转,伺服驱动器发出报警信号,换档控制器进入中断程序.在中断程序中记录发出的脉冲数,这个脉冲数即为档位间距.
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参考文献：
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