电动汽车用齿轮离合式自动变速器设计_张振宇.docx

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1、 硕士学位论文 题 目 电动汽车用齿轮离合式自动变速器设计 英文题 S Designment of Gear-Clutch Automatic Transmission for Electric Automobile 研究生姓名 _ 张振 -宇 _ 姓名 吴森 职称 教授 指导教师 单份名称 汽车工程学院 邮编 430070 申请学位级别 工学硕士 学科专业名称 动力机械及工程 论文提交日期 2006.4 _ 论文答辩日期 _ 受位捋 +单位 武汉理工大学 学位授予日期 _ 答辩委员会主席 教授 _评阅人 _ 2006年 4月 分类号 _ _ UDC _ 牵校代码 10497 此瓦若属实，请申

2、请人及导师甚名。 独 创 性 声 明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所倣的任何贡献均己 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被査阅和借阅； 学校可以公布论文的全部内容，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文。 (保密的论文在解密后应遵

3、守此规定） 摘要 世界环境的不断恶化以及石油的不断消耗殆尽为电动汽车的开发应用提供 了一个良好的发展契机。这也为自动变速器的应用发展提供了一个更加广阔的空 间。目前，汽车市场中有四种不同的自动变速器：电控机械式自动变速器 (狀 7)、 连续可变传动比自动变速器 (CK7)和电控液力机械自动变速器以及双离合器 电控机械式自动变速器 （ zm,其中它们都有各自的优缺点。笔者在权衡各种自 动变速器的优缺点的基础之上，从创造性、探索性的角度尝试一种将离合与变速 两者集合为一体的齿轮离合式自动变速器的设计与研究。 该齿轮离合式自动变速器将专门用于电动汽车。它的内部仍然沿用了传统齿 轮式变速器的平行轴的结

4、构形式，但是由于采用电动机驱动，电动机具有调速功 能，因此与传统变速器相比不仅原动机不同，而且具有不同的同步原理，同时结 构中设计了数对齿轮离合器，因此使得齿轮离合式自动变速器无论是在整体结构 上，还是它的工作原理和控制策略都完全区别与传统变速器。 . 该齿轮离合式自动变速器在保持传动变速器平行轴结构的基础上将离合与 换档这两套机构合二为一，结构更加简单，换档控制迅速。 由于该齿轮离合式自动变速器是一种创新性的设计尝试，具有与传统变速器 不同的结构形式，因此在对其进行零部件结构设计时，无论是关键参数的选取、 计算，还是强度校核，均没有现存的经验设计可以借鉴，因此本文在逐步阐述该 项设计的工作原

5、理、控制策略，拓展应用的同时；并以 型公交客车为设 计载体，以西门子公司的也別 ?型三相异步交流电机作为动力源，并根据具体设 计要求，严格依照机械设计手册对齿轮离合式自 动变速器的内部平行轴结构中主 要的零部件参数进行了独立设计和计算；同时为了确定设计计算的可靠性，在三 维设计软件游中建立了该齿轮离合式自动变速器的三维实体模型，并利用仿真 分析软件对主要零部件三维实体模型进行了结构静力学分析，通过仿真分 析，获取了大量宝贵的仿真数据，发现了部分零部件理论设计计算中的不妥之处， 为齿轮离合式自动变速器的进一步设计开发提供了重要的理论依据和研究基础。 关键词：电动汽车，自动变速器，齿轮，平行轴结构

6、，离合器 Abstract With the environment of the world deteriorating and the rock oil being depleted ,the development and application of the electric automobile will face with a good opportunity.At the same time ,This rigorous situation also provides a more vast space for the the application and developmen

7、t of automatic transmission. Currently,There are four kinds of different automatic transmission in the automobile market :automatic mechanical transmission (AMT), continuously variable transmission(CVT) ,automatic transmission and double clutch transmission(DCT).And they all have respectively merits

8、 and shortcoming.After having compared with characteristics of these automatic transmissions , the writer of the paper have tried to design creatively and research a new kind of automatic transmission which will simultaneously have the function of the clutch and the transmission . The gear-clutch au

9、tomatic transmission only have been designed for the electric automobile .Although its inner configuration have still followed to make use of the parallel shafts structure of the traditional transmission ,because of adopting the electric motor drive, and the rotate speed of the electric motor can be

10、 changed according to actual request , so compared with the traditional transmission , the gear-clutch automatic transmission has different synchronous principle. And ther are several pairs of gear clutches within its inner structure.So compared with the traditional transmission , the gear-clutch au

11、tomatic transmission has diffreent whole structure,work principles and control strategies. The gear-clutch automatic transmissim is a invention and it has different configuration,so when designing,calculating and picking up the key parametres of the improtant parts of its,the writer havent had subsi

12、stent data and experiences, the whole design have been completed independently by the writer . So work principle, control strategy, expand application will gradually elaborating in the papenAnd according the design request of the WG6120 bus and the driving characteristict AC90 electro motor,and stri

13、ctly according to the machine design manual ,the writer has precisely designed calculated and picked up the key parametres of the improtant parts of its.At the same time , for making sure the credibility of the designment , the writer has built up 3D entity model of the gear-clutch automatic transmi

14、ssimin in UG, imitated and analysing the most improtant parts in ANSYS, and obtained to some precious emulational data about these key parts, which provides research foundation , theory foundation and experience for the further designing and researching of the gear-clutch automatic transmissim. Keyw

15、ord: electric automobile, automatic transmission, gear, parallel shaft structure, clutch 目录 第 一 章 绪 论 . 1 1.1电动汽车的发展现状 . 1 1.2自动变速器的分类 . 2 1.3课题研究的目标和内容 . 4 第二章齿轮离合式自动变速器结构与工作原理 . 6 2.1齿轮离合式自动变速器的结构 . 6 2.2齿轮离合式自动变速器的工作原理 . 7 2.2.1各档工作状态 . 7 2.2.2换档过程及控制方法 . 10 2.3齿轮离合式自动变速器的特点 . 15 第三章齿轮离合式自动变速器的应用

16、拓展 . 16 3.1混合动力的定义和混合动力系统的三种类型 . 16 3.2齿轮离合式自动变速器在并联式和混联式混合动力车上的应用拓展 .17 3.2.1齿轮离合式自动变速器在混联式混合动力驱动系统中的应用 .17 3.2.2齿轮离合式自动变速器在并联式混合动力驱动系统中的应用 .18 3.3小结 20 第四章变速器传动比的设计计算 . 21 4.1变速器传动比的设计要求 . 21 4.1.1整车参数 . 21 4.1.2电机性能参数 . 21 4丄 3设计要求 . 22 4.2变速箱箱体各个传动比以及各个齿轮齿数的设计 . 22 4.2.1第一档传动比的计算 . 23 4.2.2第三档传动

17、比的计算 . 24 4.2.3中间档传动比的计算 . 24 4.2.4四个传动比以及各对传动齿轮齿数的确定 . 25 4.2.5电机分别在三个传动比下的最大输出动率和输出扭力 . 25 第五章齿轮离合器变速器主要零件参数设计计算 . 26 5.1传动齿轮种类及材料的选择 . 26 5丄 1齿轮的设计要求 . 26 5.1.2齿轮的种类和材料选择 . 26 5.2传动齿轮螺旋角、模数和齿宽的选择与计算 . 27 5.2.1第一档传动齿轮参数的设计计算 . . 27 5.2.2第二档、第三档以及常啮合传动齿轮参数的确定 . 37 5.3齿轮离合器材料的选择及其参数的设计计算 . 37 5.3.1

18、档齿轮离合器尺寸参数设计计算 . 37 5.3.2二档和三档齿轮离合器尺寸参数设计计算 . 38 5.4输入轴、输出轴以及中间轴最小轴径的确定 . 38 5.4.1轴的材料选择和输入轴最小轴径的计算 . 38 5.4.2输出轴和中间轴危险截面最小轴径的计算 . 40 5.5轴承型号的确定 . 41 5.5.1轴承的选择 . 41 5.5.2为传动轴选择具体的轴承型号 . 41 5.6 4 . 44 第六章齿轮离合式自动变速器三维建模和仿真 . 45 6.1 UG三 维建模 . 45 6_1.1UG功能介绍 . 45 6.1.2UG平面布图 . 45 6.1.3UG三维建模 . 47 6.2有限

19、元分析 . 49 6.2.1 ANSYS 功能简介 . 49 6.2.2三维模型在 ANSYS中的静力学仿真分析 . 49 6.3小结 . 56 第 七 章 全 文 总 结 与 展 望 . 57 7.1全文总结 . 57 7.2研究工作展望 . 58 参考文献 . 59 S ii . 62 第一章绪论 1.1电动汽车的发展现状 汽车工业已成为现代经济的支柱产业。 2005年全球汽车产量超过 6000万辆， 保有量 7亿辆，目前世界上的石油资源 50%已被汽车消耗掉。在美国，每 1.3人 就有一辆轿车，在欧洲，每 1.5人有一辆，在日本，则为每 2人一辆。汽车工业 的飞速发展在给人类生活带来极大

20、便利的同时也给地球环境带来了极大的破坏。 1996年世界上共排放二氧化碳大约为 200亿吨，美国居第一位，占 25%，其中汽 车大约占排放量的20%，中国居第二位，占 13. 5%。面对严峻的环境污染的同时， 还不得不面对石油短缺这个更加严 重的问题。我国现在是汽车工业发展最迅猛的 国家， 1988年全国汽车年产量为 64. 69万辆， 1990年达到 50. 9万辆， 2002年 增至 325.1万辆， 2003年产量达到 420万辆， 2005年达到 600万辆。然而我国 也是石油资源缺乏的国家，目前我国石油预测储量 940亿吨，可开采储量 52.6 亿吨，可开采期限 19年，并且我国从

21、1994年开始成为石油进口国。 2000年原 油产量 1.6亿吨，进口原油 0.73亿吨，成品油进口 0.3亿吨，预测 2010年，原 油需求 3.6亿吨，国内产量 2亿吨，进口 1.6亿吨，进 口原油占需求量 45%，这 不仅使汽车用油更加困难，而且更严重的危及到国家经济安全。至此，全球汽车 工业在面临着严峻的环境污染问题的同时，还不得不面临着更加紧迫的能源缺乏 问题。内燃机一直是上个世纪最主要的汽车动力设备，今天，世界上生产的汽车 几乎都在使用内燃式发动机，勿庸置疑内燃机汽车的发展，走到今天已成极限。 而电动汽车的发展正是在这样的背景下又迎来了新的发展契机，相对于传统汽车 而言，电动汽车不

22、仅行驶时废气排放低（纯电动车行驶时为零排放，燃料电池汽 车任何行驶状态下均是零排放），而且因其使用的是二次能源 ，所以来源广泛。 其中，对于电动汽车，据计算，每年每辆电动汽车可节省 1.4 1.8吨石油。所以 电动汽车的使用，将对全球性节能及治理污染有着十分重要的意义。现在世界各 国都在大力发展电动汽车项目，其中日本丰田公司在这方面的技术相对领先并且 成熟，其中一款混联式混合动力轿车 priM已经于 1997年开始量产，如今销售 量已经突破 40万辆。电动汽车的发展必然也随之带动了自动变速器在电动汽车 上的广泛应用。现代电动汽车的传动机构多采用自动变速器，其中丰田公司的 priM的传动机构就是

23、采用的是连续可变传动比自动变速器 (6T7),我国东风电 动汽车公司研发的一款并联式混合动力城市公交客车采用的是电控机械式自动 变速器 (A/7)。 但是正在开发的许多电动汽车，尤其是混合动力汽车，由于被结 构布置和反馈控制等复杂因素的影响而在传动系统中没有使用自动变速器，这样 虽然使动力总成结构更加简单、控制更加容易，但是由于汽车行驶工况复杂，固 定的传动比，使得汽车驱动轮的转矩和转速的变化范围始终受到限制，这样不得 不在一定程度上以牺牲汽车的动力性和经济性为代价。随着电动汽车的全面开发 和应用，尤其是混合动力汽车技术的不断优化和完善，自动变速器的应用将越来 越广泛。 1.2自动变速器的分类

24、 在汽车传动系的发展过程中，自动变速一直是人们追求的目标。随着计算机 技术在汽车领域的广泛应用，自动变速技术得到了飞速的发展。在汽车日益普及， 非熟练驾驶员大量增加，同时电动汽车不断蓬勃发展的今天，汽车自动变速器的 应用有着更加重要的意义，发展空间也越来越大。 现在市场上的变速器细分为五类：手动变速器 (奶 )、电控机械式自动变速器 (_、连续可变传动比自动变速器 (SM2可推动拨叉带动齿 轮 Z9、 Z1C分别在套筒斗、见 2的花键槽坪、 SP2上做轴向运动。 3. 输出轴 的左端套在轴承 55上，右端通过轴承 4支撑在箱体上，齿轮 Z8 固定在输出轴 S3上。 4. 动力从输入轴 的左端输

25、入进入变速箱沉经过变速动力从输出轴 S3 右端输出。 该齿轮离合式自动变速器采用上述结构，可达到三档自动变速的功能。在该 项设计中，要着重解决的问题是齿轮离合式自动变速器在换档过程中，齿轮离合 器啮合齿轮副转速同步的问题。 2.2齿轮离合式自动变速器的工作原理 2. 2.1各档工作状态 该齿轮离合式自动变速器的具体工作原理如下所述： 1. 当执行机构 SA(工作时， 29和 212处于啮合状态，齿轮离合器外齿轮 Z1()、 Zu分别与齿轮离合器内齿轮 Z13、 Z14均是脱开状态。来自电机动力首先 进入输入轴 ，通过输入轴 &动力将被传递给固定在输入轴 上的一档传动输 入齿轮 ，然后动力输入齿

26、轮 遂将动力传递给空套在中间轴 52上并与之常啮 合动力输出齿轮之 2，动力输出齿轮之 2与套筒叫通过螺钉刚性连接，而一档齿 轮离合器外齿轮 Z9由于通过花键与套筒 5刚性连接遂得到从齿轮 Z2传递 来的动力，当执行结构 SMi向左推动齿轮离合器外齿轮 Z9与齿轮离合器内齿轮 Z12啮合后，固定在中间轴 上的离合器外齿轮 Z12就会又将动力传递给同样固 定在中间轴 S2上的常啮合动力输入齿轮 Z7，最后齿轮 27再将动力传递给固定在 输出轴 S3上动力输出齿轮 Z8，齿轮 Z8再传递给输出轴 S3并最终完成一档传动向 外输出动力的过程。一档传动的动力输入输出路径如图 2-2所示。 2. 当执行

27、机构工作时， Z1Q和 Z13处于啮合状态，齿轮离合器外齿轮 Z9、 分别与齿轮离合器内齿轮 Z12、 Z14均是脱开状态。来自电机动力首先进入输 入轴 ，通过输入轴 动力将被传递给固定在输入轴 上的二档传动输入齿轮 Z3，然后动力输入齿轮之 3遂将动力传递给空套在中间轴 S2上并与之常啮合动力 输出齿轮 24，动力输出齿轮之 4与套筒 &通过螺钉刚性连接，而齿轮离合器外 齿轮 Zw由于通过花键 SP2与套筒 &刚性连接遂得到从齿轮 Z4传递来的动力， 当执 行 结 构 向 右 推 动齿 轮 离 合 器 外齿轮 Z1()与齿轮离合器内齿轮 Z13啮合 后，固定在中间轴上的离合器内齿轮 2： 1

28、3就会又将动力传递给同样固定在中间 轴 &上的常啮合动力输入齿轮 Z7，最后 齿轮 Z7再将动力传递给固定在输出轴 53 上动力输出齿轮 Z8，齿轮 Z8再传递给输出轴 S3并最终完成二档传动向外输出动 力的过程。二档传动动力输入输出路径如图 2-3所示。 图 2-3二档传动动力输出输入路径 3. 当执行机构 SM3工作时， Zu和 Z14处于啮合状态，齿轮离合器外齿轮 Z9、 Zlfl分别与齿轮离合器内齿轮 Z12、 Z13均是脱开状态。来自电机动力首先进入输 入轴 ，通过输入轴 动力将被传递给固定在输入轴 上的三档齿轮离合器内 齿轮 Z14，当执行结构向右推动三 #齿 轮 离 合 器 外

29、齿轮 Zu与三档齿轮离合 器内齿轮 Z14啮合后，动力经 Z14再传递 齿轮离合器外齿轮 Z， 而齿轮离合器 外 齿 轮 由 于 通 过 花 键 SP3与套筒见 3刚 性 连 接 遂 得 到 从 齿 轮 传 递 来 的 动 力，而三档动力输入齿轮之 5与套筒 5通过螺钉刚性连接，因此得到见 3传递来 的动力，于是空套的动力输入齿轮 Z5将动力再传递给与之常啮合并固定在中间 轴 S2的三档动力输出齿轮 Z6，接着动力输出齿轮 Z6会将动力又传递给同样固定 在中间轴 S2上的常啮合动力输入齿轮 Z7，最后齿轮 Z7再将动力传递给固定在输 出轴 S3上常啮合输出齿轮 Z8，齿轮 再传递给输出轴53并

30、最终完成三档传动向 外输出动力的过程。动力输出输入路径如图 2-4所示。 以上就是该三档齿轮离合器自动变速箱三个传动档位向外输出动力的流程。 2. 2. 2换档过程及控制方法 2.2.2.1从低速档位切换至高速档位 (1)分离准备阶段 此时，低速档位齿轮离合器内外啮合齿轮即将分离。 分离准备阶段扭矩情况 式中： Toutput=Tf (2 1) Toutput - 车轮此时的驱动转矩 ; Tf - 地面此时的阻力矩。 式中 : 1 output (2-2) Tinput - 电机此时的输出转矩； Tif 整个动力传动过程中的转矩损失。 分离准备阶段转速情况 式中 : (2-3) Ninput

31、- 电机此时输出转速； Nw - 车轮此时转速； it - 变速箱低速档位传动比； ig - 汽车主减速比。 齿轮离合器分离阶段 此时，低速档位齿轮离合器换档执行机构推动齿轮离合器外齿轮与内齿轮发 生分离，此时齿轮离合式自动变速器处于空档状态，此时， 7； p,=0。 电机调速阶段 此过程为低速档位齿轮离合器内外啮合齿轮分离后到高速档位齿轮离合器 内外齿轮啮合之间的过程。这个过程中，电机需要在电子单元的控制下瞬时降低 电机的转速。 此过程中 Af O， 由于汽车具有惯性同时车轮本身具有转动惯量，因此可 以近似认为 Ai、 - 0。 At - 从低速档位齿轮离合器内外齿轮分离到高速档位齿轮离合器

32、内外 齿轮啮合之间的时间差； ANW 从低速档位齿轮离合器内外齿轮分离到高速档位齿轮离合器内外 齿轮啮合之间车轮转速的变化值。 由于 A/ 0,车轮的转速 ATw基本维持不变，因此假如此时变速器直接切换 至高速档位，由于传动比发生了明显变化，为了使变速器转换至高速档位后，电 机的转速保持与此时车轮转速的重新匹配，电机的转速应迅速发生变化，此时电 机的输出转速应在 Af时间内变化为： Ninput = ih -ig -Nw (2 4) 式中： Ninput 变速器由低 :速档切换至高速档后，电机应输出的转速； ih- 变速器高速档位传动比。 这样电机在从低速档切换至高速档的转换过程中就存在相当大

33、的转速差，即： inPut = Ninput-Ninput= -ig-Nw (2 5) 式中： ANinput 变速器 Eti低速档切换 S高速档时，电机应瞬时降低的转速。 显然，这对于齿轮离合器来说过大的转速差是难以承受的，高速运转下切换 齿轮离合器会出现严重的打齿现象，并发出尖锐的机械撞击声，严重的会导致将 齿轮打裂，使离合器遭到破坏，轻则不仅噪声严重同时也会挑战齿轮的弯曲疲劳 极限和齿面接触疲劳极限，严重的影响到齿轮离合器的使用寿命。因此，齿轮离 合器现在仅仅应用在一些小功率小扭矩低速的传动机械上。或者，为了尽量解决 上述问题，通过对齿轮离合器采取某些适当的技术改进以改善齿轮离合器的分离

34、 和接合。例如，在齿轮离合器中进入接合侧的齿的顶端加工出很大的倒角 （ l Q 15G);此外，有的离合器，将被联接的那个半离合器的齿设计成每隔一齿（或几 个齿）齿长缩短一半；还有的离合器另一半的内齿每隔一齿取消一个齿。 虽然齿轮传动是机械传动中最普遍最重要的一种传动型式，具有传动效率 高，传动比稳定，工作可靠，寿命长，适用的速度和传递的功率广等一些列的优 点，但是因为上述由于转速差过大不容易换档的致命缺点，所以当今传统的内燃 机汽车普遍使用的离合器仍然多采用的是摩擦片式离合器，虽然传动效率略低但 是传动平稳，汽车容易换档。 在电机调速阶段，为了达到瞬态降低转速的目的，电机的输出扭矩不再是零，

35、 此时有： Tinput =m( R2 (2 6) 式中： m - 高速档位输入端齿轮质量； - 髙速档位输入端齿轮角加速度； R 高速档位输入端齿轮转动半径。 此时，电机输出扭矩，扭矩传递到髙速档位输入端齿轮副上，在外扭矩的作 用下，高速档位输入端齿轮的转速瞬时改变。而此时电机的输出扭矩大小将根据 实际工况由电子单元控制。 一般来说，对于齿轮离合器可完成内外齿轮接合分离允许的转速差约为 j 观 /min， 而由内燃机作为动力源的传统汽车来说，由于行驶工况的复 杂性，发动机转速跳变严重，即便是在平稳的路面，匀速行驶的条件下，采集到 的内燃机转速的信号误差都可达到乂 I/min， 因此齿轮离合器

36、对于 传 统的内燃机汽车来说，无法取代摩擦片式离合器。 但是，对于目前广泛推广的纯电动汽车、串联式混合动力汽车以及燃料电池 汽车来说，由于都是由电机来驱动，而电机具有转速可调的特点，这样使得齿轮 离合式自动变速器可以用在以上各类汽车的传动系上。 为了验证电机在齿轮离合器换档过程中做到瞬时调速目的，笔者在电机试验 台上对西门子公司生产的一种三相异步交流电机 AC90进行了调速试验，电机试 验台与试验结果分别如下图 2-5和 2-6所示。 试验数据说明，电机转速调整过程迅速，从图中可以发现整个过程的时间 t 0. 3 0. 4S。 因此，电机的调速功能就能够为齿轮离合器平稳过渡换档提供了 有利的技

37、术保障。 . . 电机的调速是个实时动态的过程，当高速端齿轮离合器内外齿轮的转速差调 整到 1=70 1/min后，高速端齿轮离合器内外齿轮可以开始啮合，但是在即 将啮合的瞬态过程中，电机的调速过程仍然在继续进行，在电子单元的控制下， 电机仍然会根据从车轮采集来的转速信号，不断更新调节电机的最新转速。总之， 使得高速端齿轮离合器内外齿轮的转速差不断趋近于零，始终为换档提供优质的 啮合条件。 图 2-5三相异步交流电机 AC90试验台 图 2-6三相异步交流电机 AC90试验结果 因此在电机调速的 A/时间内，通过电机跟踪车轮转速，调整电机此时的输 入转速并使得 0,此时电机调速任务完成，等待过

38、程结束。 换档结束 电机调速阶段和高速档齿轮离合器内外齿轮啮合几乎是同步过程，高速档齿 轮离合器内外齿轮转速差达到合理范围内，啮合迅速进行。变速器挂入高速档位 后，电机输出扭矩将根据实际工况而定。在整个换档过程中，电机的输出扭矩在 电子单元的控制下，始终动态变化。 这样该齿轮离合器自动变速箱就完成了从低速档位向高速档位转换的过程。 2*2.2.2从髙速档位切换至低速档位 (1)分离准备阶段 此时，高速档位齿轮离合器内外啮合齿轮即将分离。 分离准备阶段扭矩情况 output = Tf (2-1) output = input if (2_2) 分离准备阶段转速情况 input =ih Nw (2

39、_7) 齿轮离合器分离阶段 此时，低速档位齿轮离合器换档执行机构推动齿轮离合器外齿轮与内齿轮发 生分离，此时齿轮离合式自动变速器处于空档状态，此时， 电机调速阶段 此过程为高速档位齿轮离合器内外啮合齿轮分离后到低速档位齿轮离合器 内外齿轮啮合之间的瞬态过程。在这个瞬态过程中，电机在电子单元的控制下根 据采集的车轮转速的信号不断实时调节电机的转速。 此过程中 A 0,由于汽车具有惯性同时车轮本身具有转动惯量，因此可 以近似认为 AA 0。 从高速档位齿轮离合器内外齿轮分离到低速档位齿轮离合器内外 齿轮啮合之间的时间差； ANwl 从高速档位齿轮离合器内外齿轮分离到低速档位齿轮离合器内 外齿轮啮合

40、之间车轮转速的变化值。 从高速档位减低到低速档位与从低速档位增加至高速档位的过程一样，都是 一个及其迅速的过程，因此仍然可以认为 A 0,因此车轮的转速基本维持 不变，而假如此时变速器直接切换至低速档位，由于传动比发生了明显变化，为 了使变速器转换至高速档位后，电机的转速保持与此时车轮转速的重新匹配，电 机的转速应迅速发生变化，此时电机的输出转速应在时间内变化为： Ninpua = h -K (2 8) 式中 : r i/tputl 变速器由高速档切换至低速档后，电机应输出的转速 ; 这样电机在从高速挡切换至低速档的转换过程中就存在相当大的转速差， 即： 式中 : input! input 1 input dg-Nw (2-9) minputl 变速器由高速档切换 S低速档后，电机应瞬时增加的转速。 在电机调速阶段，为了达到瞬态提高转速的目的，电机的输出扭矩不再是零 , 此时有： input = (2 10) 式中： 低速档位输入端齿轮质量； 低速档位输入端齿轮角加速度； R, 低速档位输入端齿轮转动半径。 此时，电机输出扭矩，扭矩传递到低速档位输入端齿轮副上，在外扭矩的作 用下，低速档位输入端齿轮的转速瞬时改变。而此时电机的输出