由于动力传动系统是多转动惯量系统,起步、换挡过程不可能瞬时完成,所以,对机械式变速器在其传动比变化及离合器接合过程中都会有不同程度的冲击。冲击严重时,不但会影响乘坐舒适性,而且会增加传动系统的动载荷,缩短其使用寿命。为了深入研究起步、换挡过程,首先需要确定起步及换挡品质的含义及其评价指标。
无论是起步还是换挡,常用的过程品质评价指标是滑摩功和冲击度。
(1)滑摩功。离合器接合过程中的滑摩功主要产生于滑摩阶段。滑摩功W 计算式如公式(2.1)所示:
式中,Tc(t)为离合器传递的扭矩,N·m;0 ~t1 为离合器从开始滑摩到达到半接合点(车辆开始运动的时刻)位置时所对应的时间段,s;t1 ~t2 为离合器从半接合点位置到停止滑摩所对应的时间段,s;ωe,ω1 为离合器主、被动轴角速度,rad/s;W 为滑摩功,J。
离合器在接合过程中,主动元件与被动元件经历由转速不等到转速一致的滑摩过程。滑摩产生的热量使压盘和飞轮元件温度升高,加剧摩擦片的磨损,缩短离合器的使用寿命。因此在离合器接合过程中,应力求做到滑摩功最小。
(2)冲击度。冲击度是指车辆纵向加速度的变化率。作为客观评价起步、换挡过程平稳性的评价指标,其数学表达式为
式中,j 为冲击度;v,a 为车身行驶的速度、加速度。(www.xing528.com)
车辆在平直良好路面起步过程中,忽略风阻、坡道阻力及滚动阻力,则车辆动力学平衡方程式如下:
式中,r 为车轮半径,m;δ 为汽车旋转质量换算系数;m 为汽车质量,kg;η 为传动效率;ig 为变速器传动比;io 为主减速器和轮边减速器的总传动比。
将式(2.3)代入式(2.2)中,推导:
式中,
式(2.4)表明,起步过程中的车辆换挡冲击度是由离合器传递扭矩的变化率决定的,而离合器传递扭矩的变化率则是由离合器的接合速度决定的,故离合器的接合速度间接决定了车辆起步过程中的换挡冲击度。
冲击度的概念,是与起步、换挡的主观评价方法相对应而提出的。冲击度的实测值经过频率修正后,可以很好地与主观评定的感觉相一致。为了把因道路条件引起的高度方向弹跳和颠簸加速度的影响以及驾驶员等影响排除在外,应该选择车辆重心处的加速度作为计算冲击度所用的加速度大小。而在研究乘员对车辆起步、换挡品质的感受程度时,可以根据具体研究情况选择加速度的测量位置。
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