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1、电机离合器执行机构以及测试台架的研究院 （系）：电气工程及其自动化学院 专 业：电气工程及其自动化学号 指 2016年6月 毕业设计（论文） 题 目 电子离合器执行机构及其测试台架的研究专 业 电气工程及其自动化 学 号 学 生 指 导 教 师 答 辩 日 期 2016.6.27 哈尔滨工业大学毕业设计（论文）任务书姓 名： 院 （系）：电气工程及其自动化学院专 业： 电气工程及其自动化 班 号任务起至日期： 2016 年 3 月 11日 至 2016年 6月 12 日毕业设计（论文）题目： 电子离合器执行机构及其测试台架的研究 立题的目的和意义：首先是配备一套包括转矩等指标达到要求的，价格合
2、适的国产电机减速系统，这能改善伊顿公司的这套混合动力驱动系统的稳定性并节约产品成本。原先使用的电子离合器执行机构，存在的问题有：振动大、价格较高，投入使用后的产品出现损坏后无法在国内进行测试和修理。这些问题都将在设计和标定的电子离合器执行机构（ECA）上得到改善。其次就是针对电子离合器执行机构的测试和维护，项目将搭建一套离合器执行机构的对拖测试台架。该台架对离合器执行机构进行九个测试，保障执行机构能达到标准，从而适应汽车在实际行驶中的工作情况。进行的测试主要包括速度信号输入后ECA的运行状况，它的带负载测试、最大承受转矩测试。在对有故障的ECA进行维护时，可以借助该对拖平台对其进行故障排查，及
3、时查出产品的问题，保障在国内生产电子离合器执行机构的产品质量。第三点意义在于为这套电子离合器执行机构标定设计并寻求供应商进行洽谈定做的过程将为后续产品开发提供经验。选换挡电机等汽车电子设备都需要研究设计、选购和进行测试的过程，可以参照ECA的选型过程。同时对测试台架的结构和控制程序进行微调整后可用于其他产品的测试。技术指标与主要内容：设计应保证离合器执行机构输出额定转矩为130Nm，至少能承受200Nm的最大转矩。设计过程先应确定无刷直流电机的额定电压、额定转矩、额定转速。第二步由机构最终的输出转矩与电机转速的比值，确定行星减速齿轮的减速比。第三步是确定失电制动的最大承受转矩。第四步是规范行星
4、减速齿轮盒的尺寸、电机尺寸、法兰规格，最终目的是可装载到现有变速箱系统中。我们需要建立的电机对拖测试台架可参考文献13，整体的测试环境将迎合汽车电气系统环境要求，使用CAN总线对ECA进行控制。根据参考文献设计时，测试系统选用北京天宇恒创CYT-302传感器，和美国国家仪器公司(NI)的PXI数据采集平台等仪器；测试软件选用虚拟仪器平台-图形化编程语言LabVIEW开发，选用NI-DAQmx提供的信号输出函数。进度安排：3月25日前确实电机的转子、定子参数以及磁传感器的技术细节。向电机生产公司购买合适的无刷直流电机。3月30日前确定选购方案，向电机生产公司下单购买电机。同时开始联系对拖测试台架
5、的生产商，了解相应的传感器和数据采集平台购买方案。4月10日前对电机进行空载调试，确定能正常运行。4月20日前联系好对拖测试台架所用仪器的供应商，并下单购买。4月30日前安装好对拖测试台架。5月10日前实现整个测试平台的通信。检测数据传输正常，速度探测和电压探测正常。5月25日前完成labVIEW界面的台架系统搭建。6月1日前完成对样机性能的评估，对电机和程序不足的地方进行改进。6月1日后撰写报告，同时对台架进行微调。6月12日完成报告。同组设计者及分工：由我完成电子离合器执行机构的研究后，浙大实习生陈笑行与我一起完成了电机、制动器、行星齿轮组的采购。然后我负责设计测试台架。指导教师签字_ 年
6、 月 日 系或教研室（研究所）主任意见：主任签字_ 年 月 日V 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）摘 要文章所研究的，是混合动力汽车中的电子离合器执行机构(ECA, Electric Clutch Actuator )以及它的对拖测试台架，旨在设计和定制来得到价格较低，输出转矩大，控制平稳，安全性高的产品。该装置控制着离合器的接合与分离，关系着汽车的挂挡质量，所以它的产品标准尤为严格。设计时选用了寿命较长且抗扰动能力高的无刷直流电机作为机构所用的电机，选用失电制动器来保证离合器执行机构在受到较大转矩时稳定保持位置，选用行星齿轮来增大机构的输出转矩，并采用模糊PID控制策略来提高系统的鲁棒性。
7、为了保证项目所设计的离合器执行机构能达到性能要求，项目还设计了一套对拖测试台架来对机构进行实验测试，该台架使用CAN总线通信来控制和检测离合器执行机构，并且可以采样增量式编码器和转矩传感器的信号从而测试出机构的工作性能。同时该测试台架的用处较广，不仅可以用于对本产品进行测试研究，还适用于对其他部分的车载电机进行实验。所以，设计的离合器执行机构和它的测试台架对混合动力驱动系统来说意义重大。关键词：离合器执行机构；混合动力驱动系统；测试台架；无刷直流电机；行星齿轮。 AbstractThe dissertation illustrates the design of (ECA)Electric C
8、lutch Actuator in Hybrid Electric Vehicle power system, as well as its test bench. The purpose is to abrade cost, and ensure ECAs output torque, stability and credibility. Considering that ECA control the engagement of clutch and help vehicles to shift smoothly, our project has strict standard of EC
9、A. We choose Brush-less DC motor as a part of ECA, with long service time and outstanding reliability. Then we choose holding device to assist ECA under overload torque, and hold it in the right position. Connected with the output shaft, plenary gears are utilized to upgrade the output torque. Fuzzy
10、 PID controller is used to improve robustness. In order to guarantee the operating performance of ECA, our project design and build an ECA test bench, with CAN communication between ECAs and controller, and sampling card to analyses massages from photoelectric encoder and torque sensor. Besides, the
11、 test bench can be used to examine other motors in vehicle. So research upon Electric Clutch Actuator and its test bench makes great importance on developing Hybrid Electric Vehicle power system.Keywords: Electric Clutch Actuator, Hybrid Electric Vehicle power system, test bench,brush-less DC motor,
12、 Fuzzy PID controller, plenary gears.目录摘 要VIAbstractVII第1章 绪 论11.1 课题来源11.2研究的目的和意义21.3 离合器执行机构研究现状31.3.1 采用其他驱动方式的离合器执行机构31.3.2电子离合器执行器的研究现状41.4 本文主要研究内容概括61.4.1电子离合器执行机构的设计概述71.4.2 测试台架的设计概述7第2章 电子离合器执行机构的研究72.1 电子离合器执行机构的设计标准72.2执行机构中的部件选择82.3电机的选定92.3.1电机种类的选择92.3.2无刷直流电机的设计92.3.3电机的控制方法112.4 失电
13、制动器的选用142.4.1 失电制动器的工作原理142.4.2 失电制动器的参数选择特点142.4.3失电制动器要满足的负载测试142.5行星齿轮组的研究152.5.1对比其他的机械结构，为什么选择行星齿轮组152.5.2选择的标准和原因152.6 本章小结17第3章 测试台架的研究173.1引言173.2 需实现的实验过程183.3 台架所应具有的功能193.4台架的设计和设计原理193.4.1台架设计的结构图193.4.2所用的主要设备及其性能213.5采用labVIEW平台架构测试台架213.6 本章小结22第四章 测试结果分析224.1 引言224.2 位置控制的性能分析234.3 控制电路的输出波形244.4 本章小结25结 论26参考文献27哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）原创性声明29致 谢30 IX哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1 课题来源基于伊顿（中国）研发中心在研究的混合动力驱动系统，本项目将通过设计和测试，为其提供高性能的离合器执
