基本信息
- 项目名称：
- 滑行离合器
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 针对安装传统离合器的节能车在滑行过程中存在滑摩阻力，自行设计的滑行离合器可以保证节能车在滑行工况实现无阻力滑行，而在驱动工况时，又能保证车辆的正常驱动。为实现滑行离合器驱动—滑行工况的准确切换，减少在工况切换时的能量损失，设计了滑行离合器的电控系统，电控系统包括：霍尔测速传感器、ECU、伺服电机、操作按钮等；加装电控系统的节能车增加了滑行离合器的稳定性和使用寿命。 滑行离合器是基于节能车开发平台提出的一种新式离合器，针对节能车的加速—滑行循环驾驶方式，滑行离合器能最大限度的发挥节省车辆油耗的优势。基于滑行离合器在节能车上的试验，深入发掘车辆的节油潜力，通过实验证明：不同速度门限对车辆油耗影响较大，而采用优化的速度门限，加装滑行离合器的节能车能够减少燃油消耗50%左右。
- 详细介绍：
- 能源作为当今世界的一个重要话题，它已经成为人们极为关注的焦点。随着世界汽车工业的飞速发展，对石油的消耗也在逐渐的增加，而石油等能源为不可再生资源，而现有车辆的燃油消耗还处在一个比较高的水平，因此，降低汽车的燃油消耗成为亟待解决的问题。 传统离合器能够保证车辆正常的驱动工况，而在滑行工况时，总会由于相互接触的摩擦副而产生摩擦，增加车辆燃油消耗；同时，由于传统离合器均为机械式结构，控制精度低，车辆工况变化时，传动系统接受直接冲击，降低离合器的使用寿命；而滑行离合器的提出可以解决这个问题。 人们传统的驾驶习惯：总是让车辆处于驱动工况，根据自己的感觉随意操纵车辆，即使长时间的等车，也使发动机处于怠速状况，这在无形中增加了车辆的燃油消耗；而我们设计的节能车的驾驶方式则是采用“加速—滑行”的循环驾驶方式，追求将每一滴燃油的热值转化为车辆的动力，最大限度的节省燃油消耗。 采用“加速—滑行”的循环驾驶方式可以减少燃烧消耗；但是不同的速度门限同样会影响车辆的燃油消耗，因此根据车辆负载、工况等合理匹配速度门限，可以进一步减少燃油消耗。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 项目研究目的 研制一种新型离合器，通过电控系统的协同作用，能在车辆的滑行过程中实现传动机构和车轮的完全分离，实现无摩擦滑行，降低功率消耗，在机械结构上达到节能降耗的目的； 基于典型路况制定了相应的节油驾驶策略，制作出驾驶策略控制面板作为辅助电控系统的一部分，方便在不同道路条件下为驾驶员选择最优驾驶模式，在驾驶操作层面上实现主动节能降耗的目的。 本作品创新点和技术关键 自行研制的滑行离合器保证了车辆实现无摩擦滑行，传统离合器在车辆滑行时，不能保证离合器的主从动部分完全分离，会有滑摩阻力产生；滑行离合器使用控制套筒实现主从动部分完全分离，消除了滑摩阻力，可以实现无摩擦滑行。 电控系统实现了离合器的自动结合与分离，设置在链轮及车轮的速度传感器分别测出两者的速度，由单片机进行比较分析，结合由驾驶员发出的指令，控制离合器主从动部分的分离和结合，能把握住理想的结合分离时机，以及保证结合过程无冲击、摩擦小。 双向轴承可以实现双向同时高速运动，双向轴承将传统的深沟球轴承和直线轴承的功能结合起来，可以同时实现沿轴承轴向和径向的高速运动，结构紧凑，减小了功能件的总体尺寸。 速度门限控制策略有效减少燃油消耗，在进行滑行离合器安装在节能车上进行道路试验的过程中，通过大量试验证明：速度门限同样对车辆的油耗有影响，通过大量匹配试验，制定出针对车辆的最优速度门限控制策略，最大限度降低燃油消耗。
科学性、先进性
- 为了减小车辆行驶过程中来自传动系统内部的阻力，我们设计了一种新型离合器—滑行离合器（已申请专利），并设计了辅助电控单元实现离合器的自动结合与分离，制造出实验车，进行道路试验，验证了滑行离合器的节油功效。与市场上现有的传统离合器相比，新型的滑行离合器能在车辆的滑行过程中实现传动机构和车轮的完全分离，实现无摩擦滑行，降低功率消耗，达到节能降耗的目的。该种离合器结构相对简单，易于加工和批量化生产、成本低，可以应用在摩托车、小型电动汽车和其他节能车辆上。 为了实现结合的时机准确，保证无冲击结合，设计了一套电控系统。电控系统由控制按钮、控制芯片、机械控制机构、速度传感器四部分组成。主控制芯片选用8051，用于分析链轮和车轮的速度值，接收按键的控制信号并向分离机构发送控制脉冲信号；分离机构是一个拨叉机构，用于控制结合套筒轴向移动；速度传感器用于采集链轮和车轮的速度值。
获奖情况及鉴定结果
- 1.专利申请 《滑行离合器》专利号：200820071810.6 《双向轴承》专利号：200820071866.1 2.发表论文 在道路试验过程中，我们发现驾驶方式对节能车油耗有很大影响，通过不同驾驶方式下的油耗对比，得出结论：驾驶方式中速度门限对节能车油耗影响很大；进而发表论文《节油驾驶控制策略速度门限匹配》，目前已经被某核心期刊收录。 3.《滑行节油离合器节能试验研究》项目编号（2007A42025）被评为国家级“大学生创新实验项目”典型案例，目前已通过结题答辩，顺利结题。 4.安装滑行离合器的第二代节能车以521Km/L的成绩获得第二届本田节能竞技大赛高校第三名（共有52所高校）。 5.《滑行离合器》获得2009省挑战杯特等奖。
作品所处阶段
- 完成了实物加工，并且在节能车上进行了道路试验，目前正在完善其功能，争取在摩托车上的应用。
技术转让方式
- 技术入股
作品可展示的形式
- 实物、图片、视频
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 滑行离合器是基于节能车开发平台提出的一种新式离合器，针对节能车的加速—滑行循环驾驶方式，滑行离合器能最大限度的发挥节省车辆油耗的优势。通过实验证明：不同速度门限对车辆油耗影响较大，而采用优化的速度门限，加装滑行离合器的节能车能够减少燃油消耗50%左右。滑行离合器可以安装在现有摩托车、节能车、电动助力车上，发挥该离合器较传统离合器所具有的无摩擦滑行优势，提高车辆的节能滑行能力，减小其传动系统结合时的冲击能量损失，用途极为广泛，有广阔的市场空间。 滑行离合器中使用的双向轴承可以实现机构沿轴向的高速滑动和绕轴向的高速转动，结构紧凑，可以安装在某些对空间尺寸要求相对紧凑的机构上，节省空间，实现高速运转。 随着通信技术和人机交互平台的发展，智能交通成为未来交通发展的大势所趋，而车辆的智能化也会在不久的将来越来越明显。在智能车辆上，滑行离合器的作用会越来越明显，而电控系统的精确控制，可以更大程度的减少燃油消耗，增加滑行离合器的使用寿命。
同类课题研究水平概述
- 目前节能车上采用的两种典型的传统离合器： 自行车飞轮上采用的超越离合器 自行车飞轮上采用的超越离合器滑行时，外圈（与传动系统链轮相连）较内圈（与车轮相连）旋转慢，则外圈和棘爪之间产生摩擦。 摩托车用的单向离合器 摩托车用的单向离合器滑行时，外圈（与传动系统链轮相连）较内圈（与车轮相连）旋转慢，则外圈和滚柱之间产生摩擦。
