本文在基于了解电磁直线换挡执行器工作过程的基础上，设计出了一种动圈式圆筒型电磁直线执行器作为换挡执行器，在满足电磁直线换挡执行器设计要求的情况下,选择钕铁硼材料作为永磁体的磁性材料，直线电机采用Halbach结构的充磁方式，利用磁路法对电磁直线换挡执行器各部分尺寸进行设计计算。此外，本文还利用Ansoft软件对设计出来的电磁直线换挡执行器进行模拟仿真，建立了电磁直线换挡执行器2D仿真模型，分配了仿真模型的材料，设置了激励边界条件，利用模拟仿真的结果研究了系统结构及参数对其性能的影响关系，发现了电磁直线换挡执行器定子中的气隙部分对整体结构的影响，提出了可以通过有限元分析的方法来对磁路结构的参数进行优化。关键词 电磁直线换挡执行器，Ansoft软件，模拟仿真，仿真模型，有限元分析
目录
1 绪论 1
1.1课题背景及目的 1
1.2 课题国内外的研究发展状况 1
1.3 设计工作及创新点 3
2 电磁直线换挡执行器分析 3
2.1 AMT换挡执行器的技术发展 3
2.2 电磁直线换挡执行器的作用 4
2.3 电磁直线执行器换挡工作过程分析 4
2.4 电磁直线换挡执行器的主要结构方案 6
3 电磁直线换挡执行器的主要结构参数设计 8
3.1电磁直线换挡执行器的设计要求 8
3.2 电磁直线换挡执行器永磁体的设计 8
3.3 电磁直线换挡执行器磁轭的设计 13
3.4 电磁直线换挡执行器线圈及骨架的设计 14
4电磁直线换挡执行器电磁场仿真分析 16
4.1 仿真软件简介 16
4.2 电磁直线换挡执行器仿真模型的建立 17
4.3 仿真模型的材料分配及激励边界条件设置 18
4.4仿真软件的仿真及结果分析 20
结论 26
致谢 27
参考文献 28
1 绪论
1.1 课题背景及目的
机械式自动变速器(AMT)是基于传统的手动变速器（MT），应用了现代电工电子技术和电子控制技术理论，在自动变速器的控制过程中，它的核 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
心是ECU，在车辆行驶前，可以根据设定的换挡规则和节气门的控制变化规律，通过不同形式的执行器实现对汽车离合器的控制，从而控制汽车的升降挡，调节发动机转矩转速，以此来保证车辆能够正常行驶。
汽车产业发展日益迅猛，人们对于电子控制的要求越来越强烈，人们对汽车动力性、燃油经济性等方面的要求不断提高。自动变速器能够实现车辆变速传动的自动化，因此它的出现和发展也满足了人们对汽车操纵性能的需求，另外，自动变速器与传统手动变速器相比，能够有效的消除驾驶员换挡技术的影响，提高汽车换挡的性能，还能够减轻驾驶员的疲劳，提高行车安全性。
本课题研究了电控机械式自动变速器，并在此基础上，进行了电磁直线换挡执行器的结构设计与仿真。电控机械式自动变速器是在机械变速器上的基础上进行改造的，它的大部分原始装配部件保持不变，与机械变速器相比，只有手动操作系统中的变速杆部分发生了变化，因此，改造过的换挡执行机构具有生产继承性好，改造的投入费用少的特点。但是电控机械式自动变速器换挡时需要中断动力，从而会导致动力严重损失，而且在换挡的过程中存在冲击，平顺性不足，换挡机构的体积也大。电动机可以将动力传递给电子控制式的换挡执行机构，换挡过程的控制主要是控制电动机的速度和位移，它性能的好坏对电动换挡系统的性能起决定作用。因此为了提高其换挡品质和缩短动力中断时间，本文从多个方面对电动选换挡执行器进行了研究。
1.2 课题国内外的研究发展状况
电控机械式自动变速器保留了原手动变速器总成的绝大部分总成部件和结构,只是将其手动变速的操纵机构用自动操纵机构取代,所以具有改造成本低、见效快的特点。它可以通过软件进行模拟仿真和优化设计，进而可全面提高车辆的使用性能。基于这种特点,世界各大知名汽车生产企业和众多科研院校都在进行电控机械式自动变速器的研究和开发工作。
英国谢菲尔德大学的Andrew Turner教授和他的团队在不懈的努力下开发出了一种直接驱动换挡一体化的电动选换挡执行机构。它由完成选挡功能的平动部分和转动部分两部分组成，其集成式的换挡机构的结构示意图如下图图1所示。
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图1 集成式电动换挡执行机构
美国西密歇根大学的John Manyala和Massood Atashbartichutic提出了一种由两个液压管道连接到活塞上的电磁执行器的结构方案。活塞的一端连接齿轮位置传感器，同步器接合套连接拨叉的另一端。当管道受压时，液压管道两端因压差产生的高压推动活塞和拨叉加速。此系统由大小齿轮、活塞、齿轮位置和角速度传感器、同步器、拨叉等结构组成。
同时，国内众多高校也进行了电控机械式自动变速器的研究。南京理工大学的李波等人提出了直接由电磁线性执行器直接驱动的AMT换挡机构，他们的方法提高了机械式自动变速器(AMT)换挡品质，同时也缩短了自动变速器换挡过程中的动力中断时间, 另外，他们还分段研究了自动变速器的换挡过程,验证了这种执行器直接驱动的换挡机构这一设计方案的可行性，即使自动变速器换挡机构换挡过程中无选挡操作,也可以在换挡时将退进挡同时进行，AMT的转换质量和效率得到提高。直接由电磁直线执行器驱动的AMT换档机构可实现自动换档功能[1]。
的许善珍,魏民祥,王程等对AMT关键技术的意义和价值进行了研究，分析了三种AMT的结构特点以及它的性能和目前的应用情况，阐述了AMT的研究现状和成果。除此之外他们还研究了换档控制系统和换挡执行机构的的设计与优化方法，以及近年来AMT的研究热点。这将对AMT技术的发展起到指导作用。
来自南京理工大学的林树森提出了一新型的AMT换档系统，设计出了一个具有两个自由度的电磁直线执行器，通过该执行器可以直驱技术。他将理论分析、仿真计算与实验研究法想结合，对换挡系统进行建模，并根据建立的模型对其进行模拟仿真，分析了一些影响换挡质量的原因和因素，与此同时提出了相应的控制方法来提高换挡质量，为以后直接驱动技术的自动变速器的发展和应用作了铺垫[7]。

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