直流电机实现单边拉紧装置及动力分配措施分析

    侯天凤

    摘要：随着我国汽车领域的不断发展，小轿车已经成为人们生活中不可或缺的出行工具，而伴随着汽车的不断普及，汽车安全也成了民众日益关心的课题。在汽车中都会设有差速器，差速器的作用是对汽车动力进行分配，当汽车的某个车轮出现打滑时，差速器会将动力分配到打滑车轮当中，使车辆不能动弹，甚至会朝不可预计的方向滑动，从而给车内人员的生命安全带来损害。因此，为了克服汽车现有技术中存在的缺点，文章提出了利用直流电机来实现单边拉紧装置及动力分配的措施，希望能为汽车安全性能的提高贡献微薄之力。

    关键词：直流电机；单边拉紧装置；动力分配

    随着科学技术的进步，我国汽车领域得到了迅猛的发展，小轿车也走进了民众的日常生活，极大方便了民众的曰常出行。而伴随着汽车数量的不断增多，汽车安全问题也成为民众越来越关心的话题。在汽车行驶过程中，轮胎打滑现象时有发生，当汽车中的某个轮子发生打滑时，汽车中的差速器会将动力全部分配到打滑车轮当中，使摩擦力大的轮子不会分配到动力，进而使汽车停止，甚至滑向不可預计的方向，进而威胁到车内人员的生命安全。为此，笔者发明了一种利用直流电机来实现单边拉紧装置，并研发出了相应的动力分配措施。

    1利用直流电机实现单边拉紧装置的结构安装

    该发明是为了克服现有汽车技术差速器在失控情况下无法进行有效控制的缺点，通过直流电机来对单边拉紧装置的控制，以此实现动力的合理分配，使汽车能够在由于单边打滑而失去控制的情况下利用本方法来恢复正常行驶状态，从而有效保障了汽车的行驶安全，避免了因车轮打滑而造成安全事故。该发明能够对汽车行驶方向的转角及两驱动轮的速度进行分析和测定，实现了对打滑轮的实时动态制动，并利用本发明的单边拉紧装置来迫使动能分配到摩擦力较大的轮子，以此避免汽车打滑，从而达到动力自动分配的目的。该发明的结构安装程序包括：将电机与固定板进行连接，并将驱动轴安装在电机转轴同轴当中，在驱动轴上设置打滑器，确保电机与打滑器远离的一侧位置上第一锥形齿轮和传动轴能够进行连接。在第一锥形齿轮的垂直方向上安装第二锥形齿轮，第二锥形齿轮和固定板是平行布置的，并且第二锥形齿轮和第一锥形齿轮相互啮合。在第二锥形齿轮的底部同轴处设有连接轴，连接轴将固定板贯穿并延伸到固定板的下方位置，固定板和连接轴间利用轴承来进行连接。在该结构中，还设有链条与单独的偏心轮，连接轴的下部位置安装偏心轮，偏心轮边缘处由于存在轮槽，因此会带动链条，而由于链条是哨合在偏心轮上的，所以会带动偏心轮运转。连接轴远离固定板的一端底部位置用来连接固定板，并在固定板中贯穿布置第一活动轴与第二活动轴，使第二活动轴、第一活动轴及固定板都能与直线轴承进行连接。在第一活动轴与第二活动轴设置过程中，应确保两者能够平行设置。偏心轮远离第一活动轴的一侧位置上安装第一固定盘，偏心轮远离第二活动轴的一侧位置用来安装第二固定盘，在第二活动轴与第一活动轴处全部套设弹簧。在第二固定盘远离第一活动轴的一侧位置上用链条进行连接，链条的另一端和第二活动轴进行连接。固定点的连接分为第一固定点与第二固定点，第一固定点设置在第一固定盘的另一端位置，第二固定点设置在第二固定盘的另一侧位置，第一固定点用于连接左轮刹车线，第二固定点用于连接右轮刹车线。当固定板与偏心轮远心点距离最大时，偏心轮两侧链条的长度是相同的，此时拉紧装置是处于一种平衡状态的，而弹簧在此时也处于半压缩状态[1]。

    直流电机单边拉紧装置的安装结构包括：1.固定板，2.电机座，3.电机，4.打滑器，5.驱动轴，6.第一锥形齿轮，7.第二锥形齿轮，8.第二活动轴，9.偏心轮，10.连接轴，11.链条，12.第一活动轴，13.弹簧，14.第一固定盘，15.固定板，16.第二固定盘，17.轴承，18.偏心轮远心点，19.链条连接点，20.第一固定点。

    2利用直流电机实现单边拉紧装置的内容

    该发明是将两根弹簧的一端分别固定在直流正反转电机的固定板上，两根弹簧的另一端分别和第一、第二固定盘进行连接。由于弹簧都是套在第一、第二活动轴当中的，第一活动轴与第二活动轴的长度要比弹簧长度小，且第一活动轴与第二活动轴都设有链条连接点，链条连接点将链条进行连接，这就使链条始终处于拉紧状态，弹簧也处于半压缩状态。此外，该发明还在汽车驾驶室的内部设置了控制开关，控制开关与汽车的车载电源进行了连接，从而方便了驾驶员在汽车失控时，能够通过驾驶室中的控制开关来恢复正常行驶状态。该发明在实际应用时，当汽车处于驾驶状态，能够对汽车行驶方向的转角及两驱动轮的转速进行系统分析，汽车打滑时，必然会使汽车的转角及两驱动轮的转速发生改变，此时驾驶员通过控制开关，来对直流正反电机加载正向电压或反向电压，从而使电机能够通过打滑器利用锥形轮将动能传递到偏心轮当中，此时偏心轮会产生顺时针或反时针旋转，从而带动链条来拉动第一活动轴和第二活动轴，由于第一活动轴和第二活动轴中存在固定点，而固定点分别连接在左轮和右轮的刹车线上，使刹车线产生制动力，从而完成发动力对差速器的控制，此时差速器便会将动能传递到另一个没有打滑的轮子上，以此实现了对汽车行驶状态的控制，保证了汽车的行驶安全

    3实施步骤

    3.1汽车右轮打滑时的动力分配措施

    当汽车处于行驶过程时，单边拉紧装置会对汽车行驶方向的转角及两驱动轮的速度进行实时动态分析，而一旦汽车的右轮发生打滑时，驾驶员能够利用控制开关来向电机加载一个正向电压，从而使直流电机正转，直流电机正转时会产生动能，从而通过打滑器连接到第一锥形轮当中，第一锥形轮会产生正转，第一锥形轮便会将直流电机正转所产生的动能传递给第二锥形轮，由于第一锥形轮与第二锥形轮的齿是锲合在一起的，因此会使第二锥形轮发生逆时针旋转。第二锥形轮是与偏心轮利用一根连接轴进行固定的，偏心轮便会和第一锥形轮一样发生逆时针旋转，而偏心轮的逆时针旋转便会通过链条来带动第二活动轴进行运转，第二活动轴中的第二固定点是与右轮刹车线进行连接的。由于右轮此时正处于打滑状态，因此会产生制动力。此时，右轮刹车线也会产生制动力，当制动力达到一定值时，发动机便会开启差速器，利用差速器将动力分配到另一个不打滑的车轮当中去，从而实现了单边拉紧装置动力的合理分配，进而使汽车从打滑状态中恢复了正常驾驶状态，保障了车内人员的生命安全。

    3.2汽车左轮打滑时的动力分配措施

    当汽车处于行驶过程时，单边拉紧装置会对汽车行驶方向的转角、两驱动轮的速度进行实时动态分析，而一旦汽车的左轮发生打滑时，驾驶员便能够通过控制开关来给电机加载一个反向电压，进而使直流电机反转，直流电机反转时会产生动能，动能会通过打滑器连接到第一锥形轮当中，第一锥形轮此时也会产生反转，便会将直流电机反转所产生的动能传递给第二锥形轮，由于第一锥形轮与第二锥形轮的齿数是相互锲合在一起的，进而使第二锥形轮也发生顺时针旋转。由于偏心轮是和第二锥形轮利用一根连接轴固定在一起的，偏心轮便会和第一锥形轮一样发生旋转，不过方向有所改变，是顺时针旋转，而偏心轮的顺时针旋转便会通过链条来带动第二活动轴进行运转，第二活动轴中的第二固定点是与左轮刹车线进行连接的[3]。由于左轮此时正处于打滑状态，因此会产生制动力。此时，左轮刹车线也会产生制动力，当制动力达到一定值时，发动机便会开启差速器，利用差速器将动力分配到另一个不打滑的车轮当中去，从而实现了动力自动分配的目的，保证了车内人员的安全。

    3.3注意事项

    由于汽车在打滑状态中，每一秒钟的延误都可能会造成汽车发生事故，因此该发明的制动时间非常重要，因此，所选用的电机功率应尽量能够在0.5秒以内就能执行实时制动，对于打滑器的选择，应确保打滑器不大于电机功率的90%。对于第一和第二锥形轮的选择，应在确保制动力不会影响的基础上尽量增加齿轮的齿数比，以此确保响应时间能够得到最大程度的提高。对于偏心轮直径的选择，应视手刹线制动行程的情况来进行确定。对于弹簧硬度的选择，以能够确保手刹线恢复到正常行驶状态即可。

    [参考文献]

    [1]夏鲲，朱琳玲，曾彦能，等.基于准Z源网络的永磁无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法[J].中国电机工程学报，2015（4）：971-978.

    [2]朱俊杰，粟梅，王湘中，等分段式滑模变结构无刷直流电机直接转矩控制[J].仪器仪表学报，2013（11）：2634-2640.

    [3]王大方，卜德明，朱成，等一种减小无刷直流电机换相转矩脉动的调制方法[J].电工技术学报，2014（5）：160-166.