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关键词： 离合器   泄漏失效   套筒和壳体   摩擦片   磨损  

摘要： 离合器是机械传动系统中的常用部件,具有分离和传动两种状态。套筒与壳体组件、钢片与摩擦片组件是离合器的关键部件。在湿式离合器中,套筒内部的油压能否达到要求数值会影响离合器能否正常传递扭矩,泄漏失效是导致油压低于正常值的直接因素。为解决由不同因素引起的产品泄漏失效,本文在设计、制造、使用等全生命周期下对离合器套筒进行泄漏失效研究,根据套筒组件的实际工况建立各影响因素的泄漏失效数学模型。主要研究内容如下:(1)在离合器套筒的设计周期内,考虑套筒与壳体的实际工况,确定离合器套筒与壳体之间的配合方式,通过建立组件相应的有限元模型讨论产生泄漏失效的原因。进一步探讨造成泄漏失效的影响因素,建立间隙变化的数学模型,并利用该模型讨论各因素对间隙大小的影响。(2)由所建立的泄漏失效数学模型探讨并提出离合器套筒在设计上的改进方案,建立该方案的有限元模型与数学模型并进行数值计算,与改进前的计算结果进行对比,同时通过实例检测确定改进方案的可行性。为进一步探讨数学模型的精确性,将改进前后的数学模型计算结果分别与相应的有限元模型计算结果进行对比分析。(3)对使用周期下的离合器套筒进行泄漏失效研究。分析并确定在此阶段造成间隙大小变化的主要原因,将使用过程中套筒与壳体构成的摩擦副的磨损因素考虑在内,对改进后的摩擦副接触面建立微凸体模型。基于微凸体动态接触模型与磨损理论建立套筒的磨损数学模型与使用寿命模型。利用磨损模型与寿命模型预测普通工况下的离合器套筒使用寿命并与实际寿命进行比较,讨论模型的可靠性。最后对寿命预估结果进行分析,确定影响磨损速度的主要因素并探讨对使用寿命的影响程度。(4)分析离合器摩擦片与钢片组件的摩擦特性,基于表面接触理论建立摩擦片摩擦面的接触模型。根据摩擦片的磨损状态,基于接触模型建立摩擦片的磨损模型。计算单次磨损量并与滑磨功理论得到的单次磨损量进行比较,确定所建模型的精确性。利用磨损模型预估摩擦片的使用寿命,分析实际工况下影响其使用寿命的因素。本课题的研究成果为离合器关键零部件的泄漏失效研究提供理论依据,对提高离合器关键零部件的密封性能以及相似泄漏失效的研究具有一定的技术参考与工程应用价值。

关键词： 离合器盖   有限元法   静力分析   疲劳寿命分析   结构优化分析  

摘要： 离合器盖的疲劳失效在离合器总成失效形式中占有很大的比例,其一直是广大汽车生产企业和众多工程技术人员的关注焦点和研究热点。尽管取得了一定的成果,但是根本性的问题还有待进一步研究和解决。为此,本学位论文拟结合大量的失效案例,主要针对离合器盖的变形量、应力变化以及疲劳寿命等进行了分析和研究,在此基础上对离合器盖进行了结构优化和试验研究。首先,根据离合器盖的工作实际,基于有限元法和静力分析理论,对离合器盖进行了受力载荷分析,得到了离合器盖在受力条件下总变形量和应力的大小。其次,基于nCode模块,对离合器盖材料的S-N曲线进行重新生成并加以修正,以疲劳理论为基础,对离合器盖进行疲劳寿命分析,得到离合器盖各部位的疲劳寿命大小的云图。最后,对离合器盖进行参数化建模,并进行响应曲面的结构优化分析,得到了离合器盖的最优结构解。在此基础上,对优化后的结构尺寸再进行静力分析与疲劳寿命分析,并与优化之前的结构进行对比分析。结果表明,在其他输出参数满足合理范围的情况下,优化结构能达到离合器盖减重的目的。离合器的分离特性试验、超速强度试验和总成耐久性试验结果表明,优化后的离合器分离行程有所降低,离合器总成中摩擦片和压盘磨损量得到改善。

关键词： 船用齿轮箱   斜齿轮传动   非线性振动   动力学分析   轮齿修形  

摘要： 随着科学技术水平的飞速发展,船舶重要推进设备大功率船用齿轮箱正朝着高转速、重负载、稳定性良好、低振低噪等方向发展,齿轮箱性能的要求与其市场需求也逐渐增大,对齿轮箱的动态分析设计能力有了更高要求。开展船用齿轮箱传动系统动力学特性分析研究,对减小由于传动系统不良振动引起的系统故障、延长齿轮箱使用寿命以及系统的噪声控制具有十分重要的意义。本课题依托于国家自然科学基金面上项目,以某大功率船用齿轮箱斜齿轮传动系统为研究对象,基于集中参数法对传动系统进行建模与数值分析求解。论文主要研究内容如下:(1)基于系统动力学与非线性振动理论,采用集中参数法,综合考虑齿轮箱传动系统时变啮合刚度、传动误差、啮合冲击等内部激励以及原动机的波动扭矩造成的外部激励的影响,建立齿轮箱传动系统倒车工况弯-扭-轴-摆耦合动力学模型,推导模型微分方程组。模型总共包括24个自由度,每个构件包括横向弯曲位移、轴向位移、扭转角位移和扭摆角位移4个自由度。(2)针对前文建立的动力学模型,采用Matlab软件内置Runge-Kutta数值算法对耦合模型非线性动力学微分方程组进行求解,对其进行数值仿真。基于数值解,绘制不同激励条件下时域响应与频域响应图,探讨外部激励、综合齿频误差和啮合齿轮副齿侧间隙等内部激励对系统振动响应的影响。(3)分析轮齿修形理论,建立齿廓修形模型,求解齿廓修形三要素,采用数值法探讨一次曲线函数、二次曲线函数及特定系数曲线函数修形条件下传动系统动力学特性。运用Romax-Design软件,建立分析模型,设置边界条件,分析修形前后单齿啮合载荷及静态传递误差变化规律。本文所得到的研究成果,可为大功率船用齿轮箱传动系统动力学研究提供理论指导,为工程设计提供理论依据,也为齿轮箱的减振降噪设计奠定一定的基础。

关键词： 自由度计算   教学模式   教学方式  

摘要： 本文结合技工院校学生的学习特点,对机械设计基础课程中"平面连杆机构自由度计算"的传统教学模式进行分析,指出传统教学模式存在的弊端,并结合自己的教学实践提出新的教学方式。

关键词： 张力控制   制动器   离合器   变频  

摘要： 张力控制系统具体涉及到张力控制技术、张力检测技术和张力控制执行设备这三方面，本文主要针对料卷输送的张力控制执行设备的关键专利技术进行技术分解，并就其专利技术发展路线进行了梳理。

关键词： 离合器   结构优化设计   模态   激光焊接   焊接变形  

摘要： 针对铆接离合器典型结构件(从动盘-传动盘组合件)在工作中存在的安全问题,依据企业提出的新型结构件的设计要求,本文采用激光焊接技术代替传统的铆接技术,开展了离合器典型结构件的结构优化设计、激光焊接工艺优化、产品试制与性能测试等研究,研究结果为离合器典型结构件生产平台的技术改造和产品升级提供理论基础和技术支持。采用ANSYS Workbench软件对离合器典型结构件的新结构进行了有限元分析。分析结果表明:在重载条件下新结构的最大应力发生在传动盘体,大小为247MPa,而铆接结构件的最大应力发生在铆钉处,应力值达到524MPa;新结构第一阶固有频率为205.09Hz,而铆接结构件第一阶固有频率为129.01Hz。利用响应面法进行了多因素优化组合试验,以焊缝抗拉强度最大化为优化目标,得到了最优的激光焊接工艺参数:激光功率3.2kW,焊接速度2m/min,离焦量2mm。采用SYSWELD、Visual-Environment焊接仿真软件,使用优化后的激光焊接工艺参数进行了离合器典型结构件激光焊接过程的有限元数值模拟。模拟在焊接前进行300摄氏度的预热,离合器典型结构件的焊后残余应力减小为497MPa,焊后变形减小为0.93mm。与未经焊前预热的试件相比,焊后残余应力减小了13.7%,焊后变形减小了30.1%。采用最优的激光焊接工艺参数、焊前300摄氏度预热的方法试制离合器典型结构件。台架试验结果表明:新型离合器典型结构件在所有检验项目中,各项技术指标均能达到试验标准,满足企业要求。

关键词： 开关型   电控硅油风扇   标定策略   离合器性能  

摘要： 从底盘测功机的实测数据显示，全啮合时风扇功耗随发动机转速变化而变化，最大能达到几十千瓦，严重制约了整车能耗的减少，效率的提升。而这种问题随着发动机马力的不断增大，冷却模块尺寸不断加大，变得尤为明显。鉴于此，本文就从开关型电控硅油风扇标定策略及离合器性能展开分析。

关键词： 自由度   约束   确定运动   原动件数   确定运动的条件  

摘要： 机器与机构的统称为机械。组成机构的两大要素是构件和运动副,若干构件通过运动副连接形成的相对可动的系统称为运动链。运动链成为机构需三个条件:1.具有一个机架;2.具有一个或少数几个做独立运动的构件,即原动件;3.从动件的运动规律应完全确定。那么如何判断从动件的运动规律是否确定?这时就需要用约束来限制自由度,判断机构的各构件之间具有确定的相对运动的条件是自由度数与原动件数相等。本文在阐述计算自由度意义的同时,从三个方面讲述自由度的计算方法。

关键词： 非承载齿轮   齿轮敲击   试验研究   动力学模型   离合器  

摘要： 变速器非承载齿轮敲击问题是较为常见的一种NVH问题,发动机输出的不平衡力矩激励使得变速器中非承载齿轮对的啮合运动受到影响,是该问题的主要原因。从变速器自身的角度解决这一问题,受变速器齿轮制造成本较高等因素的影响,很难在实际工程中得到运用。另外一个角度则是从车辆传动系统的扭转振动分析入手进行解决。本文从仿真计算和试验研究两方面来解决变速器非承载齿轮敲击问题。首先是对车辆加速异响实车道路测试的数据采集处理理论、试验方法等进行了分析研究,重点对测试所需使用的加速度传感器、麦克风、转速传感器进行了选用和布置。同时还对发动机的扭振产生机理进行了分析,指出其惯性力、惯性力矩和气体力矩的阶次分量特征。按照试验方法,得到某具有加速异响问题样车的初步测试数据,发现该车辆在1900rpm转速附近处,变速器附近处的声压值和变速器输入轴的角加速度出现凸起。同时声压信号具有显著的齿轮敲击现象具有的宽频带特征。测试结果说明传动系统发生了共振现象,从而致使该车辆发生齿轮敲击问题。然后建立一车辆传动系统的六自由度动力学模型,模型中包括发动机、离合器、变速器与整车,模型考虑了离合器扭转减振器多级非线性刚度与阻尼特性和变速器内承载齿轮副及非承载齿轮副的啮合间隙,给出了离合器多级扭转刚度、多级阻尼力矩和齿轮传递转矩的计算方法。借助状态方程和四阶龙格库塔方法对该动力学模型进行计算求解。计算出该模型的各阶固有频率和对应的主振型,发现其第3阶固有频率正好处于发动机二阶激励的频率范围内。同时还计算了模型的动态响应,发现在误差转速范围内约1800rpm转速处变速器输入轴的角加速度也出现凸起。发动机的二阶激励传递到变速器输入轴后被放大,非承载齿轮对间的相对位移在齿侧间隙的左右两侧极限来回波动,发生了齿轮敲击现象。动态响应计算的结果验证了动力学模型的正确性。在此基础上,分析了飞轮侧转动惯量,离合器从动盘毂转动惯量,输出轴非承载齿轮转动惯量,离合器三级扭转刚度,离合器三级阻尼转矩,变速器非承载齿轮阻力矩和齿侧间隙这7个模型参数在一定范围内变化时,变速器输入轴角加速度和齿轮敲击情况的变化情况。仿真结果发现调整这些参数均能衰减变速器输入轴角加速度幅值。而齿轮敲击强弱程度的变化规律与变速器输入轴角加速度幅值的变化规律总体一致,只有调整齿侧间隙时,虽然增大齿侧间隙导致变速器输入轴角加速度增大,但是其非承载齿轮的敲击情况却减弱为单边敲击。根据参数分析的结果,以变速器输入轴的加权角加速度值为优化目标,对离合器的设计参数进行优化。根据优化结果,试制了离合器,并将其装车再次进行加速异响的实车道路试验。测试对比了变速器处的输入轴扭转角加速度、变速器壳体处振动加速度及发动机舱变速器侧声压测试数据。测试结果发现:传动系统在1900rpm转速附近处的共振现象得到抑制,变速器输入轴角加速度和发动机舱变速器侧的声压值不再出现凸起现象,同时声压信号的宽频带特征也消失了。这证明新方案中增大离合器三级阻尼转矩和合理的调节离合器三级刚度的措施,可以衰减变速器输入轴角加速度幅值,抑制非承载齿轮敲击现象。同时也证明了本文的计算及试验方法对解决车辆行进时的变速器非承载齿轮敲击问题具有指导意义。

关键词： 汽车检测   双离合自动变速器   双卡尔曼滤波   故障诊断   容错控制  

摘要： 双离合器自动变速器(Dual ClutchTransmission,DCT)车辆在换挡过程中伴随着两个离合器的交替工作，随着时间的推移，离合器执行电机在换挡过程发生故障的概率逐渐增加。为保证车辆安全和高效行驶，针对DCT车辆换挡过程离合器执行电机的故障诊断及容错控制就显得尤为必要。论文依托国家自然科学基金项目“双离合变速四轮驱动混合动力汽车广义模式切换过程动态分析及优化控制”，针对DCT车辆换挡过程离合器执行电机故障诊断及容错控制问题，具体开展了以下研究工作：　　1)基于对DCT250的拆解测绘以及换挡过程的详细分析，搭建了DCT换挡过程传动系统动力学模型。为实现离合器传递转矩的精确控制，基于离合器传递转矩与离合器压盘压力和离合器执行机构滚珠丝杠位移间的关系分析，搭建了离合器传递转矩模型以及DCT离合器执行机构等效模型。　　2)基于对离合器无刷直流执行电机工作原理的分析，搭建了无刷直流电机仿真模型，并对模型进行了精确度验证;考虑到卡尔曼滤波具有易于实现、实时性较好等优点，提出了双卡尔曼滤波离合器执行电机状态及参数联合估计方法，通过估计电机的母线电流、电枢绕组阻值、电机反电动势系数来对离合器执行电机的匝间短路、过温以及退磁故障进行诊断;将双卡尔曼滤波故障诊断方法与无刷直流电机模型相结合进行了仿真，结果表明：所提出的算法可以较精确地估计出离合器执行电机的状态及参数，该方法适用于离合器执行电机的故障诊断。　　3)针对DCT车辆在挡稳定运行接收到升挡指令时高挡位离合器执行电机故障、升挡过程转矩相阶段接合与分离离合器执行电机不同等级的故障以及升挡过程惯性相阶段接合离合器执行电机不同等级的故障，分别制定了相应的容错控制策略并进行了仿真。结果表明：所设计的容错控制策略可以保证DCT车辆在升挡过程当其中一个离合器执行电机发生故障后继续安全、高效地行驶。　　4)针对DCT车辆在挡稳定运行接收到降挡指令时低挡位离合器执行电机故障、降挡过程惯性相阶段预接合与预分离离合器执行电机不同等级的故障以及降挡过程转矩相阶段接合与分离离合器执行电机不同等级的故障，分别制定了相应的容错控制策略并进行了仿真。结果表明：所设计的容错控制策略同样可以保证DCT车辆在降挡过程当其中一个离合器执行电机发生故障后继续安全、高效地行驶。　　5)基于干式DCT硬件在环仿真试验台架，首先，完成了离合器以及同步器执行机构位置伺服控制试验;其次，对所提出的双卡尔曼滤波离合器执行电机状态及参数联合估计故障诊断方法进行了试验验证;最后，对DCT升、降挡过程离合器执行电机发生故障时的容错控制策略的有效性进行了试验验证。结果表明：双卡尔曼滤波算法可以较精确地估计出离合器执行电机的关键参数及状态，可实现对其故障的有效诊断;根据不同故障工况所制定的容错控制策略可以保证换挡过程当其中一个离合器执行电机发生故障后DCT车辆继续安全、高效地行驶。