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关键词： 干式双离合器   设计   稳态-瞬态温度场分析   热-结构耦合分析  

摘要： 双离合器自动变速器(DCT)在MT结构之上安装有电子-液压控制设备且内含两组离合器,不仅具有匹敌MT的高动力传递效率,质量相对较轻且结构十分紧凑,还集合AT和CVT能够完成平稳换挡且不间断动力的优势,大大提高车辆舒适性以及可操作能力。因此国内和国外主要汽车企业对其都十分看重,是当今国际上变速器研究热门,并在实际中得到了广泛应用。本课题主要对干式双离合器整体结构及其摩擦副进行了研究,凭借某品牌车型参数对其进行干式双离合器设计,并创建选定车型发动机稳态数值模型,并在MATLAB/Simulink软件中创建双离合器车辆动力学模型以及整车动力传递模型,制定出汽车起步控制策略及离合器结合行程控制办法,经由MATLAB/Simulink软件分析不同起步模式并获得该模式车辆生成滑摩功量及汽车速度,从而制定最佳发动机恒转速策略。给各部件选用适当材料并给出其具体参数值,获得设定工况载荷及分析所必需边界条件。经ANSYS/Workbench平台进行摩擦片、压盘及中间飞轮稳态-瞬态温度场分析,紧接着展开热-结构耦合分析,得到摩擦副的主要零部件温度、应力及应变分布情况,为其结构改进提供参考。

关键词： 安全离合器   传动部件   扭矩   撞击   损坏   设备   工件  

摘要： 在设备设计和改造上,需要将联轴器设置为安全离合器,当电机端扭矩过大时,安全离合器自动松开,防止撞击和磕碰,保证设备及工件的安全。根据运动的特点和环境,结合实际使用情况分析讨论了传动结构,优化性能,从而确保运行的稳定性。

关键词： 齿轮箱   传动试验台   结构设计   动态特性   拓扑优化   频率优化  

摘要： 本文以用于测试三型火箭炮中方向机齿轮箱性能的试验台为研究对象,对传动试验台进行设计与搭建,使其具备测试跑合、效率、振动噪声和温升等功能。此外,研究分析试验台的动态特性并通过优化理论方法提高其动态性能,以此保证实验的精度和稳定性。结合被测试件的布局特点、传动参数和结构尺寸提出传动试验台的总体设计方案,主要包括结构方案、硬件的选型和软件的原理流程。结构方案确定后,对于试验台动态特性影响较大的关键零部件,运用齿轮啮合、机械设计等理论,综合考虑制造、装配的工艺性对其进行设计,完成试验台的材料选择、结构设计和三维造型与装配。基于多刚体动力学和有限元动力学分析理论对试验台的关键零部件进行合理简化,建立试验台动态特性分析计算模型,得到试验台在正常运转条件下的应力应变、振动、关键点的位移响应结果,确定试验台的设计是否满足要求和存在优化的潜力。结合转接齿轮箱和安装机架的实际工况,利用Abaqus/ATOM模块按照变密度法,创建结构的关于频率优化的单目标多约束的拓扑优化模型,目标函数为固有频率,约束条件为质量和典型工况下的最大应力,最后根据的密度云图对安装机架和转接齿轮箱进行优化改进和校核分析。优化结果表明:优化前后安装机架的应力仍然在许用范围内,最大位移在正反转工况下分别降低了 34.3%和37.5%,第一阶模态提高了 25.9%;齿轮箱的应力保持基本不变,第一阶模态提高了 49.8%。

关键词： 自动变速器   行星齿轮传动   方案设计   运动力矩分析   功率流和效率分析   动力学分析  

摘要： 汽车自动变速器传动系统中普遍采用了行星齿轮机构,与定轴齿轮机构相比,行星齿轮机构的结构更加紧凑、传动平稳,并且能实现较大功率的传递。在中国,从事自动变速器有关研究的人员较少,研究基础较弱,尚未形成完整有效的变速器设计方法。国外的汽车厂商为了阻挠中国自动变速器的自主研发与生产,通过一系列的专利保护政策长期封锁先进的自动变速器设计制造技术,造成我国在自动变速器领域的发展远落后于发达国家。本文对自动变速器行星齿轮传动方案设计、功率流和传动效率分析方法以及动力学特性等方面开展了深入研究,对于提高自动变速器的研发水平具有重要的理论意义和工程应用价值。本文建立了行星齿轮机构拓扑图模型,实现了行星齿轮机构的类型综合,使用杠杆分析法对行星齿轮机构进行挡位合成;完成了行星变速机构运动、力矩、功率流及效率的计算机辅助分析;分析了6HP26型自动变速器行星齿轮系统的动力学特性。本文工作的主要内容和成果有:1.建立了行星齿轮机构拓扑图模型,通过行星齿轮机构类型综合,获得部分二自由度、三自由度行星变速机构拓扑图图谱。在行星齿轮机构综合过程中,重点介绍了拓扑图同构判别和刚性子链判别方法。按照一定的转换规则,将行星齿轮机构拓扑图转化为标准拓扑图形式,再将标准拓扑图转换成运动简图,得到部分双行星排、三行星排和四行星排齿轮传动方案。2.应用杠杆分析法对行星齿轮机构进行挡位合成。从操纵角度考虑,双行星排变速器最多可以实现两个减速挡,一个直接挡,一个超速挡的四个前进挡和一个倒挡;三行星排变速器最多可以实现三个减速挡,一个直接挡,两个超速挡的六个前进挡和两个倒挡。3.应用图论理论实现变速器运动、力矩、功率流的计算机辅助分析。通过变速器运动、力矩分析模型,得到相关矩阵,进而完成变速器运动、力矩分析。由变速器各构件转速、力矩的大小和方向,可确定构件传递功率的大小和功率流方向,得到变速器各个挡位功率流图。采用传动比法计算变速器行星齿轮传动效率。对6HP26型自动变速器进行实例计算。4.以6HP26型自动变速器为研究对象,对其进行动力学分析。采用集中质量法,建立变速器五挡、二挡传动系统平移-扭转耦合模型,分析五挡、二挡传动系统的固有特性。以发动机的输出作为外部激励,时变啮合刚度和综合啮合误差作为内部激励,分析变速器五挡、二挡传动系统的动态响应。以变速器五挡传动系统为例分析构件质量、转动惯量等系统参数对固有频率的影响规律。分析结果为6HP26型自动变速器的减振降噪、动态优化提供了依据。5.建立了6HP26型自动变速器一挡传动系统的纯扭转模型和Simulink模型,运行仿真得到变速器一挡传动系统构件位移响应、齿轮副动态啮合力、构件加速度时域响应和频谱图。分析变速器一挡传动系统的动态响应,为6HP26型自动变速器的减振降噪提供了参考。最后,总结了全文,对本文研究工作的不足之处进行归纳,对后续可能的研究方向进行了展望。

关键词： 人字齿轮   齿面接触应力   对流换热系数   温度场   喷油润滑  

摘要： 人字齿轮传动装置在船舶、航空、航天等工业领域中得到了广泛的应用。为防止人字齿轮齿面温升过高而引起胶合破坏,常采用喷油的方式对其进行润滑与冷却。目前在人字齿轮喷油润滑及其温度场仿真技术研究方面还有待进一步完善。为了提高人字齿轮传动副使用寿命、防止其齿面胶合破坏,本文以人字齿轮传动副为研究对象,对其喷油润滑温度场进行仿真分析研究,具体内容包括:(1)在分析人字齿轮啮合特性的基础上,推导了接触线上法向压力、时变接触线长度等计算公式,通过计算获得了人字齿轮传动副齿面接触应力变化规律。基于ANSYS有限元方法,对单个啮合周期内的人字齿轮啮合过程进行了仿真模拟,得到了其齿面瞬态接触应力变化曲线,同时也验证了齿面接触应力理论计算结果的准确性。(2)基于经验公式对人字齿轮传动副在喷油润滑和干摩擦两种工况下的齿面摩擦系数和齿面摩擦生热量进行了计算,并对其本体温度场进行了仿真求解。在此基础上,通过仿真研究了齿面对流换热系数和端面对流换热系数对齿轮本体温度场的影响规律。(3)对人字齿轮传动副的啮合过程进行了深入分析,通过仿真分析了啮合齿面的瞬时温度,得到了喷油润滑仿真求解所需的热边界条件;分别建立不同喷油距离和喷油方式下的人字齿轮计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真模型,研究了喷油速度对齿面对流换热系数的影响规律。(4)构建了开放式斜齿轮试验平台,采用欧普(Optris PI)红外热像仪测量了不同喷油方式下的齿面温度。将试验结果与仿真结果进行了对比,进一步验证了本文对人字齿轮传动副喷油润滑温度场仿真研究方法的有效性。

关键词： 航空发动机   棘轮棘爪离合器   脱啮故障   棘爪裂纹故障   动力学仿真  

摘要： 棘轮棘爪离合器是超越离合器的一种,是航空发动机起动双速传动装置的重要组成部分,其工作状态决定着航空发动机能否顺利安全的实现起动过程。本文将以某型航空发动机棘轮棘爪离合器中为研究对象,采用结构建模结合动力学仿真分析的方法,对其进行动力学特性分析研究,主要工作内容如下:首先,对超越离合器的发展和研究方法做了研究和探讨,针对本文所研究的棘轮棘爪离合器的工作原理进行分析,根据走访调研发现的某型航空发动机棘轮棘爪离合器的典型故障,有针对性的加以分类和研究,确定动力学仿真分析的方向和内容。然后,根据棘轮棘爪离合器的结构特点建立精确的结构模型,从其工作原理出发将结构模型导入多体动力学仿真软件,建立符合实际工作状态的动力学仿真模型。通过动力学仿真模型确定弹簧力矩参数与离合器平面涡卷弹簧的工作区间对比,初步确定模型的有效性。同时,得到了平面涡卷弹簧预紧力矩与离合器脱啮转速的对应关系;利用动力学仿真模型数据与离合器试验器实际测量数据对比,发现仿真模型测量数据误差很小,进一步验证了动力学仿真模型的正确性。之后,针对棘轮棘爪离合器在非正常转速下脱啮的故障,利用动力学模型仿真各加工及装配参数下的离合器脱啮情况,分析棘爪各加工参数对离合器脱啮转速的影响规律。得到了离合器棘爪在加工、修理过程中参数的可控制范围,分析棘爪与定位销钉,壳体与棘轮的装配误差对离合器工作状态的影响,为离合器的生产、加工和修理提供参考。最后,针对棘爪及平面涡卷弹簧裂纹的故障,对各工况参数下啮合及回啮进行仿真,分析了棘轮棘爪啮合碰撞的影响参数,得到了棘轮棘爪的转速差及角加速度差对最大啮合碰撞力的影响。对平面涡卷弹簧各预紧力矩参数回啮状态进行仿真,分析得到转速差对回啮状态的最大碰撞力的影响,并得到了产生最大碰撞力的碰撞位置。将文中所提到的故障找出相应的动力学原因,并对其故障控制方法加以总结。

关键词： 离合器   膜片弹簧   遗传算法   优化设计   有限元分析  

摘要： 离合器是汽车中的重要零件,它的性能对汽车使用有很大的影响。膜片弹簧是离合器中最重要的零件之一,它的非线性特点使其具有良好的工作性能,对离合器的使用具有重要影响。各国学者对膜片弹簧进行了很多的研究,提出了多种优化目标模型,每种模型的目标和算法都不相同,这为膜片弹簧的优化提供了很多理论参考。本文,针对膜片弹簧优化时考虑了摩擦片的影响因素,同时采用遗传算法工具箱进行多目标优化,提出了一种优化模型。本文对离合器中的膜片弹簧进行优化设计,考虑摩擦片和膜片弹簧之间的关系,在结合过程中的相互影响因素,分别建立分目标函数并最终确定优化目标函数,建立一种优化模型来优化设计膜片弹簧并提高离合器的工作性能。在优化中,首先确定膜片弹簧的优化目标为在磨损范围内压紧力前后变化平均值最小。对于摩擦片选取的优化目标为接触面积最小,减少转动惯量。对于膜片弹簧和摩擦片的双目标优化,采用了线性加权法将两个优化目标转变为单目标优化,并得到了最终目标函数。使用MATLAB中的遗传算法工具箱对目标函数进行优化,得到最优解。优化后的膜片弹簧在磨损范围内优化前后压紧力变化减少,提高了压紧力的稳定性。该研究结果对汽车离合器的设计有一定的参考价值。对于优化后的膜片弹簧,使用CATIA软件进行建模,并倒入ANSYS软件中进行有限元仿真分析,找出大端所受最大应力点,其值满足膜片弹簧材料使用性能,验证了此种优化的可行性。

关键词： 非圆齿轮   抽油机   有限元分析   运动仿真  

摘要： 抽油机是石油开采的重要机械之一。在当前的机械采油方法中,游梁式抽油机占大部分比例。其存在以下缺点:由于驴头运动不均匀,导致悬点加速度过大;当增加冲程长度时整机轮廓尺寸和重量都显著增加;该类抽油机的工作效率低、制造成本高、能耗大。本文针对以上问题提出了一种椭圆齿轮传动齿轮齿条式抽油机。主要进行了方案设计、三维建模、结构分析、运动学及动力学分析几个方面。首先,设计了三种不同换向方式的齿轮传动抽油机方案:方案一为利用离合换向器进行换向的齿轮齿条式抽油机;方案二为利用齿轮换向器进行换向的齿轮齿条式抽油机;方案三为开关磁阻电机换向的带有椭圆齿轮传动的齿轮齿条式抽油机。经过综合对比,得出第三种方案在结构性能、运动平稳及能源消耗上都较前两种方案更加符合要求。其次,对非圆齿轮抽油机的基本参数:悬点静载荷、悬点动载荷、抽油机的平衡进行计算,对主要部件:动力装置、钢丝绳、V带传动部件、减速器、椭圆齿轮、齿轮齿条、轴及机架进行设计计算确定出各部分尺寸,应用SolidWorks三维软件分别对其进行建模,最后将各部分装配起来,完成整个抽油机的数字化样机设计。之后,应用有限元软件对非圆齿轮传动齿条式抽油机的主要部件齿轮齿条进行静力学分析,得出其接触应力及位移变形量均符合要求,验证了其安全性。对特殊部件椭圆齿轮不仅分析了其强度,还应用模态分析法对其动态特性进行预估,得出其最低固有频率为2056.1 Hz,远小于抽油机的固有频率,避免了共振的发生。最后,利用Matlab仿真分析系统分别计算出采用椭圆齿轮传动和常规齿轮传动抽油机的悬点速度及悬点加速度的变化曲线,并利用SolidWorks绘出悬点速度的曲线图,将两者进行对比分析得出椭圆齿轮抽油机的运动性能相对较好。分析椭圆齿轮的主要参数偏心率对悬点速度及加速度的影响,得出在合理的范围内,尽量选择较大的偏心率以保证抽油机的性能达到最佳。

关键词： Al-Si   B390.0   Crack   Hypereutectic   Microstructure   Silicon  

摘要： As in situ natural composites with silicon phase acting as the reinforcing phase, Al-Si alloys are among most commonly used aluminum alloys in automotive applications (i.e. engine component). Silicon contributes to the strength of Al-Si alloys through load transfer from the Al matrix to the hard (rigid) Si phase in the microstructure (load-carrying capacity). Casting parameters (i.e. solidification rate, elemental segregation, secondary dendrite spacing…) as well as the size and distribution of the microstructural constituents in Al-Si alloys (i.e. morphology of Si particles, intermetallic compounds, secondary dendrite spacing) contribute directly to the mechanical response and failure (or fracture) behavior of the alloy within the service. In hyper-eutectic Al-Si alloys (i.e. B390.0), distribution of coarse pre-eutectic Si particle mainly contribute to stress concentration, crack initiation and propagation during the actual service condition. In the present paper, the parameters contribution to the formation of the circumferential cracks in clutch housings made of die cast hyper-eutectics B390.0 Al-Si alloys are assessed through optical microscopy and scanning electron microscopy. Casting variable, cooling rate, their effect on the cracks as well some of the possible causes are also discussed in detail. © 2016

关键词： 膜片弹簧   离合器  

摘要： 本文使用拉式膜片弹簧离合器进行设计矿用自卸车离合器里面的零件.这个过程中不断的修改,通过本设计,和所参考的离合器设计对比有了一些方面的优化.可以达到提高汽车舒适度.增强了适用性,加强了离合器使用效率.