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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： 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.

关键词： 翻转装置   间歇机构   翻转机构   自动化生产线  

摘要： 随着汽车工业的发展及人们生活质量的提高,汽车已经取代了传统的交通工具成为人们工作生活的重要组成部分,刹车片作为汽车制动系统中不可缺少的一部分,其需求量也与日俱增。山东某股份有限公司是国内刹车片生产制造行业的龙头企业,该企业主要研发与生产各类刹车片产品。企业现有刹车片生产线中,开槽工艺与喷砂工艺间的转运环节主要由人工搬运完成,这种方式存在劳动重复率高、生产效率低以及工人工作安全无保障等缺点。基于这种状况,结合国内外间歇翻转机构的研究现状与发展趋势,针对刹车片生产线的工作要求,提出“盘式刹车片180度翻转装置的设计与优化”的研究课题。课题主要研究内容如下:第一,依据刹车片生产线的生产需求,分析翻转装置的主要功能及设计要求,在此基础上确定了翻转装置的工作原理和设计思路。将翻转装置分为间歇翻转运动与推片动作(两个动作)进行设计选型及分析。第二,基于翻转装置设计要求,依据机构型综合理论,运用拓扑胚图插点法综合出了几种新型的间歇翻转机构,并优选出其中一种机构。对该机构进行了相关理论分析与研究,验证了选用该机构能满足设计要求。第三,根据工作原理和设计思路,设计翻转装置的机械结构与驱动系统。其中驱动系统包括电机驱动系统和气动回路系统,重点对电机和气缸的选型进行了设计。设计了翻转机构机械结构图及气动回路系统原理图。第四,运用多目标函数优化方法对翻转机构主要结构参数进行了优化选取,通过三维建模软件Solidworks对翻转机构整体结构进行了绘制,包括各零部件图与总体装配图,验证了方案的可行性。本课题研发的翻转装置具有结构简单、动力性能良好、生产效率高等优点,能满足刹车片生产线的生产要求。在一定程度上推动了刹车片生产线的技术创新,同时对于其它需要完成片状产品翻转的行业具有一定的借鉴意义。

关键词： 活塞推杆   锁止机构   控制单元   离合器   防尘套   零件号   故障现象  

摘要： 1上汽大众DQ200变速器离合器活塞推杆位置渗油故障现象离合器活塞推杆附近存在油迹(图1)。故障诊断拆卸机电控制单元,彻底排放机电控制单元液压油;检查确认离合器活塞推杆橡胶防尘套表面附着有明显油迹(图2);拆下附着有明显油迹的离合器活塞推杆,发现密封圈表面粘有颗粒物,且顶部支撑环处有损伤(图3),损伤程度与颗粒物大小相近。

关键词： 离合器压盖   冲压线搬运机械手   有限元分析   运动仿真   控制系统  

摘要： 随着现代制造技术的发展,冲压技术发展革新非常迅速。在汽车行业,冲压技术的使用非常的普遍。汽车的离合器压盖一直采用的都是冲压生产工艺,近年来随着中国汽车爆发式的增长,传统的冲压生产已经不能满足生产需求。将自动化的搬运机械手和压力机组成冲压生产线是现在常用的冲压生产方式,采用搬运机械手一方面可以有效的提高冲压线生产线效率,另一方面还可以降低人工成本。本文根据离合器压盖的冲压工艺提出了一种搬运机械手,并对其进行了设计与分析,具体的内容如下:(1)提出搬运机械手的总体方案,并对搬运机械手的机械结构进行设计。在分析了离合器压盖的冲压生产工艺的基础上,提出了机械手的设计要求,完成机械手整体设计方案,然后对机械手的工作过程和工作周期进行合理规划,实现了机械手的模块化设计,对机械手的机身、横移系统和竖直纵向系统三个主要部分进行设计与分析,并对控制机械手上下和水平左右移动的伺服电机进行选型计算。(2)对机械手的关键部件进行有限元分析,包括对机械手机身、横移支架、水平滑板和连接块的静力学分析以及机身、横移支架的模态分析。运用静力学分析机身、横移支架、水平滑板和连接块的变形和等效应力,验证了机械手的静刚度和强度要求;另外采用模态分析得到机身和横移支架的固有频率和振型,验证了机身和横移支架的动态特性符合使用要求,不会发生共振。(3)对机械手的横移系统进行了运动仿真。根据虚拟样机技术,使用Adams软件对机械手的横移系统的理论运行情况进行运动仿真,得到了机械手的横移滑板在运行时的位移、速度、加速度随时间的曲线,并与理论计算值进行对比,验证了机械手横移系统的工作过程规划合理;还分析了齿轮与齿轮、齿轮齿条、滚轮滑板之间的接触力进行分析,获得了这些接触力的变化规律,得出机械手在水平移动过程中平稳运行。(4)设计并研制了机械手的控制系统。首先依据离合器压盖的生产工艺,分析了机械手的控制系统需要具备的功能及特点,提出整体控制方案,选用PLC作为核心控制器,完成了PLC选型和I/O口的配置;进行控制系统的伺服系统和气动系统的设计,并对机械手控制中过程中的一些辅助功能进行了分析和研究,最终完成机械手样机的制造。

关键词： Friction pair   Hydro-viscous clutch   Oil film   Oil groove structure   Transmission characteristics   Viscosity-temperature property   BEHAVIOR   FLOW  

摘要： Purpose -The purpose of this paper is to study the influence of structural parameters of oil groove (such as central angle number, depth and so on) on pressure, flow, load capacity and transmitted torque between friction pairs of hydro-viscous clutch. Design/methodology/approach -According to the working process of friction pairs of hydro-viscous clutch, mathematical models of hydrodynamic load capacity and torque transmitted by the oil film were built based on viscosity-temperature property. Then analytical solutions of pressure, flow, load capacity and transmitted torque were obtained; effects of central angle of oil groove zone and friction contact zone, oil film thickness, number of oil grooves on pressure, flow, load capacity and torque were studied theoretically. Findings -The research found that the central angle of oil groove zone, number of oil grooves and oil groove depth have similar effects on flow, which means that with the increase of central angle, number or depth of oil grooves, the flow also increases; pressure in friction contact zone and oil groove zone drops along radial direction, whereas its value in oil groove zone is higher. With the increase of the central angle of oil groove zone, pressure in friction contact zone and friction contact zone rises, and the load capacity increases, whereas the transmitted torque drops. Number of oil grooves has little effect on load capacity. When the oil film thickness increases, its flow increases accordingly, whereas the pressure, load capacity and transmitted torque drops. Meanwhile, the transmitted torque decreases with the increase of number of oil grooves, whereas the oil groove depth nearly has no effects on transmitted torque. Originality/value -In this paper, mathematical models of hydrodynamic load capacity and torque transmitted by oil film were built based on viscosity-temperature property in the working process of hydro-viscous clutch, and their analytical solutions were obtained; effects of stru

关键词： 液力变矩器   无级变速器   闭锁离合器   滑差控制   起步工况  

摘要： 由于液力变矩器(Torque Converter,TC)在起步时的增扭减振作用,以TC为起步装置的无级变速器(Continuously Variable Transmission,CVT)与以湿式离合器为起步装置的CVT相比,具有更好的乘坐舒适性。但是也存在TC液力传动效率低,传动系经TC柔性连接,发动机功率不能及时传递到变速箱,导致加速响应慢;且负载转矩不能直接作用在发动机,导致发动机转速偏高,引起发动机转速波动,工作噪声大,并造成额外的搅油损失等问题。现代液力变矩器普遍装备闭锁离合器,对于CVT而言,只有达到对应油门开度下的目标车速才进行闭锁控制,提高传动效率,但缺少在闭锁前对起步过程的干预,以上问题并没有得到有效解决。本文以装备闭锁离合器的CVT汽车为载体,提出基于发动机恒转速控制的闭锁离合器起步滑差控制策略,实现了闭锁离合器在起步工况下可进行滑差的控制区域选择和满足起步控制目标的控制算法制定;通过闭锁离合器的滑差控制来干预起步过程,实现机械与液力的双流混合传动,将部分负载直接作用到发动机,提高起步响应,改善传动系统效率,降低起步过程燃油消耗量。主要研究内容有:(1)理论分析液力变矩器扭矩传递特性、闭锁离合器和CVT的动力学特性,建立包括液力变矩器和闭锁离合器的耦合动力传递模型及CVT变速器的整车动力学模型。(2)基于液力变矩器闭锁离合器的液压控制系统结构,建立包含各个控制阀的换挡机构和闭锁离合器液压控制系统的数学模型,搭建液压控制系统仿真模型,奠定了闭锁离合器起步滑差控制算法的实现基础。(3)基于摩擦热传递的基本方式,在一定假设条件下提出考虑固体和流体表面对流换热和固体间热传导的摩擦片表面平均温度计算数学模型,并基于此模型制定温度保护控制逻辑,设计逻辑控制模块。(4)根据发动机扭振特性确定发动机滑差控制的转速区域;根据功率分配比和滑差率与传动系统效率和扭矩波动水平的关系确定功率分配比和滑差率的控制范围;据此提出起步滑差控制策略。为了使液力变矩器提前达到耦合工况,提高传动系统效率,采用发动机恒转速控制和闭锁离合器结合压力的协同控制,并根据液力变矩器的特性确定恒转速控制的目标转速;针对充油阶段和发动机恒转速控制阶段的占空比控制,制定不同的模糊控制策略;针对起步控制阶段的闭锁离合器滑差控制,提出基于油门开度的前馈控制和基于滑差率的模糊自适应PID反馈控制的闭锁离合器滑差控制方法;根据目标冲击度范围制定了目标滑差率曲线;根据CVT调速特性和纯液力工况液力变矩器耦合点车速确定了闭锁车速;从而得到滑差控制算法。(5)通过建立闭锁离合器起步滑差控制联合仿真模型,对不同油门开度和不同油门开度变化率的起步工况与不同整车质量起步工况进行对比仿真分析,并验证摩擦片温度保护逻辑;仿真结果表明,本文提出的起步滑差控制算法能准确跟随目标滑差率,可在提高起步响应的同时改善传动系统效率,并保证起步平顺性。

关键词： 分离轴承   动态特性   接触疲劳   寿命试验   声发射  

摘要： 汽车离合器分离轴承是汽车动力传动系统中的重要部件。在汽车动力传动过程中,离合器分离轴承的作用是借助于轴承的轴向位移实现连接或切断发动机与变速器之间的动力传递,从而完成汽车的平稳起步、停驶和变换档位等操作。汽车离合器分离轴承常工作在高速、强振、高温、潮湿和易污染的条件下,因此要求其具有良好强度与韧性、耐冲击、耐磨损和优良的接触疲劳性能。随着对商用汽车高速重载运输能力、操纵舒适性及长寿命高可靠性等要求的提高,近年来整车设计和制造水平不断提升,因此对离合器分离轴承性能的要求也越来越高,而国产重载离合器分离轴承性能与国外同类产品尚有较大差距,所以,采用现代设计理论建立离合器分离轴承仿真计算模型,研究其动态特性和疲劳寿命性能具有重要的理论意义和社会经济价值。针对国产商用汽车离合器分离轴承,探讨其动力学性能和接触应力分析方法,及其疲劳寿命的试验与评估技术,以提高分离轴承的轴向承载能力、延长使用寿命和增加其可靠性,论文主要从以下几方面进行研究:1.重载离合器分离轴承模拟寿命试验机研制。离合器分离轴承的结构尺寸、性能参数和使用工况与通用角接触球轴承有较大的差别。相关供应商与主机厂对该类轴承寿命试验的要求缺少统一的评级标准。目前,离合器分离轴承的试验机主要适用于轻载高速的小型乘用车。所以研发了一台重载汽车离合器分离轴承疲劳寿命试验机。试验机最大轴向载荷可达14 kN;接合频率:0.25-2 Hz;分离行程4-18 mm;试验转速在400-2800 r/min区间。常规试验工况下,试验机的主轴轴承寿命可达10万小时。2.应用声发射技术研究分离轴承的早期故障信号的特征。采用振动加速度传感器对分离轴承的早期故障信号分析困难,而噪声测试受环境的影响很大,因此,研究了声发射技术在分离轴承试验中早期故障信号的检测技术,探讨了小波理论在声发射信号频域特性分析中的应用。试验表明:声发射技术是高灵敏度的无损检测手段,可在车间生产环境中检测分离轴承的故障,并可直接在试验机连续运转的工况下在线采集信号。3.分离轴承动态特性试验研究。离合器分离轴承的工作状态分为静止状态、过度状态和稳定旋转状态,受力状态随离合器的离合而发生交替变化。通过所设计试验机的试验研究表明:分离轴承的振动可以简化为线性振动,分离轴承的结构参数对固有频率有直接影响。随着轴向预紧力的增加,轴向固有频率提高而轴向振幅下降。4.分析影响分离轴承疲劳寿命的主要因素。分离轴承在离合器分离过程中主要承受静止与旋转状态下不断反复契合与分离的轴向力,在有离心力作用时,它同时还需承受径向力。因此,汽车离合器分离轴承广泛采用了角接触式的径向推力球轴承。故研究了分离力、转速、滚动体球数、离合时间对分离轴承疲劳寿命的影响,并在推导出分离轴承受轴向载荷下的应力基础上,建立了分离轴承疲劳寿命预测模型。对内孔57 mm推式分离轴承分析表明:分离力对分离轴承的疲劳寿命影响很大,分离力为5000 N时的模拟疲劳寿命为9000 N时的5.6倍。在接合时间固定的前提条件下,分离时间越短,推式分离轴承的疲劳寿命越长。当接合时间为2.5 s时,分离时间0.1 s的模拟寿命是分离时间5 s时的3.86倍。