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关键词： 机电执行机构   双离合器变速器   随动助力   自适应内模控制  

摘要： 干式离合器效率高、结构紧凑,广泛应用于汽车变速器旋转部件的分离与结合。机电执行机构控制精度高、响应快,是极具潜力的新型离合器执行机构。为了实现离合器的分离与结合,离合器执行机构需要提供较高扭矩(或较高压力),功耗较大,是紧凑空间中应用机电执行机构的一个挑战。为了降低功耗,本论文提出了一种新的随动助力式机电执行机构,该机构可在离合器操作全程提供助力,而且助力值随着离合器行程增大而逐渐增大,既降低执行电机的扭矩需求,又有效减少功率需求。本论文对该机构的设计、动态响应及其应用于换挡的控制策略进行研究。本论文设计的机构由直流电机、丝杠螺母、预紧弹簧、杠杆等组成,与传统的预紧弹簧助力机构的设计不同,本论文将预紧弹簧与丝杠螺母的运动方向垂直布置,使得预紧弹簧作用力的方向随着电机输出轴的位移而改变,从而具有随动助力特性。即在初始状态时,弹簧力与运动方向垂直,助力为零;随着离合器行程增大,预紧弹簧转角增大,来自于弹簧的有效助力也逐渐增大,预紧弹簧储存的能量逐渐释放,可避免普通弹簧助力机构在初始时刻带来的冲击,并满足离合器负载特性需求。本论文建立了随动助力执行机构的动力学模型,仿真分析了随动助力机构在降低电机扭矩需求、节省电机输出功率和减少能量损失方面的特性,并开发了实验原型机,仿真分析结果得到实验验证仿真结果。与普通的杠杆式执行机构相比,随动助力机构电机转矩降低了23.9%,电机功率损耗降低了38.7%,电机输出功率降低21.9%,经历一次典型的离合器结合过程,累计能量消耗减少了30.1%。双离合器变速箱(DCT)多采用常开式离合器,而常开式离合器的膜片弹簧刚度具有强非线性,并存在一段负刚度区域,该区域常对应离合器的滑摩状态。由于负刚度可造成离合器执行机构的动态特性不稳定,本论文针对膜片弹簧刚度非线性问题,对随动助力机构的稳定性进行了分析,得出助力弹簧预紧力与膜片弹簧负刚度是导致系统不稳定的主要因素的结论。离合器执行机构必须主动调节膜片弹簧的形变,才能使得系统稳定,以得到良好的动态性能。在离合器到离合器的换挡过程中,惯性相的控制是影响换挡性能的关键。本论文将随动助力机构应用于干式DCT中,针对换挡过程惯性相设计自适应内模控制策略,减少了离合器转速差的跟踪误差,进而减少换挡惯性相产生的扭矩冲击。内模控制通过对被控对象求逆的方式实现前馈控制,以模型输出和被控对象输出之间的差作为反馈,控制结构直观,是跟踪控制中较为理想的控制方法。本论文针对传统内模控制设计中滤波函数带来的滞后问题,利用参考曲线可微分的特点,设计超前校正控制,减少内模控制前馈环节的跟踪误差。本论文设计了干扰补偿器,对已知干扰进行前馈补偿,减少干扰带来的误差。针对离合器正压力随行程变化非线性以及摩擦系数时变带来的问题,本论文设计自适应控制策略,实时对离合器摩擦系数等参数进行辨识,提高控制器的鲁棒性,改善了换挡品质。本文提出的自适应内模控制与传统内模控制相比,速度跟踪误差降低了45%,车辆冲击度减少了25%。本论文还研究了各种参考速度曲线、不同发动机扭矩、不同摩擦系数等带来的影响。当控制器模型参数不准时,自适应控制可以修正控制器参数,提高控制器鲁棒性,与没有自适应的内模控制相比,其速度跟踪误差降低了35%,车辆冲击度减少了20%。与传统的PID闭环控制相比,自适应内模控制可以适应不同的发动机转矩和不同的参考曲线,并在离合器参数变化时,有更强的鲁棒性,从而获得更好的跟踪效果和换挡特性。综上,本论文围绕着随动助力机构的设计、分析与控制展开研究,主要内容包括:1)设计了一种新的随动助力式机电执行机构,降低了电机力矩需求和功率需求,对机电执行机构的工程应用具有重要意义。2)研究了膜片弹簧负刚度区域带来的不稳定性问题,得到系统稳定的条件。3)设计了自适应内模控制方法,减少了惯性相离合器转速的跟踪误差,改善了换挡品质。

关键词： 可调式离心离合器   离合器β模型   接合转速   力矩调节   两档变速器  

摘要： 本文主要对用于纯电动车两档变速器的可调式离心离合器关键技术进行研究。针对纯电动两档动力保持型变速器的要求,给出了可调式离心离合器与行星排的布置方案;建立两档动力保持型变速器的整车模型,对比国家标准,验证了方案的可行性;考虑换档过程中的滑摩功和冲击度,以减小离合器最大力矩需求为目标,给出了换档过程中离合器最大力矩的优化方法及优化结果。对离合器的本体和调节机构进行结构设计,该结构采用力臂调节原理,可对离合器的接合速度和接合后的力矩进行调节;针对两个旋转部件相对角度的控制要求,对比两种方案,给出了调节臂和离心蹄相对角度控制的结构方案。分析影响可调式离心离合器力矩的4个主要因素,得到了可调式离心离合器的解析模型;以离合器力矩为约束条件,以离合器质量最小为目标,采用遗传算法对离合器结构参数进行了优化;根据离合器结构参数建立实体模型,分析调节臂角度从0到90的离合器力矩调节特性,结果表明当离合器沿增力方向旋转时,离合器力矩特性可以满足纯电动车用两档变速器的要求。利用多体动力学工具,建立离合器虚拟样机,对离合器β模型的分析结果进行验证,结果表明离合器β模型能够反映离合器的基本特性;将离合器虚拟样机嵌入到两档变速器的整车模型中,给出离合器调节臂控制模型,分析换档过程,表明离合器的动力学特性可以满足两档变速器要求;建立离合器的有限元模型,分析分布式离心力作用下的摩擦副压力分布,表明摩擦片近销端的接触压力略大于远销端的接触压力;分析正转矩升档过程中离合器热力耦合作用,给出了离合器的温度分布结果;对升档过程中离合器的应力分布分析表明,调节臂和离心蹄转销孔是整个离合器应力分布较大的区域。对离合器原理样机的实验验证研究。加工离合器原理样机,搭建xpc模式的测试系统,实现了离合器控制电机、实验台驱动电机及负载电机的实时同步控制和数据采集;对离合器固有接合转速、固有接合转速处最大力矩和离合器力矩调节特性进行测试,实验数据表明,可调式离心离合器可以实现对接合转速和接合后的力矩进行调节;对比实验数据与理论分析结果,表明实验数据和理论分析较为吻合,说明离合器β模型反映了离合器的基本特性。

关键词： 转向系统   永磁转差离合器   调速控制   目标转速   非奇异快速终端滑模   实车试验  

摘要： 当前中重型商用车普遍采用液压助力转向系统(HPS),HPS虽能保证车辆在低速转向时较轻便省力,但在高速转向时HPS普遍存在“路感”不足问题,同时HPS也存在较大的溢流损耗、不利于整车节能等问题。为此,本文研究了一种将永磁转差离合器(PMSC)与HPS相结合的新型电控液压助力转向系统(ECHPS)——永磁转差离合器式ECHPS(简称为P-ECHPS)。通过控制外接于PMSC外转子调速电路中IGBT占空比,即可调整PMSC内转子转速,从而改变转向泵转速,使P-ECHPS根据车辆行驶工况的变化而提供可变的助力,既保证低速转向的轻便性,增强高速行驶时驾驶员“路感”,还可降低转向系统的能耗。针对P-ECHPS的动力学特点,本文提出了自适应非奇异快速终端滑模(NFTSM)控制策略,开展了PMSC调速控制仿真、快速原型试验及实车试验研究,为进一步开展P-ECHPS系统开发和应用提供理论和技术支持。主要内容如下:介绍了P-ECHPS的构成和原理,研究了P-ECHPS核心部件PMSC,确定了PMSC调速方案并建立了PMSC调速数学模型,通过台架试验,获得了调速数学模型中关键特性参数——感应电势系数的数值。分析了P-ECHPS中的液压系统组成,建立了液压系统各部分数学模型。根据P-ECHPS理想助力特性要求,通过仿真得到P-ECHPS所需的助力特性曲线,结合所建立的液压系统模型,得到了不同工况下的PMSC内转子目标转速。考虑P-ECHPS整个系统的快速响应要求,以及变量多且非线性强的特点,同时在P-ECHPS工作过程中无可避免存在多种不确定因素,提出自适应NFTSM控制策略,精确控制PMSC内转子转速,从而对P-ECHPS整个系统实现良好的助力控制。通过仿真分析,将自适应NFTSM与PID、普通滑模(SMC)、快速终端滑模(NTSM)的控制效果进行对比,结果表明自适应NFTSM算法具有相对最快的收敛速度、较强的鲁棒性以及良好的控制性能。通过P-ECHPS助力特性仿真,表明自适应NFTSM控制策略实现了P-ECHPS的可变助力特性。构建了基于dSPACE的PMSC快速控制原型试验台,进行了有干扰和无干扰情况下的PID和自适应NFTSM控制效果的对比试验,试验结果表明,自适应NFTSM能使PMSC快速跟踪到目标转速,鲁棒性强,验证自适应NFTSM算法的有效性和离线仿真结果的正确性。最后将研制的P-ECHPS样机安装于XMQ6118型大客车,按照汽车操纵稳定性相关试验标准,进行了原地转向、双纽线、蛇形、转向盘中间位置和角阶跃试验,综合5项试验结果表明:采用P-ECHPS转向系统的大客车操纵稳定性明显优于传统HPS,高速时的“路感”提高约35.9%。

关键词： 风力机   叶片设计   复合材料   流固耦合   有限元分析  

摘要： 随着风电技术的进步,风力发电机组大型化发展,单机容量增大,叶片外形尺寸越来越大,其结构也表现的越柔,叶片气动与结构的耦合效应对叶片载荷和性能的影响也越明显,机组风轮半径越大,耦合效应的影响就越明显;发生耦合时,叶片截面的攻角发生变化,使得截面翼型的升阻力发生变化,风轮实际出力达不到设计功率,同时耦合效应导致叶片载荷变化,使叶片振动加剧,对叶片造成疲劳破坏,甚至对整机造成不可修复性的损坏,不利于机组安全运行。因此,大型风力机叶片设计时叶片气动与结构的耦合作用不容忽视。叶片设计前期,可采用数值分析的方法对叶片流固耦合特性进行模拟。针对叶片流固耦合特性进行截面形式设计和铺层设计,使叶片在满足运行时的刚度和强度要求的同时,减小截面耦合变形,以减小叶片振动,提高使用寿命,并使叶片运行达到设计功率,同时尽可能减小叶片质量,降低叶片成本,提高市场竞争力。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1、针对大型风力机叶片设计理论选择合理的设计方法,掌握设计流程,采用C语言编程实现8MW水平风力机叶片气动设计,并对不同工况时的载荷进行分析。沿着叶片展向气动力先增大后减小,叶片最大出力位置为距离叶根72%处。叶根处的气动剪力和弯矩最大,沿着叶片展向,叶片气动剪力和弯矩逐渐减小,叶尖处最小。2、根据流固耦合原理以及控制方程,基于workbench平台,对8MW水平轴风力机叶片在不同工况时的流固耦合特性进行数值分析。结果表明:随着风速的增大,风轮表面的压力增大,极限风速时风轮表面压力达到最大;同时,叶片应力集中点越靠近叶根。叶片应力主要集中在叶根和距叶根60%至叶尖处。3、依据叶片流固耦合特性,设计合理的叶片截面形式,包括腹板位置和腹板形式的设计,结果表明:大型风力机叶片采用单腹板时,腹板位置为35%时较适宜;双腹板时,两个腹板位置分别为20%和50%时较适宜,为减小耦合效应引起的叶片截面变形,大型风力机叶片宜采用双腹板形式。4、比较大型风力机叶片常用材料的优缺点,选择合理的材料,针对叶片流固耦合特性进行铺层设计,确定合理的铺层角度、铺层顺序以及各角度铺层占总铺层的比例。为了减小层间应力,腹板铺层时避免0°和90°、45。和-45。连续铺放;腹板铺层时±45。铺层层数占总层数的58%左右时,叶片结构性能较好。5、基于ANSYS APDL对设计好的叶片进行有限元分析,校核设计结果,并研究分析其结构特性,包括叶片变形、固有频率、叶片振型以及最大等效应力,最后对叶片质量进行计算。

关键词： 自动变速器   离合器控制   换档性能   坡道起步  

摘要： 离合器的自动控制技术是机械式自动变速器(AMT)开发过程中的关键点和难点,其控制的性能直接影响整车驾驶性能,包括起步、换档的平顺性以及离合器机构的使用寿命。离合器的自动控制主要包括离合器分离的控制和离合器接合的控制,即通过控制离合器操纵机构,实现离合器的最佳接合规律。离合器接合已采用的控制方法有开环和闭环PID调节,这些通过在高低温台架试验的基础上总结出来的规律,通过整车高温和高寒标定及验证，有较高的控制精度。但上述控制规律的制定需做大量的工作且适应性不强,制约着控制精度的进一步提高。在目前开发过程中离合器控制有几个比较难解决的问题，PID闭环控制精度问题，离合器坡道起步控制，离合器温度对换档性能影响，离合器换档过程中分离结合平顺性。　　本文主要介绍针对上述离合器控制关键问题进行理论和试验研究，通过相关的技术文献结合实际整车应用分析离合器PID控制精度影响关键问题，起步离合器控制，换档过程中离合器分离控制以及换档过程中离合器结合控制的基础原理以及应用方法。对离合器特性进行相关试验，测试离合器特性试验数据。通过对离合器的接合控制进行理论分析和试验研究,建立了准确、实用的离合器结合控制模型，并通过AMT项目经验以及在开发过程中遇到的问题，结合离合器特性试验数据，制定解决问题的方法。使离合器控制精度的进一步提高、实现最佳控制。

关键词： AMT   自动离合器   接合控制   变论域自适应模糊控制   位置跟踪控制   Udwadia-Kalaba理论  

摘要： 自动变速器是汽车的核心部件,机械式自动变速器(AMT)在原有手动变速器的基础上,增加自动变速机构,具有结构简单、传动效率高、改造成本低、易于产业化的特点,市场前景广阔。自动离合器作为AMT自动变速系统中的重要模块,其控制的好坏直接影响AMT变速系统的性能。与手动变速操纵系统相比,带有自动离合器的AMT可以大大减轻驾驶员的劳动强度,提高驾驶的舒适性和安全性。自动离合器控制的重点和难点在于离合器接合规律的制定和接合位置的准确跟踪,目前关于这两个方面的研究尚不成熟。本文通过对国内外AMT自动离合器接合规律的研究和轨迹跟踪控制的分析,采用理论分析与数学建模相结合的方法,对变论域自适应模糊控制和基于Udwadia-Kalaba理论的伺服约束控制进行深入的研究,并将它们应用于AMT自动离合器的接合控制当中。主要研究目的和内容如下:1、整理出一套适用于AMT自动离合器接合速度控制的变论域自适应模糊控制理论体系。变论域自适应模糊控制,在保持控制规则形式不变的基础上,通过调节伸缩因子的方法,扩展或收缩论域,相当于增加插值点,因此该方法能提高控制器的控制精度。变论域自适应模糊控制的方法可以实现论域的自适应调节,解决控制器参数较难设置的问题,该方法还能简化控制器的计算过程,提高系统的自适应性、稳定性和鲁棒性。2、对离合器的关键部件进行动力学建模。首先,分析发动机稳定工况的模型,并对稳定工况下的试验数据进行修正,得到非稳定工况下的数学模型;其次,针对膜片弹簧的非线性应力—应变特性,基于A—L假设,建立小端位移与大端载荷之间的非线性关系,推导出膜片弹簧动态工作状态下的数学模型;最后,为了精确控制离合器接合过程,建立自动离合器液压执行机构的油压控制模型。3、提出AMT自动离合器接合速度的变论域自适应模糊控制。首先,对离合器的接合过程进行分段分析,并建立了分段动力学模型。然后,对离合器的接合过程进行分层控制,上层为自动离合器接合速度的控制;下层为自动离合器位置跟踪的控制。最后,考虑到四个输入变量之间的耦合关系,为简化解耦方法及控制器结构,设计四输入单输出的双二维变论域自适应模糊控制器对离合器的接合速度进行控制,该控制方法对控制系统的不确定性具有很好的鲁棒性。4、建立适用于Udwadia-Kalaba理论的AMT自动离合器位置跟踪控制的控制模型,提出相应的控制方法。离合器接合位置的准确跟踪是实现自动离合器控制的前提和基础,针对离合器位置跟踪控制系统中的非线性、时变性,采用基于Udwadia-Kalaba理论的伺服约束控制AMT自动离合器的接合位置。试验结果表明,文中提出的Udwadia-Kalaba方法可以实现离合器接合位置的准确跟踪,稳态误差较小,能较好地提高系统的控制精度。5、对变论域自适应模糊控制的AMT自动离合器接合速度控制和UdwadiaKalaba理论的AMT自动离合器位置跟踪控制分别进行电控系统软件和硬件的设计,并在试验样车上进行各个挡位的升挡和降挡试验。通过换挡平顺性评价指标结果及位置跟踪曲线图可以看出,文中提出的离合器接合控制算法在各项指标都满足设计要求在前提下,具有较高的控制精度。

关键词： 传统思维   逆向思维   故障诊断  

摘要： 本人通过驾驶员送修车辆的故障现象进行初步分析判断,通过对离合器传统故障诊断方法进行阐述分析,相应找出常规的故障原因;再通过对新的故障诊断方法,即'逆向思维'法进行逐一讲述,即总成构造——工作过程——失效形式——故障原因——故障现象,由里及表的逻辑推理出问题所在,提高了在诊断过程中的准确性,排除了汽车故障里很多同故障现象不同故障原因的干扰.

关键词： 甘蔗削皮   槽轮   曲柄摇杆   间歇机构  

摘要： 甘蔗(汁)有着巨大的食用饮用需求;目前国内已有投入使用的甘蔗削皮机,但此类削皮机使用时需人工手持送料出料,且无切断功能.本文的设计对现有削皮机进行了升级改造,实现全自动送料、削皮、切断、出料,提高处理效率,降低人工需求,实现大批量生产.

关键词： 玻璃钢化炉   离合器   变频电机  

摘要： 本文描述一种单双室可切换钢化炉的原理及使用，和传统钢化炉相比较可以很好的提高钢化玻璃产品质量，尤其是可以大幅避免钢化玻璃表面出现的白雾现象，可以提高钢化玻璃的平整度，从而很好的改善钢化玻璃制品的性能。

关键词： 铰链四杆机构   教学策略   教学流程  

摘要： 工程上常见的机构大多属于平面机构,平面连杆机构是平面机构的重要类型.最常见的是四杆机构,它不仅应用特别广泛,而且还是机构组成的基础.铰链四杆机构作为四杆机构的一个重要形式,教学中应重视其基本类型、工作特性和初步设计理念的教学.铰链四杆机构类型判定是后两者学习的基础和前提.