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关键词： 钻井泵   传动系统   曲轴   受力分析   扭振   强度校核  

摘要： 大功率三缸单作用钻井泵动力端最常见的传动方式为单侧人字型齿轮传动,即人字型齿轮位于中间曲柄和任意一端曲柄之间,曲轴上的动力只有一条输入路径,曲轴上大齿轮轮毂处一直处于最大应力状态,曲轴极易发生破坏。为使曲轴受力均匀、减轻应力集中,部分新型大功率三缸单作用钻井往复泵采用一种双侧斜齿轮传动系统,即在曲轴和传动轴上采用两对啮合斜齿轮传递动力。本文以大功率钻井泵双侧斜齿轮传动系统为研究对象,分析传动系统中各作用力的特点,校核传动系统中关键零部件的强度或稳定性,并对曲轴轴系进行扭振仿真分析,根据曲轴扭振仿真分析结果来重新确定曲轴的部分尺寸,以满足正常使用要求。本论文的研究工作主要包括以下几方面的内容:(1)对双侧斜齿轮传动系统进行受力分析,推导出活塞杆推力、连杆力、两个斜齿轮啮合力和曲轴两端主轴颈轴承支反力等作用力的数学表达式;(2)根据三缸单作用钻井泵的基本性能参数要求,设计出钻井往复泵动力端中关键零部件,并在SolidWorks中建立动力端的零部件三维模型,完成装配;(3)将之前求得的传动系统中各作用力的数学表达式编写成MATLAB计算程序,并代入各零部件参数,求出在曲轴任意转角工况下双侧斜齿轮传动系统中各作用力的大小和方向,并绘制部分作用力随曲轴转角的变化曲线。之后,利用求得的各作用力对传动系统中关键零部件进行强度校核或稳定性校核;(4)建立曲轴轴系扭转振动模型,并对曲轴轴系进行扭转振动仿真分析,求出曲轴轴系的固有频率、主振型和一阶临界转速及曲轴轴系扭转振动系统的稳态响应,根据稳态响应曲线求出曲轴在扭转振动情况下的最大扭转应力,并校核曲轴强度,最后依据强度校核结果来重新确定曲轴的部分尺寸。本文的研究内容对三缸钻井泵双侧斜齿轮传动系统中关键零部件的受力分析和强度校核具有重要的参考价值,同时对于钻井泵曲轴轴系的扭转振动的研究具有一定的指导意义。

关键词： 干式DCT   频繁滑摩   温度模型   实验验证  

摘要： 干式双离合器自动变速器(Dual Clutch Transmission,简称DCT)兼顾动力性和燃油经济性,在小排量乘用车上得以广泛应用。然而,干式DCT聚热温升严重影响摩擦片性能,不仅影响离合器寿命,也是DCT控制的难点。因此,研究干式DCT在滑摩过程的温度场有着极其重要的意义。本文基于传热学基本理论,得到干式DCT主离合器导热微方程及其初始条件和边界条件。基于此,提出了干式DCT主离合器的二维有限元传热模型,与传统的三维有限元模型相比,大大提高了计算速度。ANSYS软件中得到的干式DCT温度场结果表明,离合器温度最高点位于摩擦副半径最大处附近,为离合器的设计与热保护提供了思路。为了满足汽车控制器的实时性要求,本文基于集总参数条件和热网络法建立了干式DCT主离合器实时温度模型,用于实时预测主离合器温度。同时,在稳态滑摩工况下对实时温度模型的参数进行识别,并将模型植入快速控制原型控制器dSPACE MicroAutoBox,针对长时间滑摩工况、连续滑摩工况、单次升降挡工况以及连续换挡工况对模型进行实验验证。实验结果表明,干式DCT主离合器二维有限元传热模型是合理的,能够精确体现离合器温度场规律;实时温度模型能够满足控制器实时性要求,而且能够较准确的预测主离合器的温度,为离合器的实时控制提供重要的参考,具有重大工程意义。

关键词： 电动汽车   轮毂电机   电磁离合器   一体化设计  

摘要： 轮毂电机驱动电动汽车由于动力传动效率高且响应速度快等优点，在新能源汽车中有着良好的发展前景。目前现有的轮毂电机驱动电动汽车采用电机与轮毂紧固连接的方式，因此不可避免地会出现电磁冲击和机械冲击。由此参考内燃式汽车，将离合器应用于电动汽车中以实现电机与轮毂之间的柔性连接。基于轮毂电机驱动电动汽车的特点，该离合器需扁平小巧以适应狭小的轮毂空间，不持续耗能以减小对电能的损耗。根据上述要求，本文提供一种全新的解决方案，设计了专门应用于轮毂电机驱动电动汽车中的新型永磁双稳态电磁离合器系统。该系统仅离合动作时通入脉冲电流，能量损耗小;在离合动作完成后，可持续保持稳态输出无需持续耗能;可使轮毂电机空载起动，自然停车，有效地缓释了机械冲击和电磁冲击。　　本文首先介绍该新型永磁双稳态电磁离合器的结构和原理，通过有限元分析对比得到二维简化磁路计算模型，推导得到离合器动作过程中滑块所受电磁作用力。进而建立离合器装置的动力学计算模型，并搭建装置实验平台。　　在电磁分析、动力学分析的基础上，对电磁离合器以及轮毂电机做嵌入式一体化设计得到新型永磁双稳态电磁离合器系统，并按照其结构和功能具体分为轴突式和摩擦式两种。　　在轴突式电磁离合器系统中，其在接合过程中受主、从端的转速差影响较大，如系统结构设计不合理，没有充分考虑转速差范围则可能造成动力传递不成功甚至轴突损坏。因此在详细分析轴突与从动端在接合时的各个阶段的基础上，提出了动态接合时的转速差公式，为轴突式离合器系统的参数优化设计提供了理论依据。　　在摩擦式离合器系统中，离合器轴突与摩擦盘紧固连接。主动端摩擦盘与从动端摩擦盘接合时，由于离合器底座侧壁通孔使得滑块产生偏移角度。若离合器结构设计不合理，则可能导致偏移角度过大，轴突上的轴向作用力分量导致摩擦盘接合失败、影响摩擦盘寿命。因此有必要对离合器做结构优化，提出了满足摩擦式离合器系统可靠动作时的偏移角度公式。此外，对影响离合器组动作不一致的因素做分析，得到各影响因素的误差范围。　　最后，对离合器系统的控制电路进行参数设计，根据离合器动作过程中所需绕组电流呈下降趋势的特点，选择小功率脉冲电源作为供电方案。通过仿真计算得到满足滑块动作时的最小电流后，提出了等斜率方法得到绕组放电电流与最小电流之间的参数关系，给出脉冲电源的设计方案及流程。此外，设计了离合器组动作一致性检测及控制装置，兼顾误差检测和循迹控制功能，以满足不同场合时的应用需求。

关键词： 综合传动装置   功率损失   热特性   湿式离合器   带排扭矩   行驶工况  

摘要： 综合传动装置是现代履带车辆的关键技术特征之一,其损失功率以热能的形式向传动机构以及周围舱体散发传递,随着履带车辆柴油机功率不断增加,其发热量也逐步增加,由此引发的一系列问题愈发不能被忽视。本文以履带车辆综合传动装置及其换挡离合器为研究对象,探讨车辆直驶工况功率损失及热特性规律。首先建立了考虑摩擦副间隙动态变化影响的离合器带排损失改进模型,为离合器分离阶段功率损失计算奠定了基础;接着建立了湿式离合器系统温升特性模型,探究了离合器系统滑磨功率损失与元部件温升关系;同时建立了综合传动装置直驶功率损失模型与不同地区车辆行驶工况模型,从工况角度总结了功率损失特性;最后构建了综合传动装置直驶热特性模型,分析了主要元部件热特性及影响因素。主要工作如下:(1)探究了摩擦元件偏置及高转速差下间隙收缩现象对湿式离合器带排转矩的影响,并与传统及间隙不均匀模型进行了对比分析,结合湿式多副离合器带排功率损失试验结果,建立了考虑摩擦副间隙动态变化影响的带排扭矩及功率损失改进模型,分析了全转速差范围内间隙动态变化影响比重,提出了带排转矩的评价参数体系。(2)以离合器系统液压回路为基础,对热流传递节点进行了分析,构建了离合器系统温升特性热阻网络模型,并通过湿式离合器系统温升试验对模型进行了验证,仿真分析了湿式离合器系统摩擦副及油液温升特性对应关系及冷却效果影响因素。(3)总结和建立了综合传动装置直驶工况下各主要功率及总损失模型,结合台架试验对综合传动装置总功率损失模型进行了验证,进一步分析了综合传动装置直驶工况总功率损失特性及影响因素、各挡位负载传动效率及主要热源的功率损失占比。(4)针对具有差异性的五种不同地区车辆行驶路况,结合各自挡位使用比例,建立了履带车辆直驶换挡频次计算模型,得到了五种地区的统计性履带车辆挡位使用特征及行驶工况图,分析了路况区别下的挡位使用及换挡频次特征。(5)基于离合器系统温升特性模型,结合液压及箱体两种集总参数法,构建了综合传动装置直驶热特性模型,依据不同地区车辆行驶工况分析了综合传动装置各主要元件热特性及影响因素,为其冷却润滑系统参数设计提供了科学依据和模型基础。

关键词： 离合器   从动盘   分离杠杆  

摘要： 一、离合器打滑1.摩擦片及压盘有油污,用汽油清洗干净,排除故障;2.摩擦片磨损过多或烧毁,要及时更换离合片;3.碟形弹簧压力降低,要更换碟形弹簧;4.踏板自由行程太小,或无自由行程,按要求重新调整踏板自由行程;5.离合器从动盘变形严重,更换离合器从动盘。二、离合器分离不彻底,挂档有响声1.踏板自由行程过大,工作行程过小,调整踏板自由行程式至25-30mm;2.离合器从动盘翘曲严重,应立即更换从动盘

关键词： 汽车离合器   设计   优化  

摘要： 自改革开放以来，我国社会和经济的发展越来越快，各行业的竞争力也日益激烈，汽车制造行业也面临着一些挑战。离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。好的离合器设计在汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步，也能有效地降低传动系中的振动和噪声。基于此，本文主要阐述了汽车离合器设计的基本要求、汽车离合器的设计方案分析，希望能为今后汽车制造行业的发展带来帮助。

关键词： 齿轮测试   精度设计   误差建模   误差分配   可靠性  

摘要： 仪器的精度和可靠性是衡量仪器性能的重要指标。精度是精密仪器的关键,而可靠性是仪器完成各项功能的保证,因此仪器的精度和可靠性设计是仪器的研发过程中的非常重要的环节。齿轮传动形性测试仪是为了测量锥齿轮的传动误差、振动噪声及磨削烧伤等而设计的一套锥齿轮测量系统,要求能够检测4级精度齿轮且平均故障间隔时间不小于1500小时。本课题针对齿轮传动形性测试仪的精度和可靠性,在研发齿轮传动形性测试仪的过程中,对仪器进行误差建模、误差分配、精度分析、可靠性分配和可靠性预计,提高仪器精度和可靠性,降低仪器成本。本课题的主要研究内容包括:(1)仪器的精度设计根据仪器的机械结构,采用多体系统理论建立仪器的拓扑结构,并根据齐次坐标变换原理建立仪器的误差特征矩阵以及误差模型。在仪器误差模型的基础上,通过灵敏度分析法对仪器进行误差溯源,并建立仪器的误差分配函数,采用遗传算法完成仪器的误差分配。(2)仪器的可靠性设计建立齿轮传动形性测试仪的可靠性模型以及数学模型,采用模糊综合法对仪器进行可靠性分配,并完成仪器的可靠性预计和平均故障维修时间预计,最后对仪器的床身和整机进行ANSYS有限元仿真优化。(3)实验研究编写Simotion运动控制系统的运动控制程序;检定仪器的各项几何误差,并对仪器进行误差补偿和精度分析,验证仪器的误差分配值和整体几何精度;对试验机上进行功能试验、重复性试验以及与其他仪器的对比测量实验,验证仪器的基本功能、重复精度以及测量精度,仪器的测量精度较高达到预期目的;最后提出仪器的可靠性试验方案。

关键词： 谐波齿轮传动   啮合原理   空间齿廓   齿条近似齿廓   啮合特性  

摘要： 谐波减速器是机器人关节所需的重要核心关键部件,约占机器人成本的36%,其性能优劣也直接影响着机器人工作的整体性能。而我国与国外在高精密谐波减速器方面的差距尤为突出,严重制约了国产工业机器人产业的成熟及国际竞争力的形成。本文针对我国工业机器人谐波减速器迫切需要解决的高可靠、高精度、高刚度、长寿命与高功率密度等共性和关键问题,以谐波齿轮传动的齿廓啮合设计理论为研究内容,做了以下工作:在基本假设基础上,建立了基于精确算法的全新谐波齿轮传动柔轮弹性变形模型,研究谐波齿轮传动齿条近似法以及齿廓修形方法,考虑柔轮齿偏斜的影响设计满足空间啮合的齿条近似齿廓并分析不同空间齿廓啮合特性,对比分析不同啮合原理设计的谐波齿轮传动齿廓啮合性能差异,基于有限元法对空载以及负载状态下的谐波齿轮传动齿廓进行分析。首先,详细阐述谐波齿轮传动的基本原理和假设,并推导各构件几何关系模型,包括不同截面径向变形量系数、基于积分几何建立的全新余弦凸轮中性层曲线方程以及传统几何模型,得出谐波齿轮传动的转角关系,为谐波齿轮传动啮合理论的建立奠定了基础。其次,考虑柔轮的偏斜对谐波齿轮传动齿廓进行空间齿廓设计。提出无干涉空间齿廓设计方法与无倾斜空间齿廓设计方法。第一种方法以主截面的共轭齿廓为基础,调整其他截面的柔轮齿根处壁厚;第二种方法以不同截面的齿条近似运动轨迹为基础,以各截面运动轨迹曲线的包络线与柔轮齿后端截面的运动轨迹曲线组成的复合曲线为基础,进行齿条近似齿廓设计与齿廓修形。然后,以基于齿条近似法设计的谐波齿轮传动空间齿廓为研究对象,分析其啮合特性。采用MATLAB编程仿真分析得到不同空间齿廓的各轮齿在不同截面的装配状态。对不同空间齿廓的运动轨迹进行仿真分析,直观的得出空间齿廓的啮合状态,并分析其啮合侧隙。最后,采用包络啮合理论设计双圆弧齿廓,以平面啮合为基础,对比不同啮合原理设计的不同齿廓的运动轨迹与啮合侧隙。最后,运用ABAQUS中的通用分析模块ABAQUS/Standard对谐波齿轮传动进行实体装配仿真,分析空载下的柔轮中性层曲线变形规律以及柔轮应力,并与理论分析比较;运用ABAQUS中的显式分析模块ABAQUS/Explicit对其进行负载状态进行仿真,分析负载状态下柔轮中性层曲线变形规律以及不同平面齿廓和空间齿廓的柔轮应力。

关键词： 湿式多片离合器摩擦副   热结构耦合   温度场   热应力场   热应变  

摘要： 近些年,我国在汽车工业方面的发展非常迅速,离合器的功能也完善了很多。特别是湿式多片离合器,由于具有传递动力大、可靠性高、结构简单的突出优点,在实际中应用十分广泛,如车辆、船舶和工程机械。湿式多片离合器作为一个传动部件,通过摩擦片和对偶钢片之间的相互摩擦来达到传递动力的目的。由于摩擦片和对偶钢片在刚结合时转速差比较大,这就会在摩擦片和对偶钢片的表面上产生大量的摩擦热。当摩擦片和对偶钢片上的摩擦热扩散到内部以后,其温度场、热应力以及热应变等将发生变化。当热量的散失不及时时,热量就会不断的积累从而使得温度迅速的升高,从而导致摩擦片和对偶钢片的热失效,进而影响整个离合器的性能。因此,对摩擦副进行热结构耦合仿真研究,对于解决由于摩擦热引起的热失效具有十分重要的理论意义和科研价值。根据某型湿式多片离合器的实际尺寸,画出其三维模型,并把模型做了适当的简化。结合摩擦生热以及摩擦热分配的数学模型,建立了摩擦片和对偶钢片的有限元模型,通过施加边界条件后,对模型进行了求解。得出了摩擦片和对偶钢片在不同时刻的温度场、热应力以及应变云图,可以直观的看出其变化规律。通过ABAQUS软件对湿式多片离合器摩擦副在结合时的仿真分析,可得到摩擦片和对偶钢片在结合过程中不同时刻的温度场、热应力场和热应变云图,以便于直观的观察摩擦片和对偶钢片不同部位的温度、热应力和热应变的大小,从而找出容易发生热失效的部位。通过仿真分析可以看出,摩擦片的十二个接触区呈对称分布,这些区域的温度场分布规律基本相同。然后,运用MATLAB软件以结合过程中产生的热量最少(即滑磨功最小)为优化目标对摩擦副进行优化,得出摩擦副优化后的结构数据。最后,运用ABAQUS软件对摩擦副的结合过程再进行仿真分析,得出优化后的摩擦副最高温度、最大应力和应变均有降低。由此证明优化后的摩擦副结构更合理。本文采用热结构耦合方法对湿式多片离合器摩擦副的结合温度进行了分析,对解决由于结合时摩擦温度太高而导致的离合器热失效,使用寿命降低以及工作过程中的平顺性问题具有一定的指导作用,对于湿式多片离合器摩擦副的开发和应用具有很高的理论意义和应用价值。

关键词： 凸轮离合器   摩擦副   自锁   楔角   接触应力  

摘要： 超越离合器,是随着机电一体化产品的发展出现的一种基础部件,是用于原动机与从动机之间或机器内部主动轴与从动轴之间动力传递与分离功能的重要部件。近年来,越来越多的机械传动装置需要配备双动力或多动力系统,为保证各动力源能够协调工作,超越离合器成为了其中不可或缺的关键部件。由于它具有各动力自动转换互不干涉的特点,在机械装置领域得到了广泛的应用。新的设备种类,新的设计思想和对超越离合器新的要求不断涌现,都大大地推动了对这种装置的研究。对超越离合器的研究,主要集中在滚柱式和楔块式两种超越离合器,论文中设计分析的凸轮离合器属于一种特殊形式的楔块式超越离合器。论文第一章简要介绍了离合器的分类及几种摩擦式超越离合器,通过几种超越离合器的比较,突出了凸轮离合器的优点,提出了论文的研究内容。第二章对凸轮离合器的工作原理及其主要结构形式进行了说明,分析了影响凸轮离合器性能的主要因素,其中对凸轮离合器的自锁本质进行了辨析,并计算了凸轮离合器的初始接触角。离合器摩擦零件所受的接触应力是体现凸轮离合器性能的一个重要指标,第三章针对凸轮离合器的凸轮和内、外圈之间接触应力问题,以及静态楔紧状态下凸轮和内、外圈的径向变形问题进行了研究分析,获得了凸轮离合器参数计算及校核的理论计算基础。第四章研究分析了凸轮离合器的设计方法及在设计过程中各个参数的计算方法,并通过设计实例对离合器摩擦零件的受力分析和径向变形进行了校核验证。第五章通过有限元分析软件对凸轮离合器的周向变形、凸轮沿接触面的滑动距离和凸轮在接触区域的接触应力等接触特性进行了分析。论文针对凸轮离合器进行了设计分析,对凸轮离合器的自锁本质及其自锁角进行了明确的说明,为凸轮离合器产品开发过程中的参数计算及校核提供了计算方法,并通过有限元分析软件对设计实例的接触特性分析验证了凸轮离合器设计的正确性。