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关键词： 发动机转速   变速器   工况   变传动比   传动轴输出   制造水平   汽车生产   车速   车辆   牵引力   离合器   性能   匹配   车轮  

摘要： 随着汽车生产制造水平的逐步提高，发动机转速越来越高，车速越来越快。变速器的主要作用就是改变传动比，将合适的牵引力通过传动轴输出到车轮上，以满足车辆在不同工况下的需求。变速器和离合器的出现，通过换档使得车速与发动机转速较好的匹配。变速器在不同的工况下使用不同的传动比，从而使得车辆和发动机在各种工况下都可以发挥其最佳性能。

关键词： MATLAB   摩擦片   设计与优化  

摘要： 本文首先介绍了摩擦式离合器的相关参数，对摩擦片的相关参数进行初选。为对初选参数进行优化，设置了优化过程的设计变量，目标函数和约束条件，最后通过MATLAB编写程序实现优化，发现优化后的摩擦片尺寸有所减小，制造成本降低，同时使离合器的机械性能有所提高。

关键词： Sliding mode control  

摘要： Accurate control of oil pressure of wet-clutch is of great importance for improving shift quality. Based on dynamic models of two-gear planetary transmission and hydraulic control system, a trajectory tracking model of oil pressure was built by sliding mode control method. An experiment was designed to verify the validity of hydraulic control system, through which the relationship between duty cycle of on-off valve and oil pressure of clutch was determined. The tracking effect was analyzed by simulation. Results showed that oil pressure could follow well the optimal trajectory and the shift quality was effectively improved.

关键词： 重型车辆   电液助力转向系统   永磁转差离合器   直流斩波调速   节能性   样机试验  

摘要： 当前重型车辆普遍采用液压助力转向系统(HPS),其助力特性不可变,无法兼顾车辆的低速轻便性和高速操稳性。此外,HPS的转向泵在车辆行驶过程中始终高速运转,产生了大量的溢流损耗。目前在乘用车和轻型商用车领域逐渐普及的电动助力转向系统(EPS)受限于电机功率不能提供足够助力转矩,无法应用于重型车辆。电液助力转向系统(EHPS)是现阶段改善重型车辆转向系统的可行方案。本文在课题组研究的电磁式转差离合器基础上,提出了采用永磁转差离合器(PMSC)调节转向泵输出功率以实现低能耗及可变助力特性的新型电液助力转向系统(E-ECHPS),在研究E-ECHPS系统性能要求的基础上对其核心传动部件永磁转差离合器(PMSC)进行设计与性能研究,为重型车辆E-ECHPS的研发奠定基础。主要内容如下:首先,分析研究了E-ECHPS及其核心部件永磁转差离合器(PMSC)的结构组成与工作原理,并根据试验所得的驾驶员偏好转向操纵力矩和仿真当量转向阻力矩,设计了E-ECHPS抛物线型助力特性曲线。在研究传统HPS和E-ECHPS转向泵转速-流量特性的基础上,对E-ECHPS转向泵进行转矩匹配,为PMSC的设计和性能验证提供依据。其次,借鉴永磁电机场路结合的设计方法,建立了PMSC设计流程,根据样车相关技术参数和E-ECHPS系统性能,确定了PMSC的设计要求和技术参数。运用Ansoft Maxwell软件建立了PMSC的电磁有限元模型,并对其进行空载和负载工况的瞬态性能分析。通过反复修改和仿真分析,确定了PMSC具体的机械和电磁参数。分析了PMSC输出转矩与转差的关系,通过调整外转子绕组阻值来优化临界转差以提高PMSC的效率。研制了PMSC样机及相应的转差离合器测试系统进行台架测试,试验结果表明,样机性能基本达到设计要求。随后,基于直流斩波调速原理设计了PMSC的外控制调速电路,开关器件采用IGBT功率管,在Ansoft Maxwell中与本体模型相连进行调速仿真,电路在高负载和低负载工况下调速功能良好,具有较好的调速响应敏捷性。开发了PMSC的外控制电路并进行调速试验,高低负载工况下IGBT占空比与PMSC样机输出转速的关系与仿真结果基本吻合。最后,以车辆在典型车速的直行和转向工况为例,对PMSC的能耗进行了仿真计算和对比,验证了PMSC的良好节能潜力,为进一步研究E-ECHPS系统能量回收技术奠定了基础。

关键词： 旋转焊接   塑料离合器总泵   焊接工艺   响应曲面法  

摘要： 随着塑料材料的发展和产品轻量化的需求,汽车零部件以塑代钢的趋势已从装饰件发展到功能件和结构件,随之而来的塑料焊接技术得到了充分发展。但由于焊接方面的不可控因素太多,容易出现焊接强度低、密封性差、品质不稳定等问题,如何制定出一套稳定、有效、焊接强度高的焊接工艺流程是焊接技术的关键。针对上述问题,根据生产需求,本文对旋转焊接在某款塑料汽车离合器总泵制造过程中的工艺方法,开展了研究工作:根据企业标准,保证塑料离合器总泵泵体承受最大压强14MPa的前提,利用ANSYS对离合器总泵泵体受力情况进行分析,校核了原泵体的强度。同时,在分析该款塑料汽车离合器总泵泵体结构与旋转焊接机工作原理的基础上,设计了旋转焊接面与旋转焊接夹具。从旋转焊接原理出发,以增强焊接强度、完善工艺流程为目的,选择吸水率与结晶度两种材料物理特性为研究对象,提出了一套吸水率与结晶度对焊接强度影响的实验设计方法,确定了在130℃模具温度下注塑的工艺条件与旋转焊接前对泵体进行12小时120℃烘干操作的工艺方法。基于中心复合设计法(CCD)和响应曲面法(RSM)的实验设计方法,建立了转速、熔接压力和旋转圈数三个焊接参数对摩擦面温度的预测模型。应用差示扫描量热法(DSC)获得离合器总泵材料熔点,结合旋转焊接机理,构造了焊接参数耦合模型;解析了摩擦面温度与工艺参数的关系。通过验证性实验,验证了基于响应曲面法的塑料旋转焊接摩擦面温度预测模型的准确性与焊接参数耦合模型的有效性,优化了焊接参数,使焊缝可承受压强远远超过14MPa的企业标准。在总结以上对该款塑料汽车离合器总泵焊接工艺研究的基础上,制定了离合器总泵泵体焊接的工艺规程,并运用高压实验、高温耐久性实验与常温耐久实验,验证了焊接工艺规程的可行性;进一步,制定出离合器总泵总成的制造工艺规程与PFMEA。通过本文所做研究:有效提高了塑料离合器总泵泵体旋转焊接所成焊缝强度;研究成果直接应用在了该款塑料离合器总泵的批量生产过程中,在第一批量为1500个的塑料离合器总泵批量生产过程中保证了高达98%的良品率。

关键词： 离合器滑磨   温度采集系统   有限元   摩擦片  

摘要： 离合器控制是自动变速技术的共性关键核心技术,如何在保证离合器控制效果一致性的同时延长其使用寿命是离合器控制技术的难点,其重要原因是直接影响离合器扭矩传递特性的摩擦片温度信息由于离合器的高速旋转而难以获取,同时离合器传递的扭矩、摩擦系数、压紧力与摩擦片温度强耦合且非线性。本文以舍弗勒B-8805摩擦片为研究对象,通过理论计算和试验测量对摩擦片温度场进行了深入研究,主要进行了以下几方面的研究工作:1.论述了课题的研究背景、目的与意义,并对国内外离合器温度模型研究、摩擦片温度场理论计算方法以及摩擦片滑磨过程中温度测量方法进行了综述。2.建立了离合器滑磨过程动力学模型以及摩擦片热-固耦合模型,对摩擦片温度的影响因素以及摩擦片温度对传递转矩的影响进行了详细的分析。3.基于有限元和热传导理论,建立了摩擦片滑磨过程中二维瞬态温度模型,并利用数值计算方法编程进行求解。4.基于离合器性能综合测试平台,设计了离合器摩擦片温度无线采集系统,并利用Labview完成对试验测试数据的读取与存储。5.将实时采集的摩擦片表面温度数据与数值仿真结果进行对比,验证理论温度模型的准确性,为在线预估离合器温度和精确控制离合器转矩作铺垫。6.结合实验数据与仿真结果,分析了摩擦片滑磨过程中温度场的分布以及热流量与对流换热对温度的影响。同时,将温度作为影响因素嵌入到离合器转矩计算公式中,分析了温度对转矩传递的影响。

关键词： 离合器   波形弹簧   膜片弹簧   载荷-形变特性   数值分析  

摘要： 对于AMT变速器的发展历程而言,自动离合器的研发具有重大而深远的意义,但自动离合器与相关部件协调控制具有较高的难度。因为AMT离合器在接合与分离过程中,对其传递转矩的控制品质会影响到AMT变速器的工作性能,进而间接影响到装配了AMT自动变速器车辆的乘坐舒适性。为了精确控制离合器传递转矩就必须建立以分离轴承为输入,传递转矩为输出的传递转矩模型,从传递转矩生成机理入手,深入分析离合器总成中各部件工作特性对其传递转矩的影响。而以往研究离合器在接合与分离过程中的转矩都是通过数学模型,近似认为转矩为线性变化,忽略了从动盘和主动盘的非线性特性。随着计算机数据处理能力越来越强大,通过数值分析的手段来研究装配体的力学问题越来越成熟,本文利用多物理场耦合分析方法并以试验验证为支撑,来研究AMT离合器膜片弹簧、波形弹簧和膜片弹簧与波形弹簧耦合模型的载荷-变形特性,并建立AMT离合器接合过程接合压力模型;通过分析AMT离合器接合过程温度场与接合压力、接触面积、接触刚度之间的协同效应并合理设置各模型上相关物理量及几何参数的耦合关系并形成耦合计算规则,结合AMT离合器接合过程力和转矩平衡条件,导出AMT离合器接合过程动态传递转矩模型,并以该模型为基础研究离合器动态传递转矩特性。首先对AMT自动变速器和离合器结构作了简介,分析了摩擦转矩原理,提出动态传递转矩变化特性主要受接合压力变化特性影响,并提出膜片弹簧和波形弹簧的载荷-形变特性对于主、从动盘工作特性起决定性作用。建立了波形弹簧三维模型和接触动力学仿真模型,分析了离合器的动态接合过程,提出动态传递转矩的四个阶段及消除间隙阶段、波形弹簧阶段、膜片弹簧阶段和锁止阶段;揭示了波形弹簧与膜片弹簧的载荷-形变特性与传递转矩之间的联系。然后分析离合器热传递方式,根据离合器生热散热情况确定膜片弹簧与波形弹簧热分析边界条件,得到波形弹簧与膜片弹簧耦合模型温度场,研究温度场对于传递转矩的影响,并通过离合器综合性能试验对研究课题做了试验验证。

关键词： 集中操纵   离合器   执行机构   虚拟样机   刚柔耦合仿真  

摘要： 针对现有矿用柴油机轨道牵引机车离合器与变速器操纵复杂、操纵机构相互独立的问题,本文基于手动循环换挡机构,提出了一种能够实现离合器与变速器集中操纵的离合器执行机构,该离合器执行机构对于减轻井下恶劣工作环境中驾驶员的劳动强度、降低操纵难度具有实际意义。机车离合器执行机构采用执行凸轮机构控制离合器的分离与接合,执行凸轮机构通过齿轮组与换挡操纵杆连接,实现换挡过程中离合器与变速器的集中操纵。本文借助虚拟样机技术对离合器执行机构的分离与接合性能以及操纵性能进行了研究,为离合器执行机构的设计以及离合器与变速器集中操纵系统的应用提供了理论依据。本文首先阐述了离合器执行机构与换挡机构集中操纵系统的结构组成与工作原理,通过分析离合器执行机构中膜片弹簧的载荷—位移特性、分离轴承总成的运动规律,得出执行凸轮设计的关键参数;在分析机车运动学基础上,建立了机车离合器接合过程的数学模型,并参考通用车辆确定了机车离合器执行机构的评价方法。其次,对机车离合器执行机构关键部件进行了受力分析;使用MATLAB软件对执行凸轮进行了参数化建模;利用ANSYS有限元软件对关键部件膜片弹簧进行了柔性体建模;以CCG8型防爆柴油机车为例,使用CATIA、接口软件Sim Designer和ADAMS软件建立了离合器执行机构的虚拟样机模型。最后,结合机车实际工况,对离合器执行机构的起步和换挡过程进行了刚柔耦合动力学仿真,通过仿真得出了离合器起步和换挡过程中的主从动盘角速度、传递扭矩、滑磨功、冲击度、驱动扭矩、分离轴承总成位移曲线,分析了离合器执行机构性能。得出以下结论:(1)离合器执行机构能够完成离合器起步和换挡中的分离与接合,且冲击度和滑磨功均满足机车参考值,执行机构最大操纵力在驾驶员操纵的合理范围内,执行机构具有良好的分离与接合性能;(2)驾驶员的操纵速度加快,起步和换挡过程的冲击度增大,滑磨功减小,最大操纵力增大;(3)执行凸轮升程角减小,起步过程滑磨功减小,但离合器冲击度和操纵力增大较为明显,设计执行凸轮升程角时,需要综合考虑对离合器接合性能与操纵性能两个方面的影响。

关键词： 螺旋锥齿轮   滚动检查机   传动质量   软件设计  

摘要： 传动误差和振动噪声是反映齿轮传动质量的重要指标,这两项的检测结果可以分析齿轮的传动质量,并根据分析的结果调整加工参数实现闭环加工。因此,研究并开发一套螺旋锥齿轮传动质量检测系统不仅具有一定的学术价值,而且对于实际的生产也具有重要意义。本文首先分析了螺旋锥齿轮传动质量检测理论,研究了滚动检查机的功能以及传动误差和振动噪声基本理论。基于数控滚动检查机制定了检测系统的控制方案,解决了主从耦合、数控系统与PC机的通信、自动对齿、自动侧隙保证、自动检测等关键技术。其次,研究了螺旋锥齿轮啮合检测信号采集以及信号处理方法,针对每一种方法得到了螺旋锥齿轮传动质量检测的各个指标,解决了螺旋锥齿轮传动质量的评价方法。然后,设计了检测软件系统,基于模块化的编程方法完成了数控部分、检测部分、信号采集部分、数据处理部分以及数据库部分的软件设计;基于VS2013 MFC单文档设计了软件的界面,使操作更加合理、简便、接口更友好。最后,设计了两组实验,从实验中提取出其原始信号数据,并利用滚动检查机的检测软件系统对螺旋锥齿轮传动质量进行测试和评判。通过实验数据处理和结果分析,验证了本文所开发软件系统的合理性和正确性。本文研究了螺旋锥齿轮传动质量检测的方法并开发了一套软件系统,通过对检测系统的关键技术与软件的详细设计,实现了螺旋锥齿轮传动质量的评定。这将对于提高我国螺旋锥齿轮产品传动质量产生较大的影响。

关键词： 设备诊断   实验台   故障模拟   结构设计   动力学仿真  

摘要： 齿轮故障、轴承故障和转子不平衡是齿轮(机械)传动系统中最常见的故障类型。在工程实际中,机电设备由于这三类故障未能及时发现而引起的重大事故屡有发生。对此类设备开展状态监测和故障诊断,已成为大型企业的迫切需求,也必将带来巨大的经济效益和社会效益。而对于在校师生,接触和了解工程实际中的设备和情况是必要的,但由于现场设备所处环境和工况往往非常复杂,所以在学习和研究时,需要从简入难,由少到多。因此,设计一台可以模拟工程实际中机械传动系统常见故障的实验台就有很重要的理论和实际意义。论文设计了一台集合轴承、齿轮、转子不平衡故障模拟于一体的齿轮(机械)传动系统实验台。研究内容主要包含实验台的结构设计、关键部件理论分析和试验台的三维建模及故障动力学仿真。(1)设计了多功能、操作便捷的故障模拟实验台。该试验台能实现以下功能：在实验室的环境下,通过可更换模拟局部缺陷的轴承、齿轮以及不同配重的动不平衡转子重现旋转机械典型故障。如不平衡、不对中、齿轮典型故障、轴承典型故障等。实验装置要便于完成数据信号的采集及观察,主要包括转速、位移、加速度等信息数据。操作方便,做不同故障实验时,时间间隔要短。实验装置输出的故障信息要明显并且尽可能具有单一性,信噪比要高,便于获得与故障相对应的时域图和频谱图。(2)实验台关键零部件的力学性能校核。论文齿轮(机械)传统系统模拟试验台的关键零部件进行强度校核及有限元静力学分析、结构改进及优化。设计可更换零件,模拟轴承、齿轮、转子平衡的典型故障。(3)实验台动力学建模及仿真。分别建立了实验台的轴承子系统和齿轮传动子系统的非线性动力学模型。对于轴承子系统,考虑滚珠滑移、油膜间隙和非线性接触力等因素。针对轴承外滚道及内滚道点蚀缺陷,建立相应的系统动力学模型,并推导相应的动力学微分方程,基于MALAB软件数值求解器,仿真系统的振动加速度信号。对仿真信号进行时域和频域分析,研究故障类型与故障特征的映射关系,并与理论分析对比验证,归纳轴承内滚道及外滚道缺陷的时域和频域特征。针对齿轮传动子系统,考虑齿轮时变啮合刚度、传动误差等因素,建立非线性动力学模型,并齿轮裂纹、断齿故障以时变啮合刚度激励的形式体现到系统动力学模型中,进而仿真故障状态下的系统动态响应,并分析其时域和频域特征。