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关键词： 减摩降扭   半程旋转钻井   离合器  

摘要： 随着油田开发中后期的到来,大位移井的应用越来越广泛,在钻井的过程中,摩阻扭矩过大引起的问题尤为突出,这严重影响了钻井的效率。摩阻扭矩过大使滑动钻进延伸能力不够,而旋转导向钻具成本过高等问题都严重影响了钻井作业。半程旋转钻井技术是我国企业自主创新提出的,该技术综合了滑动导向和旋转钻井的优点,本文主要对其重要组成部分离合器进行研究,以一种已设计成功并申请专利的离合器为研究对象,通过资料调研进行力学分析,建立了滑动钻进和旋转钻进同时存在的组合力学模型,并对其摩阻扭矩进行计算,并通过模拟计算优选离合器的安放位置,以此证明了这种钻井技术是可行性。通过理论研究与模拟计算,证明了半程旋转钻井技术能够实现钻井过程中减摩降扭的要求,能够提高钻井效率,提高大位移井的延伸能力,并节约成本。

关键词： 离合器   设计   分析  

摘要： 湿式多片离合器作为双离合变速器的关键部件,对整车传动效率、换挡品质有着重要的作用,文章阐述了湿式多片离合器设计分析方法,并且结合工程实际,提出简化的摩擦片当量半径和油压推算公式,为工程设计提供了理论依据。

关键词： 机械设计   减速器   齿轮传动设计  

摘要： 齿轮传动是机械传动中最重要的应用最广泛的一种传动形式，对齿轮传动的最基本要求是运转平稳且有足够的承载能力。齿轮传动具有承载能力大，效率高，允许速度高，尺寸紧凑寿命长等特点，因此，机械传动系统中一般首先采用齿轮传动，并且齿轮机构可以用来传递在任意两轴间的运动和动力，是现代机器应用最广泛的一种机械传动机构。本文对其进行优化设计，选择最佳参数，最终达到提高圆柱齿轮减速器承载能力、减轻重量和降低成本的目的。

关键词： 非渐开线齿形   参数化设计   啮合特性   变形函数   刀具  

摘要： 针对航天高过载工况下渐开线齿形谐波传动存在齿根应力集中、啮合区间小、承载能力低等问题,本文提出了一种新齿形,重点对刚、柔轮及其刀具齿形的参数化设计,啮合特性的分析等方面进行了研究。首先,通过刚、柔轮及其刀具齿廓曲线的理论推导,制定新齿形谐波传动设计的技术路线：以圆弧-直线-圆弧作为滚齿刀法面基准齿形,由齿廓法线法求解柔轮齿形,包络法求解刚轮齿形,再利用齿廓法线法由刚轮齿形推导插齿刀的齿廓曲线。在此基础上,基于MatlabUI编写了参数化设计与分析软件,对同时啮合齿对数、啮合侧隙、最大啮入深度以及承载能力、轮齿比压等特性进行了研究,并分析了径向变形系数、变位系数等啮合参数对啮合性能的影响。在共轭齿廓求解的过程中,提出有限元法求取变形函数,并分析其与传统求解选取的余弦函数之间的误差,比较两种方法所求刚轮齿廓的差异。对齿宽方向不同截面的刚轮齿廓形状进行讨论,为加工刚轮时的齿廓修形提供参考。其次,考虑制造方便、批量生产等因素,为减少刀具的数量,对刀具的通用性进行初步研究,分析了由同把刀具加工的不同型号谐波齿轮的啮合特性。最后,结合实验,对比新齿形谐波齿轮减速器和渐开线齿形的工作特性,结果显示新齿形在机械效率、极限承载、扭转刚度等多个方面均优于同种型号的渐开线齿形。

关键词： 湿式摩擦离合器   带排转矩   温度场仿真   CFD仿真  

摘要： 课题来源于中船重工703研究所“柴燃联合动力传动系统仿真分析”科研项目。船舶传动系统中的湿式摩擦离合器作为其关键环节,离合器的工作性能对整个船舶动力系统的安全性与可靠性有至关重要的影响。湿式摩擦离合器正常工作需要向摩擦片间隙供油,起到冷却和润滑的作用,保证离合器正常工作。通过湿式摩擦离合器的工作特点可以看出,带排现象是其本身的固有缺点,只要离合器中滑油膜存在,带排转矩就不可避免,故有必要针对湿式摩擦离合器带排现象进行分析研究。根据湿式摩擦离合器带排研究现状,建立计算模型并分析不同因素对带排转矩的影响。离合器实际工作中温度与半径存在耦合关系,通过温度场仿真将其解耦,最后得出带排转矩改进模型,并通过仿真实验进行验证,主要研究内容如下:首先,通过分析带排研究成果,建立单油膜带排转矩计算模型。对湿式摩擦离合器带排特性与发热特性国内外现状进行概述,为得到更加适用的离合器带排转矩计算模型,需要依据湿式多片摩擦离合器建立摩擦副单油膜几何模型,并基于牛顿内摩擦定律选定微元体建立油膜带排转矩计算模型。其次,通过分析离合器分片间隙,建立摩擦离合器整体带排转矩计算模型。通过连续油膜特性方程推导得出油膜轴向推力远大于轴向摩擦力,理论上认为离合器摩擦片均匀分布,但摩擦片分离实验结果为中间均匀两端略小,中间厚度约为两端厚度的1.2倍,并推导出离合器整体带排转矩计算模型,实际工作中半径与温度存在耦合关系。再次,通过离合器温度场仿真对半径与温度耦合关系进行分析。对湿式摩擦离合器温升原理进行研究,对高速旋转回转体的对流散热问题、平行平板间对流换热问题进行求解,得到离合器不同条件、不同运动状态下的对流换热系数,输入离合器温度场仿真中得到半径与温度的关系,将半径与温度关系解耦后,得到改进后的带排转矩计算模型,并与原带排模型进行对比,更加贴近离合器实际工作情况。最后,对离合器带排现象进行CFD仿真,并将CFD仿真实验与理论模型对比。根据湿式摩擦离合器建立带排转矩CFD仿真模型并进行网格划分,采用RNG k-?模型作为仿真的湍流模型并设置参数,将油膜带在不同条件下的带排转矩计算出来,并对结果进行对比分析,保证了带排计算模型的准确性。最后进行带排扭矩计算软件的开发。

关键词： 模态分析   离合器检测机   有限元动力学  

摘要： 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用.模态是机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型.这些模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析.通过求出了检测机前十阶的模态振型和频率,为实际工作中机器结构免于发生共振提供了理论依据.

关键词： 电动汽车   双离合器   换挡控制   仿真研究  

摘要： 本文主要对新式双离合器换挡运动控制的主要内容——执行机构和控制策略进行分析和研究。首先通过对执行机构工作原理、结构特点的分析研究,完成了对驱动电机、减速器、电动推杆、分离拨叉和分离轴承总成等部分的动力学分析,并建立了相应的数学模型。以数学模型为基础,运用MATLAB/SIMULINK软件建立了执行机构的仿真模型,对PID、模糊控制、模糊自适应PID三种执行机构的控制算法进行分析和研究。最终确定了执行机构设计的合理性和PID算法控制执行机构运动的最佳适应性。分析研究了模糊换挡控制策略的设计思路和具体内容。在整车驱动仿真模型中,通过固定加速踏板开度的起步加速工况和循环测试工况的仿真,验证了模糊控制策略设计的正确性和适应性差、控制不精确的缺点,并根据仿真结果初步分析了模糊控制存在缺陷的原因。针对模糊控制策略存在的缺陷,提出了最优控制策略的设计思路。通过对DCT换挡过程数学模型的建立,明确优化对象。采用Isight优化软件和整车驱动仿真模型的联合试验,对不同工况下的DCT运动过程进行了优化,并根据优化效果设计了最优控制策略。通过不同工况下最优控制策略与模糊控制策略在换挡品质方面对比,验证了最优控制对DCT换挡运动控制的优化效果。证明了相比模糊控制策略,最优控制策略更适应于新式双离合器的运动控制需要。

关键词： 规范操作   启动   电器设备   检查   挡位   仪表   熄灭   电机设备   收音机   离合器   发动机   状态   钥匙   延时   手动   刹车   拉紧   空调   空挡   电源  

摘要： 启动启动前检查电器设备:收音机、空调需要关闭.检查手刹:拧钥匙前,手刹需要在拉紧状态.检查挡位:自动挡挡位停留于P或N挡,踩刹车.手动挡挡位在空挡,左脚踩离合器.启动原则逐级启动.第一下,拧到ACC,接通电源;第二下,拧到ON,接通电器设备,电机设备准备完毕,待仪表灯熄灭;第三下,拧到启动挡,启动车辆;第四下,启动后放回ON,仪表灯延时3秒熄灭说明整个发动机工作正常,可挂挡走车.

关键词： 机械式自动变速器   离合器控制   模糊自适应控制   最佳换挡规律  

摘要： 目前,汽车90%以上的技术革新都与电控有关,提高电控系统的性能是汽车研发的重点。汽车传动系统的性能直接决定汽车的经济性、动力性、可靠性和舒适性。机械式自动变速器AMT起步控制和换挡控制不但要求平稳无冲击、降低离合器磨损,又要充分体现驾驶员的意图。因此,离合器控制问题具有非线性动态、时变、强耦合和难以建模的特征。本文针对AMT汽车在起步和换挡中离合器控制不精确,易导致离合器磨损严重,车辆产生较大冲击等关键问题展开。以AMT离合器为研究对象,以提高起步和换挡品质为目标,设计相关控制策略;将控制器分为决策层控制器和执行层控制器,决策层控制器采用智能控制技术,通过对驾驶员意图、车辆运行状态以及车辆行驶环境进行辨识,根据控制策略确定执行机构的控制方案;执行层控制器采用电机驱动执行机构,快速准确完成控制动作;研究了起步过程中离合器自动接合的控制原理,为了实现离合器“快、慢、快”的接合规律,提出了一种模糊自适应控制方法,先采用模糊控制对含有不确定参数的离合器控制问题进行具体分析,再采用自适应控制理论以输入参数为控制对象,对模糊控制规则进行修正;建立了ADAMS软件与MATLAB/Simulink软件联合控制的仿真模型,将所提出的离合器模糊自适应控制策略与原有的模糊控制策略进行对比分析,进行了有效性和可行性验证。换挡控制也是AMT汽车控制的另一个重要方面,本文分析了最佳换挡规律的特点,研究了提高换挡品质的离合器模糊自校正PID的控制方法;建立了AMT汽车换挡过程的模型,包括换挡规律模块、行驶环境模块、驾驶员意图模块和目标档位综合判定模块;通过ADAMS软件与MATLAB/Simulink软件的联合仿真来验证最佳动力性换挡规律和最佳经济性换挡规律下离合器控制策略的控制效果。

关键词： TBM   液粘调速离合器   油膜承载力   油膜均匀性   飞轮转动惯量   脱困性能   Fluent仿真   AMESim仿真  

摘要： 全断面掘进装备(Tunnel Boring Machine,简称TBM)是集机、电、液压、传感、信息技术于一体的隧道施工成套装备,它主要由推进系统、刀盘系统、支撑换步机构、辅助支护设备、液压系统、电气系统、导向系统、后配套系统及辅助设备等组成。TBM在掘进过程中由于围岩特性变化等原因常常发生被困事故,严重影响了施工进度,耗费大量的人力物力。如果驱动机构能提供足够大的脱困扭矩,使得TBM在围岩破碎工况发生前快速通过高危区,可以大大的提高施工效率,故有必要对刀盘驱动系统的脱困能力提升展开研究。本文设计了变频电机、飞轮与液粘调速离合器(HVC)协同控制的新型驱动方案,可以在不增加TBM刀盘驱动系统装机功率的前提下提高脱困扭矩,改善驱动性能,提高能量使用效率。其关键点及难点就在于液粘调速离合器的有效使用及合理控制,因此,研究液粘调速离合器,揭示粘性传动机理,提高其扭矩传递能力,在此基础上建立刀盘脱困的协同控制方法,是研究TBM刀盘脱困技术的两个问题。本文的主要研究内容如下：第一章阐述了TBM脱困技术的课题背景和研究意义,对已有的刀盘驱动技术进行了介绍,并设计了新型的刀盘驱动方案。由于该方案中,液粘调速离合器起了非常重要的作用,故对其发展及相关技术也进行了调查研究,总结了液粘调速离合器及其摩擦副流场、起动接合控制的研究现状,分析了前人研究的不足之处及本研究的必要性,最后对本论文的主要研究内容进行了介绍。第二章主要是进行液粘调速离合器的基础研究,对其工作原理进行了说明,对离合器油膜受力情况,尤其是油膜承载力进行了详细的推导。之所以花了很大的篇幅进行液粘调速离合器油膜的受力分析,是因为其受力情况直接决定了油膜厚度值和离合器传递的扭矩值,这为第四章对TBM脱困的性能分析以及AMESim仿真模型的搭建等建立了基础。第三章对液粘调速离合器油膜厚度的分布进行了分析。通过分析发现,传统结构的液粘调速离合器油膜厚度分布不均,这会导致离合器工作过程中产生摩擦副偏磨现象,降低传递的扭矩值,减少离合器的工作寿命。由于在原结构的基础上很难对此做出较好的改进,故对传统的液粘调速离合器结构进行了优化设计,并从理论和仿真两个角度将改进前与改进后的离合器油膜厚度分布均匀性、传递扭矩的能力进行了对比。第四章主要是利用AMESim软件搭建基于电机、液粘调速离合器、负载模型的TBM能量传递模型,成功得实现了装机功率不变情况下的TBM刀盘脱困,验证了新型TBM驱动方案可行性及功率密度高、脱困能力强、冲击小的特点。具体研究内容主要包括对各个能量传递元件进行建模,并引入冲击度的概念对离合器接合效果定量计算,研究了不同飞轮转动惯量下,不同油膜厚度变化下的离合器传递扭矩、飞轮、负载转速变化及冲击度大小,并设计了溢流阀压力曲线,在负载扭矩2倍于电机最大扭矩的情况下,成功的实现了脱困。脱困过程,离合器传递扭矩高于负载扭矩的时间长达71.7s,效果显著。第五章对TBM模拟脱困试验台的组成以及各个部分进行了选型设计,主要包括试验台驱动、加载装置的选型、液粘调速离合器结构设计及液压系统设计以及电控系统的软硬件设计。除此之外,对可开展的试验进行了详细的介绍,并对具体的试验方法进行了阐述。第六章,对全文的工作进行了总结,并对下一步的工作进行了展望。