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关键词： 电磁风扇离合器   振动问题   参数化   优化设计   系统参数匹配  

摘要： 本文收集国内外相关文献资料,了解风扇离合器发展现状及未来研究动态,根据企业的设计要求,进行了面向振动问题的电磁风扇离合器设计研究。课题结合实际项目进行研究,符合我国当前汽车节能产品现实需要和发展需求,具有很好的理论意义和现实意义。首先分析了电磁风扇离合器的工作原理和结构特点,主要介绍这种产品的三种工作模式:非工作模式、低速工作模式和高速工作模式,并对电磁风扇离合器和由企业提供的柔性法兰盘原结构和备选结构进行分析。然后根据产品具体的振动特征,提出了课题研究的总体设计方案。接着研究电磁风扇离合器系统振动过大问题,建立了结构的动力学模型。利用振动理论对动力学模型进行分析,建立结构的振动微分方程。然后建立结构的有限元分析模型,对其进行仿真分析,计算结构的弯曲、扭转、径向和轴向固有频率,找出引起结构振动过大的原因。同时对柔性法兰盘备选结构进行振动试算分析,结果表明,备选结构满足工作要求,但目前难以量产。按企业要求,本文提出了柔性法兰盘原结构的改进设计方案,解决结构的振动问题。为避免改进方案的弊端,提出法兰盘参数优化设计方案,对法兰盘进行优化设计。主要内容包括参数化模型的建立、优化设计模型的分析和优化设计的实现。该设计方案不仅在理论上解决了产品结构的共振问题,还通过了实际试验台架的振动试验验证,研究很成功。此外,研究使得法兰盘的质量降低21.92%,取得较好的轻量化效果。最后课题研究从系统全局出发,提出电磁风扇离合器系统参数匹配设计方案。引入参数灵敏度分析技术研究产品的结构参数对系统弯曲固有频率的影响情况,得出频率灵敏度分析曲线和曲面。分别对灵敏度曲线和曲面进行分析,选出有效的参数因子对系统进行参数匹配设计研究。研究结果表明,这种设计方案更好地协调了结构的性能矛盾,使得结构的综合性能更加合理。文章所做的研究解决了企业产品的实际问题,提出的结构优化设计和参数匹配设计方案先进有效,能为风扇离合器同类产品的研究开发提供很好的参考,对国内工业产品结构设计水平的提高有重要意义。

关键词： 行星式变速箱   超越离合器   有限元分析   优化设计方法   可靠性实验  

摘要： 随着现代科技的高速发展,对工程机械产品的可靠性和耐久性要求也越来越高。在我国常见的装载机通常装配的是双涡轮行星式变速箱,其主要通过超越离合器与液力变矩器配合工作。因此,装配行星式变速箱超越离合器的装载机具有通过性强的特点,能够根据工况条件自动调节输出扭矩以适应阻力变化,从而完成装载作业。装载机行星式变速箱上广泛装配的超越离合器主要用于整合液力变矩器Ⅰ、Ⅱ级涡轮的动力,传递到变速箱相应挡位上,从而实现高速轻载,低速重载的自动切换。行星式变速箱上广泛装配的超越离合器普遍带有隔离环,滚柱在楔紧和脱开过程中会出现受力不均,使隔离环产生磨损,甚至断裂。此结构超越离合器无故障使用周期短,大约在2000小时。本文研究的超越离合器取消了隔离环,每个滚柱单独受力,受力均匀,避免了由于隔离环加工误差造成的分度不均,从而导致每个滚柱的受力不均。为了提高装载机行星式变速箱产品的可靠性和耐久性,本文中针对3吨装载机的行星式变速箱超越离合器,通过理论推导、ANSYS Workbench有限元仿真分析、优化设计和实验研究分析相结合,验证了优化后超越离合器结构的可靠性,为超越离合器优化设计以及避免早期失效提供了参考,同时也为同类型产品的优化设计以及实验研究提供了一种研究方法。本文主要研究内容概括如下:(1)行星式变速箱超越离合器结构特性分析,应用Hertz接触理论和ANSYS Workbench有限元分析软件,对楔合状态下的超越离合器滚柱进行接触应力分析。(2)行星式变速箱超越离合器片弹簧的结构特性分析,运用应变能理论、能量法和微积分原理对片弹簧的刚度和应力进行理论分析。通过片弹簧实测数据对理论分析准确性进行验证。使用ANSYS Workbench有限元分析软件对片弹簧进行静应力分析和疲劳寿命分析。(3)行星式变速箱超越离合器结构优化设计,根据优化设计理论,运用MATLAB数值分析功能对超越离合器结构进行优化。(4)行星式变速箱超越离合器实验分析,通过片弹簧的疲劳寿命实验、行星式变速箱超越离合器性能实验和行星式变速箱超越离合器可靠性台架实验,分析验证了理论与仿真的准确性,证实了理论、仿真和实验具有一致性。

关键词： 露天挖掘机   齿轮失效   统计分析   预防措施  

摘要： 为了尽量减少露天挖掘机机电故障率与提高其运行效率,对东北某露天煤矿挖掘机齿轮失效进行了统计分析,得出了齿面点蚀与齿轮磨损是挖掘机齿轮失效的主要形式。对4种齿轮失效形式的具体原因进行了分析,在此基础上提出了关于配件采购、保养维护、油液监测等一系列的预防措施,对于改善露天挖掘机运行效率具有显著实践意义。

关键词： CLUTCHES (Machinery)   MECHANICAL wear   NUMERICAL analysis   EXPERIMENTAL design   MATHEMATICAL models   FRICTION materials  

摘要： Mathematical modeling, theoretical/numerical analysis, and experimental verification of wear processes occurring on the contact surface of friction linings of a mechanical friction clutch are studied. In contrast to many earlier papers we take into consideration wear properties and flexibility of friction materials being in friction contact. During mathematical modeling and numerical simulations we consider a general nonlinear differential model of wear (differential wear model) and a model of wear in the integral form (integral wear model). Equations governing contact pressure and wear distributions of individual friction linings, decrease of distance between clutch shields, and friction torque transmitted by the clutch are derived and compared with experimental data. Both analytical and numerical analyses are carried out with the qualitative and quantitative theories of differential and integral equations, including the Laplace transform approach to ODEs. We show that theoretical results and numerical simulations agree with the experimental data. Finally, a numerical analysis of the proposed mathematical models was carried out in a wider range of parameters of the considered system.

关键词： 线齿轮   变传动比   柔顺机构   步行机器人  

摘要： 本文研究一种新型的微小步行机器人的设计理论及其基本组成机构,该步行机器人的机械系统由传动机构和步行机构组成。传动机构来源于本课题组多年来研究的线齿轮,以前也称空间曲线啮合轮,它是基于空间共轭曲线啮合原理的新型齿轮,具有尺寸小、传动比大的特点。步行机构用柔顺机构设计,实现仿生的脚部运动轨迹。本文工作主要包括以下三方面:1.推导了变传动比线齿轮的设计公式。在尺度受限的微小机械装置中,有时有周期性变传动比的传动要求,这难以用控制的方式实现,而传统非圆齿轮又不适用于微小尺度。本文以陈扬枝教授团队所研发的线齿轮理论为基础,推导出具周期性变传动比的线齿轮副的设计公式,并进行建模加工和实验,结果证明,按本文建立的公式所设计和研制的变速比线齿轮副,在一个周期内实现两个或以上的传动比是可行的,各传动比之间也能平稳过渡。2.设计了一种基于柔顺机构的微小步行机器人的步行机构。本文先从传统机械入手,尝试设计出满足运动需求的刚体机构,发现结果不理想或者太复杂,于是从柔顺机构简洁的特性入手,设计出大致满足动作需要的机构,并用伪刚体模型法将其简化,进行分析计算,确定参数,然后建模仿真。该柔顺步行机构通过变形来实现仿生的步行轨迹,所需零件极少,加工装配简单,适用于中小型或微型机器人,适用于二足或多足机器人。并且该柔顺机构被设计成有双稳态特性,有“开启”和“收纳”两种特性,以便携带。3.基于变传动比线齿轮传动的柔顺步行机器人的系统设计。自然界动物的行走步态有一定规律,用机构模仿它们的步态往往不易,特别是在机构输出速度控制上,它们的动作往往有急回运动特性。本文首先尝试了在等传动比情况下设计步行机器人,结果机构很复杂,不易微小化;然后用变传动比线齿轮代替传统等传动比齿轮,机构明显简化,易于微小化;最后用柔顺机构代替了传统刚体步行机构,结合变传动比线齿轮,使步行机器人整个系统的机构大幅简化。

关键词： 农业拖拉机   电液控制   按钮   湿式   离合器   动力输出轴   山东时风  

摘要： 时风SF1604型拖拉机时风SF1604型拖拉机作业效率:1.33hm2/h;油耗柴油:15.75kg/hm2。该产品为农业拖拉机,四轮驱动。主离合器为干式、单片、单作用型,动力输出离合器为多片湿式,按钮式电液控制。全独立式后置动力输出轴、侧置操纵、压力润滑。变速箱内置式逆行器(专利技术),四轮制动(专利技术),可选装爬行器与超速挡,32F+32R挡位,主变速用同步器换挡。前驱分动箱

关键词： 双作用电磁离合器   电磁-热-力耦合   有限元   仿真  

摘要： 电磁离合器是机械产品中一种很常见的轴系传动部件,其应用范围涉及到工业领域的各个角落。随着第三代稀土永磁材料特别是Nd-Fe-B永磁材料的发现,永磁-电磁离合器的研究和应用得到速度发展。双作用电磁离合器是基于永磁-电磁结构,为应对在某些机械装置中需要双向扭矩传递的场合进一步发展而来的,使机器结构更为紧凑和灵巧。国内对双作用电磁离合器的基础研究较少,未能掌握其部分关键技术。在实际应用中,双作用电磁离合器相关产品存在离合不彻底、故障频繁、寿命短等缺陷。 双作用电磁离合器采用电磁-永磁结构,与传统电磁离合器相比结构更加复杂,造成其失效的原因也很多,且各个因素之间互相影响,因此有必要从多学科、多角度针对双作用电磁离合器进行仿真和分析。 本文首先阐述了双作用电磁离合器的工作原理和性能特点,提出了研究双作用离合器应用中失效机制的分析思路。运用Maxwell软件对电磁力、涡流感应热等重要影响因素进行了仿真分析,依托Workbench平台将涡流感应热耦合到温度场分析模块,得到离合器摩擦副-Ⅱ端的温度分布。同时将分析得到的温度结果与其他机械载荷作为已知载荷,在力学分析模块对摩擦副-Ⅱ零部件进行仿真分析,得到摩擦片及副从动盘的热应力分布。最后对离合器关键部件中心轴进行静力学分析,并针对剩磁、热变形、中心轴变形等问题提出了解决双作用电磁离合器失效问题的方法。从电磁-热-固耦合角度对双作用电磁离合器进行研究较单因素分析更为准确和全面,同时可以进一步总结和完善解决永磁-电磁类结构中问题的基本理论和基本方法,这也将促进永磁技术在其它科技领域的应用。

关键词： 起步抖动   离合器接合模型   摩擦模型   影响分析   整车试验  

摘要： 汽车在起步的过程中,随着离合器的逐步接合,会产生一种低频的抖动现象,表现形式为车身的前后振动,而实际是由于离合器接合过程中的滑磨阶段产生的振动,这种抖动严重影响着车辆驾乘人员的舒适性。针对汽车起步抖动问题,本文进行了理论研究和试验分析。首先,建立了经典的皮带摩擦模型,考虑到质量块与皮带间摩擦特性,研究了摩擦特性对于系统自激振动的影响,计算表明,摩擦系数负梯度会引起质量块的自激振动;另外,考虑到质量块上压紧力的波动,研究表明,当压紧力波动频率和系统固有频率接近时,质量块发生共振,并且压紧力波动的幅值越大,质量块的振动也越大。通过皮带摩擦模型说明了摩擦系数负梯度引起的自激振动以及摩擦表面压紧力波动引起的共振是起步抖动的两大起因。其次,建立了离合器接合过程中的车辆传动系统动力学模型,考虑到离合器接合过程中主、从动盘间存在的干摩擦,建立了Karnopp和双曲正切摩擦模型,利用这两种摩擦模型分别对离合器接合过程中的主、从动盘动态响应进行了计算,并对比分析了两种摩擦模型计算的动态响应。此外,利用建立的模型,计算分析了离合器的转动惯量、扭转刚度、阻尼、摩擦特性以及波形片轴向刚度等参数对离合器接合过程中从动盘角速度振动频率和幅值的影响。最后,针对两款车型存在的起步抖动问题,根据理论计算得到的离合器从动盘扭转减振器刚度和波形片轴向刚度对离合器接合抖动的影响关系,分别对这两款车的离合器从动盘扭转减振器扭转刚度和从动盘波形片轴向刚度进行改进,改进以后进行了起步抖动整车试验,试验结果表明,离合器参数调整后的两款车辆起步抖动现象都有了明显的改善。

关键词： 减速器   传动   设计  

摘要： 齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互咬合传递动力的机械传动。齿轮传动的类型很多，按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。根据齿轮的工作条件，可分为：半开式齿轮传动、开式齿轮传动、闭式齿轮传动。

关键词： 湿式离合器   液压系统   仿真分析   试验分析  

摘要： 目前装有AMT的商用车上使用的都是干式摩擦离合器，而湿式离合器相对干式离合器具有散热性好、接合平顺柔和、冲击小等优点。因此，用湿式离合器取代装有AMT的商用车上的干式离合器具有一定的实际意义，湿式离合器的接合与分离可实现汽车动力的中断与传递，而湿式离合器的接合与分离是通过液压系统及其控制器实现的，湿式离合器液压系统特性直接影响其湿式离合器的控制效果。 本文以“湿式离合器技术开发”项目为依托，对湿式离合器液压系统特性进行了深入的研究，内容总结如下： （1）对湿式离合器液压系统的组成元件液压泵、蓄能器、电机、单向阀、溢流阀及比例压力电磁阀等进行了特性分析，为液压系统的整体建模仿真分析奠定基础;（2）在对湿式离合器液压系统模型原理及模型参数进行分析的基础上，对湿式离合器液压系统特性进行了仿真与分析;（3）建立了包含湿式离合器在内的整车传动系统模型，通过AMESim与Simulink的联合仿真功能，将湿式离合器液压系统模型与整车传动系统模型连接到一起，建立湿式离合器液压系统对湿式离合器接合过程的影响的仿真模型，分析液压系统对湿式离合器接合过程的影响;（4）对湿式离合器液压系统进行了试验分析，验证了该题研究的液压系统对AMT商用车湿式离合器的适用性，同时验证了仿真模型的有效性。 本文对湿式离合器液压系统特性的仿真研究，对提高湿式离合器控制效果及湿式离合器在AMT商用车上的应用，具有一定的理论与实际意义。