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关键词： gear rattle   power-split hybrid transmission   non-linear dynamics   planetary gear set   noise and vibration  

摘要： Experimental and numerical analyses are carried out for the investigation of the gear rattle issue appearing in a novel power-split hybrid transmission. The gear rattle in the transmission takes place mainly owing to engine excitations, unloaded gear pairs and gear backlashes. For the analysis of gear rattle phenomena, a non-linear dynamics model is established for the power-split hybrid driveline, and also acoustic measurements for the gear rattle in the hybrid vehicle are performed in a semi-anechoic chamber equipped with a single-axle dynamometer. It is clearly demonstrated by test results that the gear rattle occurs when electric machines are idly operated. Numerical analyses are further undertaken according to the non-linear dynamics model, and noise sources of the gear rattle of this hybrid transmission are identified with simulation results. By optimisation of the hybrid vehicle control strategies, the rattle noise is obviously reduced and the vehicle comfort is improved as well.

关键词： 节曲线   非圆面齿轮   变传动比   限滑差速器  

摘要： 提出一种新型变传动比限滑差速器,能够改善于非圆锥齿轮副限滑差速器中存在的部分缺陷,研究其行星齿轮和半轴齿轮节曲线的设计方法.在分析面齿轮副传动原理基础上,建立正交非圆面齿轮副传动模型,推导行星齿轮和半轴齿轮节曲线方程,给出节曲线的设计方法,并以一种一字轴式变传动比限滑差速器行星齿轮与半轴齿轮的节曲线设计为例,验证节曲线设计方法的可行性.

关键词： 弧面分度凸轮机构   可靠性   可靠性灵敏度   稳健设计   公差分配  

摘要： 弧面分度凸轮机构是可实现高速间歇分度运动的精密机构,由于具有分度精度高、传动平稳、定位精准、结构紧凑、承载能力大等优点,被广泛运用于各种自动、半自动设备中。但是由于在机构里存在着各种不确定性因素,导致弧面分度凸轮机构的运动精度降低,为此,本文针对弧面分度凸轮机构的运动精度可靠性及其概率设计展开研究,以弧面凸轮的廓面方程为基础,建立机构的运动误差模型,对弧面分度凸轮机构开展可靠性与可靠性灵敏度分析,并基于可靠性灵敏度分析,对机构进行概率设计。具体内容如下:1、根据弧面凸轮的加工分析以及空间啮合理论,对弧面凸轮的实际廓面方程进行推导,再采用微分法对所求廓面方程进行全微分求得机构的运动误差模型及各误差传递系数,并以求得的误差模型为基础,采用蒙特卡洛抽样,对机构运动误差的概率分布情况进行分析,结果表明,当弧面分度凸轮机构各尺寸参数变量服从正态分布时,机构运动输出误差也服从正态分布。2、在考虑各不确定性因素对机构运动精度的影响下,分别采用一次二阶矩方法和包络法对机构运动的点可靠性和区间可靠性进行分析。通过数值实例求得机构运动精度失效概率曲线。其中,点可靠性对应的失效概率曲线反映了机构在运动过程中不同时刻失效概率的变化情况,区间可靠性对应的失效概率曲线表征机构在不同运动区间上失效概率的变化情况。比较两种可靠性分析方法,机构的区间可靠性分析更能准确地反映机构在整个运动行程上实现期望预定规律的精度的高低,其结果更加符合实际情况。3、通过机构的可靠性灵敏度分析,可以了解到机构运动精度对各误差要素的敏感程度,数值实例表明,弧面凸轮与分度盘安装的轴交角误差对机构运动可靠性影响最大,因此,为了使机构运动具有足够的可靠性,应加强对弧面凸轮与分度盘的轴交角误差的控制。开展了基于可靠性灵敏度的稳健设计,以可靠性灵敏度最小作为目标函数进行优化,优化的结果降低了机构的运动精度可靠度对各随机变量标准差的变化的敏感程度,同时提高了机构的运动精度可靠度;在此优化结果的基础上,基于加工成本——公差模型,建立以制造成本为目标的公差分配优化数学模型,优化结果表明,适当地改变弧面分度凸轮机构各尺寸参数的公差,可降低机构的制造成本,同时也能保证机构具有一定的可靠度。

关键词： Ravigneaux式自动变速器   传动比   杠杆法   平面性验证   挡位设计  

摘要： 行星齿轮传动机构具有结构紧凑、传递功率大等优点,被广泛应用于汽车变速器领域。随着技术的不断进步,汽车自动变速器向着多挡化、小型轻量化方向发展,Ravigneaux(拉维娜)式行星齿轮传动机构作为汽车自动变速器经典机构之一,在实现这两项指标方面具有显著优势。但是我国自动变速器的研究起步晚、基础差,对于拉维娜式行星齿轮传动机构的研发进展缓慢,尤其在构型综合和挡位排布方面一直没有找到有效的解决方案,因此针对拉维娜式行星齿轮传动机构提出系统化的设计理论具有重要意义。本文基于齿轮规范拓扑图,旨在提出一种针对拉维娜式行星齿轮传动机构的综合方法和挡位排布方法,并对新机构进行工作性能指标评估,从而建立起完整的拉维娜式行星齿轮机构的系统化的设计理论。首先,基于齿轮运动链拓扑图图谱库,针对共轴构件数从4到6的构型,提出“拓扑图筛选原则”、“齿轮功能图转化原则”,由此得到共轴构件数从4到6的拉维娜式行星齿轮传动机构。在此基础上,对拉维娜式行星齿轮机构齿轮规范拓扑图结构特征进行总结,提出了针对多共轴构件的拉维娜式行星齿轮传动机构的规范拓扑图综合方法,并通过图谱库对所得结果进行验证。其次,根据拉维娜式行星齿轮传动机构的特点提出了设计要求,并利用杠杆法对共轴构件数从4到6的构型进行排挡方案分析,针对共轴构件为6的机构进行挡位合成,提出了新机构,通过平面图形法对换挡方案进行干涉性检验。最后,针对提出的新机构,进行性能指标评估,包括不同挡位的传动比、传动比阶跃、各个构件转速分析,以及效率的分析。同时借助MATLAB软件对该机构的参数进行了数值算例分析,并与经典机构进行了比较,证明了新机构的可应用性,进而验证本文所提的综合方法的可行性。

关键词： 管磨机   边缘传动   齿轮   振动原因  

摘要： 管磨机是选矿、发电、化工和硅酸盐等重工业部门广泛采用的粉磨机械,更是水泥工厂的主要机械设备之一.主要从设计、制造、安装和使用等方面全面分析了管磨机边缘传动齿轮振动产生的原因,同时阐述了振动的预防控制阶段和控制方法,得出了从多方面分析才能对管磨机边缘传动齿轮振动原因作出正确判断的结论.

关键词： 传动比   课题   速比   轮系   齿轮传动  

摘要： "轮系传动比"是电工类、机械类学科必学的课题。汽车变速箱,钟表的内部,车床、铣床的变速机构等应用的都是轮系的相关知识。因此,笔者就"轮系传动比"这个课题,谈谈在教学中的一些感触。一、打牢机械基础知识学习轮系传动比的机械基础知识包括机器及机构的相关知识,运动副与机构简图分析,轴、轴承及键的机构功用,齿轮传动的分类及应用,轮系的概念与传动比。本课题需要掌握的内容为汽车与变速箱、齿轮副与变速箱轮系机构简图,变速器内轴、轴

关键词： 拖拉机   线控液压转向系统   理想角传动比   双通道   模糊PID  

摘要： 转向系统决定了车辆的行驶方向,是影响车辆行驶性、稳定性和安全性的重要因素之一。目前拖拉机多采用全液压转向系统,全液压转向系统能减轻驾驶员负担,但是没有路感,驾驶员不能通过转向阻力感受路面信息,同时在不转向时,液压油也不断地被泵入转向器再流回油箱,能量损耗很大。但是由于拖拉机需要的动力大,成本控制得较低,因此先进的转向技术都没有在拖拉机上得到应用。然而,随着国内农业形势的改变,人们对拖拉机的舒适性、操稳性、安全性能要求的提高,加之电子技术成本的降低以及电液一体化的发展,液压转向技术和线控转向技术得到融合,发展了以电子控制技术为核心的线控液压转向技术。此转向系统具备线控转向系统所有优点和液压转向系统动力大的优点,被广泛运用于农业车辆和工程车辆。本文主要研究线控液压转向系统在拖拉机上的应用,并且根据线控液压转向系统角传动比可调的特点和电子控制技术的优点,对拖拉机在道路行驶时的理想角传动比以及转向系统的控制策略进行研究。本文主要完成了以下任务:(1)拖拉机人—机—地闭环系统的建立。减轻驾驶员的负担是本文研究的目的之一,因此建立了包括驾驶员在内的人—机—地闭环系统,并获取状态方程。同时验证了所建闭环系统的正确性。(2)横摆角速度增益值的优化。本文采用了定横摆角速度增益值不变的方法获取理想角传动比,而横摆角速度增益值常常依据经验取值,很难适应不同的车辆和工况,因此本文采用智能的方法对横摆角速度增益值进行优化。由于拖拉机在作业时常常需要转移工作地点,在道路上行驶,速度相对较高,有必要考虑拖拉机的操纵稳定性,因此本文以拖拉机道路行驶时的操稳性评价指标为目标函数,基于遗传算法对横摆角速度增益值进行优化。最终获取理想角传动比与方向盘转角、速度的脉谱图。(3)提出双通道模糊PID控制策略。针对单活塞杆液压缸的不对称性,提出双通道模糊PID控制的方法,基于Simulink/Simhydraulic建立系统的物理模型,完成正弦跟随、角脉冲响应和随机跟随仿真试验,分析线控液压转向系统在不同的控制方法下的转向效果,最终验证了双通道模糊PID控制方法高精度、快响应,并且能够弥补液压缸不对称性的影响。(4)完成台架试验。在已有的线控液压转向控制台架上完成正弦跟随、阶跃响应和随机转向试验,对比分析不同控制方法对转向精度的影响,从而验证双通道模糊PID控制方法的优越性。(5)完成样机的改装与试验。基于沃得854拖拉机型,对转向系统进行改装。针对改装后的液压油路,设计阀座,将所有的液压元件装在阀座上组成液压总成以减小能量损耗,并且与原转向系统并联。选取蛇形、稳态回转、角脉冲三种经典工况,在田间完成试验,包括翻耕前和翻耕后两种路面。对比分析不同控制方法的试验结果,进一步验证了双通道模糊PID控制策略不仅能够提高控制精度,同时能够弥补单活塞杆液压缸的不对称性。(6)总结与展望。总结本文的研究工作,归纳本文的创新点,展望相关领域技术的研究与发展。

关键词： 车辆工程   线控转向系统   转向传动比设计   驾驶模拟器   硬件在环试验  

摘要： 随着电子信息技术的高速发展,线控技术已经被很多研究机构和汽车厂家运用到了汽车控制结构上。汽车线控技术使转向系统中取缔了液压、机械控制装置等部件,从而节省了车内空间,降低了整车质量。除此之外,由于线控系统控制算法的灵活性和多样性以及其系统参数可调的特性,相比于传统机械转向系统,线控转向汽车的动力学控制具有更大的发展空间和更光明的前景,线控转向已成为国内外研究热点。线控转向技术(Steer-by-Wire,SBW)的应用使得汽车可以突破传统的方向盘控制形式。在新型转向操纵形式中,操纵杆线控转向的优势有其不可替代性,它不仅适用于残疾驾驶者使用,同时操纵杆线控转向使转向系统的安装更随意,也提高了车内空间利用率,又可解决汽车转向时“轻”与“灵”的矛盾。如何通过合理的设计角传动比保证车辆良好的操纵稳定性是本文研究的主要内容之一。同时考虑到SBW系统具有可变传动比的独特特性,本文利用这一特性,在对操纵杆SBW系统转向行为进行辨识基础上,进行了满足不同驾驶员转向行为特性的针对性变角传动比设计,从而实现驾驶员个性化转向。本文结合国家自然科学基金项目“线控转向系统操纵杆及其双向控制方法研究”(编号:51105165),“基于驾驶员特性的新型线控转向系统控制机理和评价方法”(编号:51575223),针对操纵杆新型线控转向系统进行了针对不同转向行为特征的变角传动比控制策略的设计。本文主要进行了以下研究工作:(1)搭建驾驶模拟器为了采集并分析驾驶员的转向特性,大量实验必不可少。因为实车实验中可调参数有限,同时能够实现的工况也不够丰富,所以,本文选择灵活性和丰富性更强的搭建驾驶模拟器试验,完成转向行为辨识及分类所需的数据采集。本文首先提出驾驶模拟器的组成结构和工作原理。随后,本文介绍了驾驶模拟器主体、模拟器操控台等重要组成部分。(2)对驾驶员转向行为特性进行分类本文选用K-means算法对驾驶员行为特性进行分类;利用已搭建的驾驶模拟器,选择Car Sim中的各种转向试验工况,采集25名驾驶员的转向实验数据;在已有研究的基础上,选取并采集能够表征驾驶员转向行为特性的参数,建立参数数据库;利用K-means算法实现特征参数的聚类,进而将驾驶员的转向行为分为谨慎型、较为谨慎型、较为激进型和激进型四种类型。(3)针对性变角传动比设计本文在对驾驶员转向行为辨识分类的基础上,针对谨慎型、较为谨慎型、较为激进型和激进型四类转向行为分别进行变角传动比设计,以满足不同驾驶习惯的个性化需求。在操纵杆较小的摆角范围内,设计四种驾驶模式下最合适的变横摆角速度增益策略。(4)仿真和实验验证在完成针对驾驶员转向行为特性的变角传动比设计的基础上,首先对此控制策略进行Car Sim和Simulink联合仿真。在此之后,利用硬件d SPACE1103和Car Sim、Simulink两个软件进行硬件在环实验,并且利用Car Sim RT完成实时仿真。针对仿真和实验结果进行分析,从而评价本文所设计的变角传动比控制策略。

关键词： 电动轿车   线控自动变速器   遗传算法   换挡控制  

摘要： 随着当前燃油汽车的增长造成了能源消耗、环境污染、温室效应等一系列的问题,而纯电动轿车具有:能源清洁、零排放、低噪声等优势,使得其发展成为当前汽车行业发展的方向。线控自动变速器(Automatic Transmission-By-Wire,TBW)具有结构简单、稳定性高、响应速度快和控制精度高等优点,应用于电动轿车可降低对驱动电机的性能要求,并提高了动力性和续驶里程,具有实际应用意义。本文以电动轿车三挡线控自动变速器为研究对象,主要研究内容如下:首先,分析了线控自动变速器的工作原理,设计了其结构方案,详细研究了这种新型三挡变速系统的特性及优点,基于奇瑞汽车公司旗下某款电动汽车整车参数要求,对三挡线控自动变速器进行了设计和匹配。其次,使用MATLAB/Simulink仿真软件建立了三挡线控自动变速器的电动轿车整车模型,主要包括:道路工况模型、驾驶员模型、电机模型、线控自动变速器模型、车辆动力学模型和电池模型。为后续线控自动变速器控制策略建立奠定了基础。然后,分析了传动系速比对整车性能影响,并建立动力性和续驶里程双目标函数,以传动比为约束变量,通过GA算法进行了仿真分析,获得了传动系优化后速比。利用本文搭建的MATLAB整车模型,仿真分析,比较前后优化速比对动力性和续驶里程的变化关系,为保证模型的准确性,最后通过汽车专用开发软件(AVL＿Cruise)进行了仿真验证。最后,基于行驶车速和加速踏板开度,制定了双参数换挡规律,建立了线控自动变速系统动力学模型,并对换挡过程进行分析,提出了基于换挡控制电流的模糊控制方法,通过PI算法对驱动电机与线控电磁离合器的协调控制,共同完成换挡操作;仿真结果表明:提出的换挡协调控制策略能够满足冲击度和滑磨功的性能要求,验证了驾驶员换挡意图和挡位间的切换满足换挡品质的要求。