基于载荷谱分析的轮式装载机动力传动系疲劳寿命预测与优化设计研究
发布时间：2021-02-19 12:38
随着我国经济建设的发展,轮式装载机在建筑施工、矿山开采和农田水利等项目发挥着重要的作用。轮式装载机的动力传动系统决定了车辆的牵引性能、作业性能和经济性能,动力传动系统部件的疲劳寿命预测及参数的优化设计研究有着重要的意义。本文系统地开展轮式装载机动力传动系载荷谱采集、信号处理与分析、数值统计与建模等工作,主要研究内容总结如下:第一,规划载荷谱的测试方案。针对轮式装载机动力传动系统的结构特点,从典型工况、作业方式和试验样机的选择上规划具体测试方案,从测试仪器选择、传感器选型、测点布置等方面搭建测试系统;第二,智能识别划分“铲掘段-行走段”。针对疲劳载荷谱编制时作业段手工划分的精度低且耗时长的缺点,在综合异常峰值点剔除、小波滤波等去噪方法的基础上,通过迭代滑动平均滤波、求时域波形的斜率来寻找压力信号的极值点和关键点,划分传动轴扭矩信号为“铲掘段-行走段”;第三,动力传动系疲劳载荷谱的编制。通过雨流计数、确定概率分布函数、频次外推、幅值分级、计算波动中心等流程编制程序加载谱,结合有限元分析得到的应力应变结果,根据Miner准则进行传动轴疲劳寿命预估;第四,动力传动系参数的优化设计。结合作业周期...
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题的背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 工业大数据的研究现状
1.2.2 疲劳寿命预测技术的研究现状
1.2.3 优化设计技术的研究现状
1.3 研究内容
第二章 动力传动系载荷谱分析平台的总体设计
2.1 轮式装载机的动力传动系统
2.1.1 动力传动系统
2.1.2 典型工况
2.1.3 作业方式
2.1.4 试验样机
2.2 动力传动系载荷谱分析平台
2.2.1 载荷谱分析平台的测试框架
2.2.2 载荷谱分析平台的数据建模框架
2.3 本章小结
第三章 动力传动系部件的疲劳寿命预测
3.1 载荷信号的预处理
3.1.1 异常峰值点的剔除
3.1.2 滑动平均滤波
3.1.3 小波滤波
3.2 载荷谱作业段的识别
3.2.1 载荷谱作业段的合并
3.2.2 载荷谱作业段的识别
3.3 传动轴载荷谱的编制
3.3.1 雨流计数统计分析
3.3.2 程序加载谱的编制
3.4 传动轴疲劳寿命的预测
3.4.1 疲劳寿命预测理论
3.4.2 有限元静力分析
3.4.3 疲劳寿命分析
3.5 本章小结
第四章 动力传动系参数的优化设计
4.1 典型工况的统计分析
4.1.1 挡位利用率统计
4.1.2 功率分流分析
4.2 动力传动系统数学模型
4.2.1 功率匹配模型
4.2.2 驱动力数学模型
4.2.3 车辆行驶阻力模型
4.3 动力传动系参数的多目标优化设计
4.3.1 优化设计变量
4.3.2 优化目标函数
4.3.3 优化约束条件
4.3.4 多目标优化算法
4.3.5 优化结果与讨论
4.4 本章小结
第五章 动力传动系载荷谱分析平台的软件设计
5.1 载荷谱分析软件的总体设计
5.1.1 软件需求概括
5.1.2 软件总体设计
5.2 载荷谱分析软件的模块设计
5.2.1 数据交互模块
5.2.2 用户交互模块
5.2.3 应用分析模块
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要研究成果
6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BP神经网络的装载机作业油耗预测方法研究[J]. 刘彦辉,张昭东,蔡祖戈. 建筑机械. 2018(01)
[2]基于ANSYS的挖掘机动臂疲劳寿命仿真研究[J]. 朱建新,罗博艺,宋亚宫. 计算机应用与软件. 2017(02)
[3]基于行驶工况的货车动力传动系统优化[J]. 黄粉莲,纪威,申立中. 公路交通科技. 2016(04)
[4]基于最优换挡控制目标的仿人智能模糊控制策略[J]. 王少杰,侯亮,黄鹤艇,祝青园. 厦门大学学报(自然科学版). 2016(01)
[5]液压挖掘机动臂有限元分析与寿命预测[J]. 冯朝辉,应保胜,张华,魏静. 机械设计与制造. 2015(10)
[6]Predix:工业互联网的阶段性界碑[J]. 杨涛. 中国工业评论. 2015(10)
[7]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[8]基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法[J]. 张抗抗,徐梁飞,华剑锋,李建秋,欧阳明高,赵小羽,成艾国. 汽车工程. 2015(07)
[9]轮式装载机典型作业工况构建与分析[J]. 马相明,孙霞,张强. 山东大学学报(工学版). 2015(05)
[10]雨流计数法在结构疲劳损伤计算中的应用[J]. 李彬. 科技视界. 2015(16)
博士论文
[1]装载机传动系载荷谱的测取与应用研究[D]. 张英爽.吉林大学 2014
[2]基于自适应保持多样性遗传算法的汽车动力传动系多目标优化[D]. 程方晓.吉林大学 2011
硕士论文
[1]基于V型作业循环的装载机动力性和经济性预测方法[D]. 张玉博.吉林大学 2016
[2]轮式装载机性能评价指标和建模仿真研究[D]. 高燕雯.长安大学 2013
[3]基于AMESim的装载机液力传动匹配的研究与特性分析[D]. 杜洋.吉林大学 2012
[4]轮式装载机液压缸载荷谱编制方法与时域信号重构[D]. 梁云龙.吉林大学 2011
[5]轮式装载机动力性和经济性仿真平台开发研究[D]. 龚大鹏.吉林大学 2011
[6]基于数据挖掘的航空PHM中预测方法的研究[D]. 马雁春.南京航空航天大学 2010
[7]装载机液力机械变速器性能及传动系匹配研究[D]. 吴庆玲.吉林大学 2009
[8]轮式装载机传动系载荷谱测试与编制方法研究[D]. 贾海波.吉林大学 2009
[9]轮式装载机半轴载荷谱测试及疲劳寿命预测研究[D]. 侯晓婷.吉林大学 2009
[10]ZL80装载机发动机与液力变矩器的匹配优化设计[D]. 陈淑清.吉林大学 2008
本文编号：3041131
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题的背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 工业大数据的研究现状
1.2.2 疲劳寿命预测技术的研究现状
1.2.3 优化设计技术的研究现状
1.3 研究内容
第二章 动力传动系载荷谱分析平台的总体设计
2.1 轮式装载机的动力传动系统
2.1.1 动力传动系统
2.1.2 典型工况
2.1.3 作业方式
2.1.4 试验样机
2.2 动力传动系载荷谱分析平台
2.2.1 载荷谱分析平台的测试框架
2.2.2 载荷谱分析平台的数据建模框架
2.3 本章小结
第三章 动力传动系部件的疲劳寿命预测
3.1 载荷信号的预处理
3.1.1 异常峰值点的剔除
3.1.2 滑动平均滤波
3.1.3 小波滤波
3.2 载荷谱作业段的识别
3.2.1 载荷谱作业段的合并
3.2.2 载荷谱作业段的识别
3.3 传动轴载荷谱的编制
3.3.1 雨流计数统计分析
3.3.2 程序加载谱的编制
3.4 传动轴疲劳寿命的预测
3.4.1 疲劳寿命预测理论
3.4.2 有限元静力分析
3.4.3 疲劳寿命分析
3.5 本章小结
第四章 动力传动系参数的优化设计
4.1 典型工况的统计分析
4.1.1 挡位利用率统计
4.1.2 功率分流分析
4.2 动力传动系统数学模型
4.2.1 功率匹配模型
4.2.2 驱动力数学模型
4.2.3 车辆行驶阻力模型
4.3 动力传动系参数的多目标优化设计
4.3.1 优化设计变量
4.3.2 优化目标函数
4.3.3 优化约束条件
4.3.4 多目标优化算法
4.3.5 优化结果与讨论
4.4 本章小结
第五章 动力传动系载荷谱分析平台的软件设计
5.1 载荷谱分析软件的总体设计
5.1.1 软件需求概括
5.1.2 软件总体设计
5.2 载荷谱分析软件的模块设计
5.2.1 数据交互模块
5.2.2 用户交互模块
5.2.3 应用分析模块
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要研究成果
6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BP神经网络的装载机作业油耗预测方法研究[J]. 刘彦辉,张昭东,蔡祖戈. 建筑机械. 2018(01)
[2]基于ANSYS的挖掘机动臂疲劳寿命仿真研究[J]. 朱建新,罗博艺,宋亚宫. 计算机应用与软件. 2017(02)
[3]基于行驶工况的货车动力传动系统优化[J]. 黄粉莲,纪威,申立中. 公路交通科技. 2016(04)
[4]基于最优换挡控制目标的仿人智能模糊控制策略[J]. 王少杰,侯亮,黄鹤艇,祝青园. 厦门大学学报(自然科学版). 2016(01)
[5]液压挖掘机动臂有限元分析与寿命预测[J]. 冯朝辉,应保胜,张华,魏静. 机械设计与制造. 2015(10)
[6]Predix:工业互联网的阶段性界碑[J]. 杨涛. 中国工业评论. 2015(10)
[7]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[8]基于多目标优化的纯电动车动力系统参数匹配方法[J]. 张抗抗,徐梁飞,华剑锋,李建秋,欧阳明高,赵小羽,成艾国. 汽车工程. 2015(07)
[9]轮式装载机典型作业工况构建与分析[J]. 马相明,孙霞,张强. 山东大学学报(工学版). 2015(05)
[10]雨流计数法在结构疲劳损伤计算中的应用[J]. 李彬. 科技视界. 2015(16)
博士论文
[1]装载机传动系载荷谱的测取与应用研究[D]. 张英爽.吉林大学 2014
[2]基于自适应保持多样性遗传算法的汽车动力传动系多目标优化[D]. 程方晓.吉林大学 2011
硕士论文
[1]基于V型作业循环的装载机动力性和经济性预测方法[D]. 张玉博.吉林大学 2016
[2]轮式装载机性能评价指标和建模仿真研究[D]. 高燕雯.长安大学 2013
[3]基于AMESim的装载机液力传动匹配的研究与特性分析[D]. 杜洋.吉林大学 2012
[4]轮式装载机液压缸载荷谱编制方法与时域信号重构[D]. 梁云龙.吉林大学 2011
[5]轮式装载机动力性和经济性仿真平台开发研究[D]. 龚大鹏.吉林大学 2011
[6]基于数据挖掘的航空PHM中预测方法的研究[D]. 马雁春.南京航空航天大学 2010
[7]装载机液力机械变速器性能及传动系匹配研究[D]. 吴庆玲.吉林大学 2009
[8]轮式装载机传动系载荷谱测试与编制方法研究[D]. 贾海波.吉林大学 2009
[9]轮式装载机半轴载荷谱测试及疲劳寿命预测研究[D]. 侯晓婷.吉林大学 2009
[10]ZL80装载机发动机与液力变矩器的匹配优化设计[D]. 陈淑清.吉林大学 2008
本文编号：3041131
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3041131.html
