装载机牵引性能分析与优化软件的开发

发布时间：2017-05-14 21:12

  本文关键词：装载机牵引性能分析与优化软件的开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：装载机的牵引性能反映了机器在牵引工况下克服工作阻力的能力和在运输工况下的动力性能，直接影响到机器在单位时间内完成的工作量，即生产率，它是装载机最基本和最主要的使用性能。对于采用液力机械传动的装载机，发动机的功率分流后，经液力变矩器、变速箱、行走机构转化为牵引功率。因此机械的牵引性能不仅仅取决于各部件本身的性能，更取决于它们之间的协调工作。 基于以上原因，装载机的设计者常常用牵引性能的技术参数来比较不同设计方案下装载机的牵引性、动力性和经济性，并据此检查其动力传动系、行走机构、工作装置等各总成之间的匹配是否合理，以选取最佳方案。 本文首先在装载机的动力匹配、牵引性能计算分析方面做了理论研究，重点提出发动机和液力变矩器的匹配原则和实现合理匹配的方法，总结如何作牵引特性分析，以判断装载机各总成间的匹配是否合理。 当发动机和液力变矩器确定后，对于同样变化的外界阻力，变速箱传动比的设置将影响它们的共同工作工况，以及达到行走机构的驱动功率和牵引功率。因此本文建立了牵引性能优化模型，以变速箱传动比为优化变量，以驱动功率损失率为目标函数，以装载机在特征工况下的牵引性能要求为约束条件，利用MATLAB优化工具箱提供的优化函数和优化算法获得理想的挡位速比。 在上述理论研究的基础上，，以可视化程序设计软件VB作为主要开发工具，同时利用ActiveX技术调用数学软件MATLAB和数据管理软件EXCEL，联合开发具有自主知识产权的装载机牵引性能分析与优化软件，实现装载机的动力匹配计算、牵引性能的计算分析与优化，以及相关图形、数据输出保存等功能。 牵引性能分析与优化软件只可对动力匹配、牵引性能作静态的计算分析，因此本文另外利用Matlab/Simulink建立了装载机动力传动系的动态仿真模型，对装载机在作业过程中的典型工况进行仿真，分析发动机工作工况、变矩器工作工况及整车工作特性的实时变化情况。 通过上述工作，最终形成一套完整的装载机动力传动系统的分析、优化、仿真方法和软件，方便装载机总体设计方案的比较选择。
【关键词】：装载机 动力匹配 牵引性能优化 软件开发 动态仿真
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP311.52;TH243
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究的意义11-13
• 1.2 国内外装载机研究现状13-15
• 1.3 本文的主要内容15-17
• 第二章 装载机的动力匹配17-28
• 2.1 装载机的动力传动系统17-18
• 2.2 发动机的速度特性18-19
• 2.3 液力变矩器的原始特性19-20
• 2.4 液力变矩器的输入特性20-21
• 2.5 发动机和液力变矩器共同工作的输入特性21-22
• 2.6 发动机与液力变矩器共同工作的输出特性22-23
• 2.7 发动机与液力变矩器合理匹配的研究23-27
• 2.7.1 发动机与液力变矩器的不同匹配工况23-25
• 2.7.2 发动机与液力变矩器的匹配原则25
• 2.7.3 发动机与液力变矩器的匹配评价参数25-26
• 2.7.4 实现发动机和液力变矩器合理匹配的方法26-27
• 2.8 本章总结27-28
• 第三章 装载机牵引性能的计算分析及优化28-42
• 3.1 牵引力平衡和牵引功率平衡28-31
• 3.2 牵引特性31-34
• 3.2.1 牵引特性曲线31-32
• 3.2.2 牵引特性分析32-34
• 3.3 动力特性34-36
• 3.4 牵引性能优化模型36-41
• 3.4.1 优化变量的确定36-37
• 3.4.2 目标函数的确定37-39
• 3.4.3 约束条件的建立39-40
• 3.4.5 优化算法的选择40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 牵引性能分析与优化软件的开发及应用42-62
• 4.1 软件开发工具42-44
• 4.1.1 VB和MATLAB简介42-43
• 4.1.2 VB对Matlab、Excel的调用43-44
• 4.2 软件的总体结构和应用流程44-45
• 4.3 软件界面设计和功能描述45-50
• 4.3.1 软件主界面45-46
• 4.3.2 参数输入模块界面46-47
• 4.3.3 发动机和液力变矩器匹配模块界面47-48
• 4.3.4 牵引性能计算模块界面48-49
• 4.3.5 牵引性能优化模块界面49-50
• 4.4 软件应用：实例分析50-61
• 4.4.1 ZL50 装载机基本参数50-52
• 4.4.2 发动机和液力变矩器的原始特性分析52-53
• 4.4.3 发动机和变矩器共同工作输入特性分析53-55
• 4.4.4 发动机和变矩器输出特性分析55-57
• 4.4.5 牵引工况下牵引特性分析57-58
• 4.4.6 直线运输工况下动力特性分析58-59
• 4.4.7 牵引性能优化结果59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 装载机动力传动系的动态仿真62-84
• 5.1 装载机动力传动系建模思想62-63
• 5.2 MATLAB/SIMULINK建模63-66
• 5.2.1 Simulink 建模方法63-64
• 5.2.2 代数环的产生和消除64-66
• 5.3 装载机动力传动系各仿真模块的创建66-75
• 5.3.1 发动机子系统模块66-68
• 5.3.2 液力变矩器子系统模块68-69
• 5.3.3 变速箱—驱动桥子系统模块69-72
• 5.3.4 行驶阻力模块72-73
• 5.3.5 液压系统模块73-75
• 5.4 装载机动力传动系仿真模型75
• 5.5 装载机典型作业工况仿真75-83
• 5.5.1 典型作业工况和铲装方式介绍75-76
• 5.5.2 空载前进、铲装工况仿真76-79
• 5.5.3 满载后退工况仿真79-81
• 5.5.4 满载前进工况仿真81-83
• 5.6 本章小结83-84
• 总结与展望84-87
• 总结84-85
• 展望85-87
• 参考文献87-91
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果91-92
• 致谢92-93
• 附件93

【参考文献】

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本文编号：366268