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微型车电流变离合器结构与控制集成化设计及试验研究

发布时间:2018-11-18 13:43
【摘要】:随着人们对汽车性能要求的提高,各汽车生产商和零部件制造商都在积极将新材料新技术应用到汽车中,电流变技术在汽车中具有巨大的应用潜力,特别是电流变离合器具有可控性好、易于实现自动化、接合柔和等诸多优势,将会使汽车的整体性能得到大幅度提升。本文结合吉林省科技厅重大科研项目“经济型轿车电流变液自动离合器的研究开发”,在课题组原有的研究基础上对电流变液离合器进行了进一步的深入研究。本文将行星排引入到了电流变离合器的设计中,利用行星排的功率分流作用,大大减轻了电流变液传递转矩的负担,克服了目前市场上电流变液力学性能不足的缺点,使得本文所设计的电流变离合器满足汽车传动的实际要求。本文的主要研究内容如下:首先根据电流变液的力学特性、行星排的运动学和力学特性,分析了在电流变离合器中引入行星排的可行性及优势,设计了电流变离合器的总体结构方案,并详细阐述了其工作原理。接着根据汽车传动系统的转矩需求和变速器中实际空间的大小,设计了行星排和电流变传动机构的具体结构,主要包括行星排中各个构件主要参数的计算、齿轮的接触强度和弯曲强度的校核;分析了电流变传动机构的尺寸参数对其转矩传递能力和漏电流等性能的影响,并据此设计了电流变传动机构的具体结构,主要包括基本传动装置、高压加载装置和辅助装置,在此基础上,完成了电流变离合器的结构集成设计。然后根据汽车发动机参数、整车相关参数、电流变离合器的结构参数,建立了整车动力学数学模型;确定在汽车起步和换挡过程中采用模糊控制策略对电流变离合器进行控制,并在Matlab/Simulink软件中对所制定的控制策略进行了仿真分析,以验证控制策略的有效性。最后加工制作了电流变离合器的全尺寸样机,并搭建了电流变离合器的试验台架,通过试验研究电流变离合器的相关性能,主要研究了电流变离合器的接合特性、零场转矩特性和温升特性,以验证电流变离合器能够满足实际使用要求。电流变离合器具有传统摩擦式离合器无法比拟的优点,具有非常广阔的应用前景,在电流变离合器中引入行星排,克服了目前电流变液力学性能不足的缺陷,对实现电流变离合器商品化有一定的意义。
[Abstract]:With the improvement of vehicle performance requirements, automobile manufacturers and component manufacturers are actively applying new materials and new technologies to automobiles, and electrorheological technology has great application potential in automobiles. Especially, the electrorheological clutch has many advantages, such as good controllability, easy to realize automation, soft joint and so on, which will greatly improve the overall performance of the automobile. Based on the important scientific research project of Jilin Provincial Science and Technology Department, "Research and development of electrorheological fluid automatic clutch of economical car", this paper makes further research on electrorheological fluid clutch on the basis of the original research by the research group. In this paper, the planet row is introduced into the design of the electrorheological clutch. By using the power shunt of the planetary row, the burden of the transmission torque of the electrorheological fluid is greatly reduced, and the shortcomings of the mechanical properties of the electrorheological fluid in the market are overcome. The electrorheological clutch designed in this paper can meet the actual requirements of the automobile transmission. The main contents of this paper are as follows: firstly, according to the mechanical properties of electrorheological fluids, the kinematics and mechanical properties of planetary row, the feasibility and advantages of introducing planetary row into ERF clutch are analyzed. The general structure of electrorheological clutch is designed and its working principle is described in detail. Then according to the torque requirement of the automobile transmission system and the actual space in the transmission, the specific structure of the planetary row and the electrorheological transmission mechanism is designed, which mainly includes the calculation of the main parameters of each component in the planetary row. Check the contact strength and bending strength of gear; This paper analyzes the influence of the dimension parameters of the electrorheological transmission mechanism on its torque transfer capacity and leakage current, and designs the specific structure of the electrorheological transmission mechanism, which includes the basic transmission device, the high-voltage loading device and the auxiliary device. On this basis, the structure integration design of electrorheological clutch is completed. Then, according to the parameters of the engine, the related parameters of the whole vehicle and the structural parameters of the electrorheological clutch, the mathematical model of the vehicle dynamics is established. In order to verify the effectiveness of the control strategy, the fuzzy control strategy is used to control the ERF clutch in the starting and shifting process of the vehicle. The simulation analysis of the control strategy is carried out in Matlab/Simulink software to verify the effectiveness of the control strategy. Finally, the full-size prototype of electrorheological clutch is made, and the test stand of electrorheological clutch is set up. Through the experiment, the correlativity of electrorheological clutch is studied, and the joint characteristic of ER clutch is mainly studied. The zero-field torque and temperature-rise characteristics are used to verify that the ERF clutch can meet the practical requirements. The electrorheological clutch has the advantages that the traditional friction clutch can not compare, and has a very broad application prospect. The introduction of planetary row in the electrorheological clutch overcomes the deficiency of the mechanical properties of the electrorheological fluid at present. It has certain significance to realize the commercialization of electrorheological clutch.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U463.2

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本文编号:2340187

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