自动液力变速器高速开关阀的性能研究及优化设计

发布时间：2017-08-19 03:22

  本文关键词：自动液力变速器高速开关阀的性能研究及优化设计

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【摘要】：汽车变速器是汽车传动系统中的重要装置之一[1]。相对于传统的手动变速器,自动液力变速器具有传递功率大、操纵简单方便、起步平稳、行车安全性好、动力性和燃油经济性好等优点[2,3]。在自动液力变速器中,高速开关阀和滑阀或者其它换向阀等组成换挡阀去控制离合器,在车辆换挡离合器油压缓冲控制中起先导作用,其开启和关闭响应速度会直接影响到自动液力变速器的换挡速度以及换挡品质。根据贵州某自动液力变速器生产企业多年研发经验,目前,在液压控制系统方面,主要是高速开关阀技术不过关,快速响应性能达不到要求,制约了液压控制系统的性能,进而影响了整台自动液力变速器的性能。因此,本课题的研究目的是缩短自动液力变速器高速开关阀的响应时间,为企业研制满足自动液力变速器要求的高性能高速开关阀提供技术支持和理论参考。本文在分析高速开关阀的结构和工作原理的基础上,建立了高速开关阀电路、磁路和运动模型;应用电磁场有限元分析软件Ansoft对HLDCF-26E高速开关阀进行了电磁场有限元分析计算,深入研究了电磁铁磁场分布情况以及电磁铁的各个结构参数对电磁作用力和电磁铁响应时间的影响规律;根据高速开关阀的电磁特性和机械特性,结合电磁场分析结果,应用液压有限元分析软件Amesim建立了动态仿真模型,探讨了钢球尺寸、弹簧刚度等阀体结构参数以及线圈匝数、励磁电压、电流变化、介质压力等参数对开关阀动态响应性能的影响,揭示了各参数对开关阀开启和关闭响应时间的影响规律,为改善开关阀动态响应性能和优化设计提供理论依据。在高速开关阀动态性能分析和电磁场有限元分析的基础上,以减小响应时间为目标,首先,在Ansoft Maxwell软件中采用遗传算法对电磁铁的结构参数进行了优化,然后,在AMEsim软件中,利用电磁铁优化后的结构参数建立仿真模型,提出采用时间乘绝对误差积分(ITAE)准则建立优化目标函数,遗传算法寻优,对影响高速开关阀性能的线圈匝数、钢球质量、弹簧预紧力、工作行程等参数进行了优化。研究结果表明,经过优化后的高速开关阀总响应时间比原来缩短了28.89%,满足了快速响应性能的要求。
【关键词】：自动液力变速器 高速开关阀 响应时间 有限元分析 优化设计
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.221
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 自动液力变速器高速开关阀研究现状9-13
• 1.2.1 自动液力变速器概述9-10
• 1.2.2 自动液力变速器高速开关阀概述10-12
• 1.2.3 高速开关阀动态特性研究现状12
• 1.2.4 高速开关阀结构优化研究现状12-13
• 1.3 论文的研究内容13-16
• 第二章 自动液力变速器高速开关阀数学建模16-24
• 2.1 高速开关阀的结构和工作原理16-19
• 2.1.1 高速开关阀的结构16-17
• 2.1.2 高速开关阀的工作原理17-18
• 2.1.3 高速开关阀的性能要求18-19
• 2.2 高速开关阀数学模型19-23
• 2.2.1 电路模型19-20
• 2.2.2 磁路模型20-21
• 2.2.3 运动模型21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 自动液力变速器高速开关阀电磁铁的性能分析24-38
• 3.1 电磁场有限元分析方法24-25
• 3.2 Ansoft Maxwell软件简介25
• 3.3 高速开关阀电磁铁有限元分析25-37
• 3.3.1 开关阀有限元模型的建立25-27
• 3.3.2 设置边界条件和激励载荷27-29
• 3.3.3 参数化模型的建立29-30
• 3.3.4 电磁铁特性仿真分析30-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 自动液力变速器高速开关阀动态性能分析38-50
• 4.1 AMESim软件简介38
• 4.2 高速开关阀的性能仿真分析38-48
• 4.2.1 基于Ansoft和AMESim的联合仿真建模38-41
• 4.2.2 动态性能仿真分析41-43
• 4.2.3 参数对响应时间的影响分析43-48
• 4.3 本章小结48-50
• 第五章 自动液力变速器高速开关阀的参数优化50-64
• 5.1 遗传算法优化及其基本思想50-52
• 5.2 电磁铁结构参数的优化设计52-56
• 5.2.1 电磁铁结构参数优化仿真建模52-53
• 5.2.2 优化设计数学模型53-54
• 5.2.3 优化结果与分析54-56
• 5.3 响应时间主要影响参数的优化设计56-63
• 5.3.1 ITAE准则优化方法56-58
• 5.3.2 基于ITAE准则的高速开关阀参数优化数学模型58-59
• 5.3.3 高速开关阀参数优化仿真建模59-62
• 5.3.4 优化结果与分析62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 总结64-65
• 6.2 展望65-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-72
• 附录A 在学期间发表的学术论文与研究成果72-73

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本文编号：698386