液力变矩器性能试验及系统仿真研究
发布时间：2021-01-05 03:17
液力变矩器作为液力机械中关键元件之一,主要由泵轮、涡轮、导轮组成。它一般安装在车辆的发动机和自动变速箱之间,在车辆运行时起传递发动机的转矩、增矩变速以及制动的作用。近年来,针对液力变矩器的研究一直持续不断的进行,研究的重点主要集中在变矩器的尺寸设计以及内部流场的计算或仿真。对变矩器各种工作特性的试验设施过于笨重且价格昂贵,互换性差。本文设计的液力变矩器性能试验台采用变频电机对试验系统进行控制,能够对某一类型号的液力变矩器进行加载模拟变矩器在车辆行驶不同工况下的工作特性,对其参数特性进行测试和研究,进而更容易了解液力变矩器的工作特性,对进一步提高液力变矩器的性能有重要的意义。本文针对三元件液力变矩器性能测试的试验要求,在不对液力变矩器进行破坏性改装前提下,设计了能够对某型号液力变矩器进行性能测试和输出特性参数变化曲线的试验系统。在此基础上完成了试验台机械结构以及电控系统的设计和连接,并对试验用液力变矩器进行数学模型的建立和试验系统的搭建以及仿真,并通过仿真的特性曲线和试验结果比较,验证了建模和仿真结果的正确性,得到了试验误差的原因以及液力变矩器性能变化的理论研究成果。本文主要内容如下:首...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验设备示意图
燕山大学工程硕士学位论文-4-等人对车辆进行了整车建模，并对变速箱内的液力变矩器的的工况性能变化进行了测试，对整车进行了驾驶性的分析[8]。为了得到液力变矩器模型的相关参数，2002年美国一车辆研究所进行了较为完整的针对液力变矩器的变速箱稳态试验。通过优化算法给出来液力变矩器相关特性的曲线变化，并得到了液力变矩器稳态下的特性曲线和试验相吻合的数据，其相关试验设备如图1-2所示。1.测功机2.转矩传感器3.编码器4.变矩器5.驱动电机6.转换器图1-2试验设备示意图2010年波兰腊多姆工业大学的Kesy等人对变矩器的阻尼特性进行了评估。研究了不同速比下在耦合点前的扭矩倍增模式下变矩器的阻尼特性。将液力变矩器方程线性化，并建立了一阶系统近似传递角速度和力矩之间的传递函数。此外还讨论了变矩器参数对阻尼系数的影响[9]。2011年，美国密歇根理工大学的Robinette及Grimmer等人研究了液力变矩器的扭转特性。采用理论分析和试验方法量化分析了泵轮上的扭转振荡与涡轮上的扭转振荡之间的关系，如图1-3所示，并基于一维流动理论建立了液力变矩器的详细模型，建立了作为频率、工作点和设计的基本扭转行为函数[10]。图1-3受干扰的变矩器模型示意图同年加拿大滑铁卢大学的Adibi和Lashgarian等人建立了基于数学建模的汽车液力变矩器的多域模型。该模型是一个基于数学的变矩器动态模型，包括变矩器的暂
第1章绪论-5-态和稳态行为，可以很容易地连接到同一流程中开发的来自不同领域(机械、电气和液压)的其他车辆组件的模型。并考虑到了车辆纵向动力学、驱动质量、路况变化以及变速和节流阀步进过程中燃油消耗的基本要素，通过灵敏度分析，研究了液力变矩器的半径、叶片角度、惯量等参数对液力变矩器性能的影响。近几年，国外也不断地有相关文献和研究人员在针对自动化工程车辆设备的自动变速器包括变矩器的外形及变矩性能增长进行最新研究，搭建了各种工况的试验装置，如图1-4所示为通用汽车公司的测试装置。因此在自动变速时代，变矩器的特性开发在国外还是有比较广阔的前景。图1-4基于近场声学测量的液力变矩器测试系统1.3.2国内研究现状国内对液力变矩器的研究起步较晚，进展相较于国外比较缓慢，我国大部分车企以及研究所比较针对车辆变速技术的研究，对于液力变矩器的研究主要体现在对现有型号的液力变矩器的改良与建模分析，早于1985年，西南交通大学王月明用一维激光多普勒装置对机车起动变矩器导轮内的流场进行了测量,并计算了变矩器的循环流量、叶轮出口偏离角等重要参数，推导了变矩器叶轮出口偏离角的计算公式。这是利用激光测速仪进行变矩器内特性研究的初次尝试，但是此研究基于静态流场，因此并没有解决旋转流场的相关问题[11]。1992年，吉林大学马文星和张斌等学者对变矩器的附面层进行了研究，提出了在泵轮叶片上打孔利用抽吸原理进行附面层控制的方法，提高了变矩器的效率，并通过试验验证了该方法的有效性，但没有进一步讨论主流区的实际流动[12]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]导叶可调式双涡轮液力变矩器动态特性分析[J]. 苏华山,郭欣悦,蒋明,郭保鑫. 热能动力工程. 2020(01)
[2]MapleSim在振动仿真中的应用[J]. 王丽丽,赵冬菁,仲晨. 包装工程. 2018(17)
[3]牵引工况下大功率液力变矩器总成热特性研究[J]. 张泽宇,卜正锋,惠记庄,张富强,谷立臣. 长安大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]液力变矩器轴面流线数值计算及分段最佳圆弧逼近[J]. 刘仕平,张宗甫,张志华,贾建涛. 机械传动. 2017(07)
[5]面向变矩器设计性能的平面流模型选用方法[J]. 李文嘉,王安麟,曹岩,李晓田,张庆武. 西安交通大学学报. 2017(07)
[6]液力变矩器动态循环流量的传递函数表征法[J]. 李文嘉,王安麟,孟庆华,李晓田,韩继斌. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(07)
[7]液力变矩器研究现状及其在农业机械上的应用和展望[J]. 蒋宏婉,李长虹,何林,张文博,李晓斌. 中国农机化学报. 2015(04)
[8]液压传动技术在机械制造中的应用[J]. 王军. 产业与科技论坛. 2013(19)
[9]深沟球轴承径向载荷分布与刚度参数的研究[J]. 王天哲,张刚,梁松,张义民. 机械设计与制造. 2013(09)
[10]基于CFD的液力变矩器等效参数性能预测模型[J]. 吴光强,王立军. 同济大学学报(自然科学版). 2013(01)
博士论文
[1]液力变矩器的数学模型、新型设计方法及内部流场研究[D]. 刘仕平.太原理工大学 2010
硕士论文
[1]液力变矩器内流场数值模拟与试验研究[D]. 罗颖渊.浙江工业大学 2016
[2]汽车双离合器自动变速器的换挡规律与控制逻辑研究[D]. 李群.武汉理工大学 2011
本文编号：2957915
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验设备示意图
燕山大学工程硕士学位论文-4-等人对车辆进行了整车建模，并对变速箱内的液力变矩器的的工况性能变化进行了测试，对整车进行了驾驶性的分析[8]。为了得到液力变矩器模型的相关参数，2002年美国一车辆研究所进行了较为完整的针对液力变矩器的变速箱稳态试验。通过优化算法给出来液力变矩器相关特性的曲线变化，并得到了液力变矩器稳态下的特性曲线和试验相吻合的数据，其相关试验设备如图1-2所示。1.测功机2.转矩传感器3.编码器4.变矩器5.驱动电机6.转换器图1-2试验设备示意图2010年波兰腊多姆工业大学的Kesy等人对变矩器的阻尼特性进行了评估。研究了不同速比下在耦合点前的扭矩倍增模式下变矩器的阻尼特性。将液力变矩器方程线性化，并建立了一阶系统近似传递角速度和力矩之间的传递函数。此外还讨论了变矩器参数对阻尼系数的影响[9]。2011年，美国密歇根理工大学的Robinette及Grimmer等人研究了液力变矩器的扭转特性。采用理论分析和试验方法量化分析了泵轮上的扭转振荡与涡轮上的扭转振荡之间的关系，如图1-3所示，并基于一维流动理论建立了液力变矩器的详细模型，建立了作为频率、工作点和设计的基本扭转行为函数[10]。图1-3受干扰的变矩器模型示意图同年加拿大滑铁卢大学的Adibi和Lashgarian等人建立了基于数学建模的汽车液力变矩器的多域模型。该模型是一个基于数学的变矩器动态模型，包括变矩器的暂
第1章绪论-5-态和稳态行为，可以很容易地连接到同一流程中开发的来自不同领域(机械、电气和液压)的其他车辆组件的模型。并考虑到了车辆纵向动力学、驱动质量、路况变化以及变速和节流阀步进过程中燃油消耗的基本要素，通过灵敏度分析，研究了液力变矩器的半径、叶片角度、惯量等参数对液力变矩器性能的影响。近几年，国外也不断地有相关文献和研究人员在针对自动化工程车辆设备的自动变速器包括变矩器的外形及变矩性能增长进行最新研究，搭建了各种工况的试验装置，如图1-4所示为通用汽车公司的测试装置。因此在自动变速时代，变矩器的特性开发在国外还是有比较广阔的前景。图1-4基于近场声学测量的液力变矩器测试系统1.3.2国内研究现状国内对液力变矩器的研究起步较晚，进展相较于国外比较缓慢，我国大部分车企以及研究所比较针对车辆变速技术的研究，对于液力变矩器的研究主要体现在对现有型号的液力变矩器的改良与建模分析，早于1985年，西南交通大学王月明用一维激光多普勒装置对机车起动变矩器导轮内的流场进行了测量,并计算了变矩器的循环流量、叶轮出口偏离角等重要参数，推导了变矩器叶轮出口偏离角的计算公式。这是利用激光测速仪进行变矩器内特性研究的初次尝试，但是此研究基于静态流场，因此并没有解决旋转流场的相关问题[11]。1992年，吉林大学马文星和张斌等学者对变矩器的附面层进行了研究，提出了在泵轮叶片上打孔利用抽吸原理进行附面层控制的方法，提高了变矩器的效率，并通过试验验证了该方法的有效性，但没有进一步讨论主流区的实际流动[12]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]导叶可调式双涡轮液力变矩器动态特性分析[J]. 苏华山,郭欣悦,蒋明,郭保鑫. 热能动力工程. 2020(01)
[2]MapleSim在振动仿真中的应用[J]. 王丽丽,赵冬菁,仲晨. 包装工程. 2018(17)
[3]牵引工况下大功率液力变矩器总成热特性研究[J]. 张泽宇,卜正锋,惠记庄,张富强,谷立臣. 长安大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]液力变矩器轴面流线数值计算及分段最佳圆弧逼近[J]. 刘仕平,张宗甫,张志华,贾建涛. 机械传动. 2017(07)
[5]面向变矩器设计性能的平面流模型选用方法[J]. 李文嘉,王安麟,曹岩,李晓田,张庆武. 西安交通大学学报. 2017(07)
[6]液力变矩器动态循环流量的传递函数表征法[J]. 李文嘉,王安麟,孟庆华,李晓田,韩继斌. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(07)
[7]液力变矩器研究现状及其在农业机械上的应用和展望[J]. 蒋宏婉,李长虹,何林,张文博,李晓斌. 中国农机化学报. 2015(04)
[8]液压传动技术在机械制造中的应用[J]. 王军. 产业与科技论坛. 2013(19)
[9]深沟球轴承径向载荷分布与刚度参数的研究[J]. 王天哲,张刚,梁松,张义民. 机械设计与制造. 2013(09)
[10]基于CFD的液力变矩器等效参数性能预测模型[J]. 吴光强,王立军. 同济大学学报(自然科学版). 2013(01)
博士论文
[1]液力变矩器的数学模型、新型设计方法及内部流场研究[D]. 刘仕平.太原理工大学 2010
硕士论文
[1]液力变矩器内流场数值模拟与试验研究[D]. 罗颖渊.浙江工业大学 2016
[2]汽车双离合器自动变速器的换挡规律与控制逻辑研究[D]. 李群.武汉理工大学 2011
本文编号：2957915
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