液力变矩器性能参数的计算误差及其修正方法

为提高液力变矩器数值模拟的精度,采用CFD(computational fluid dynamics)方法对液力变矩器的变矩比、效率和泵轮容量系数等性能参数进行了计算,对计算误差进行了分析,并提出了相应的误差修正方法.通过分析补偿油液流动对泵轮容量系数计算误差的影响,提出了针对泵轮容量系数误差的修正方法.结果表明:数值计算模型中,忽略摩擦损失和补偿油液流动的影响,将引起变矩器性能参数的计算误差;针对摩擦损失提出的误差修正方法,使算例中变矩器的变矩比和效率的最大相对误差均由16.2%减小到13.9%;按照泵轮容量系数误差的修正方法,泵轮容量系数的最大相对误差由13.9%减小到7.3%.     

基于CFD的叶片周向偏移对液力变矩器的性能影响预测

为了提高改型设计效率,对液力变矩器流道模型进行参数化设计,并通过三维流场仿真计算和试验测试进行了可靠性验证。基于参数化模型分别研究了液力变矩器泵轮、涡轮和导轮叶片内外环周向偏移对性能的影响规律,并进一步对比分析了不同设计参数对性能的影响程度。结果表明:导轮叶片内外环周向偏移对失速泵轮转矩系数和失速变矩比均有较大影响;涡轮叶片外环周向偏移对最大效率影响最大;而泵轮和涡轮叶片内环周向偏移对各性能影响相对较小。研究结果为液力变矩器的改型设计提供了理论参考。     

行星齿轮辅助变速器结构原理

汽车自动变速器在外观结构上,大致可分为两段,前一段主要是液力变矩器,虽然它可以在一定的范围内自动而且无级地改变扭矩比和转速比,但由于目前实际应用的轿车自动变速器液力变矩器的最高扭矩比仅为1.70~2.50左右,而且还存在着变矩能力与传动效率之间的矛盾,所以,难以满足汽车的使用要求;同时,再考虑到汽车倒退行驶的需要,因而在自动变速器中,尚需增设一齿轮式辅助变速器,且该变速器大多采用行星齿轮机械变速器。     

基于运行参数的液力变矩器锁止离合器控制

车辆自动变速器采用锁止型液力变矩器后，可以在某些工况下消除泵轮与涡轮之间的滑差，提高燃料经济性和传动效率。对车辆自动变速器锁止离合器的典型结构与工作原理、锁止点的选取、以及如何依据车速和发动机节气门开度等诸多参数共同控制液力变矩器锁止离合器的锁止进行了分析。分析了典型自动变速器锁止离合器的实际控制方法和档位的变化趋势。     

某型单缸机连杆结构强度仿真与试验研究

在对某型单缸机连杆仿真计算的基础上,搭建了杆静强度试验平台,考核了该型连杆在最大拉力及最大压力两种工况条件下的应力分布情况,结果表明：在最大拉力工况下,试验与仿真的结果绝对误差最大为9 MPa,相对误差最大为12.6%;在最大压力工况下,试验与仿真的结果绝对误差最大为19 MPa,相对误差最大为6.9%.仿真计算与试验的结果均表明连杆杆身最小截面、小端孔与杆身过渡位置、大端孔与杆身过渡位置、小端油孔位置受到较大的应力作用.     

叶片倾角因素对液力缓速器制动力矩及其容积比的影响分析

为深层次揭示叶片倾角因素对液力缓速器制动效能的影响,文中以某型自主研发液力缓速器样机为研究参照,提出制动力矩与力矩容积比双重性能评价指标,考虑实际制动力矩的生成工况,使用经过试验验证的全流道式CFD预报方法,得到[25°~90°]范围内的23个叶片倾角特征的制动效能双重评价指标预报值,并给出部分倾角点上的转速与双重评价指标值关系曲线。对预报计算结果进行对比分析,得出叶片倾角因素与液力缓速器制动效能的影响关系,为后续液力缓速器叶轮结构优化设计提供理论支持。     

基于多学科协同分析的轨道车辆制动系统集成化仿真平台

根据轨道车辆电空复合制动的工作原理,以全车制动系统为研究对象,一动一拖制动控制单元为研究载体,基于多学科协同分析方法,建立了控制子系统、气制动子系统、电制动子系统与制动执行子系统模型,基于各子系统之间的关联参数,搭建了制动系统的联合仿真平台;根据广佛二期车辆的实际参数,模拟列车电制动失效工况下常用全制动的运行工况,计算了空走时间、制动时间、制动距离、制动减速度、瞬时速度、平均减速度、纵向冲动、车钩力、利用黏着系数与制动缸压力,并与试验结果进行了对比,以验证集成化仿真平台的可行性和有效性。仿真和试验结果表明:在制动稳定后,仿真和试验的列车制动减速度约为1.25m·s~(-2),仿真的平均减速度约为1.05m·s~(-2),试验的平均减速度约为1.09m·s~(-2),误差较小,且均符合常用全制动的平均减速度不小于1.0m·s~(-2)的要求;在常用全制动工况下,采取等磨耗制动力分配的动、拖车利用黏着系数不同,动车约为0.13,拖车约为0.12,但都未超过0.16的最大可利用黏着系数的限制;虽然动、拖车的质量不同,但等磨耗工况下施加常用全纯空气制动后,试验和仿真的动、拖车的制动缸压力均相等,约为420kPa。由此可见,可利用基于多学科协同分析的联合仿真平台对轨道车辆制动系统进行车辆级的研究,为制动系统的开发和设计优化提供理论依据。     

转向架橡胶件动态参数的高低温特性

针对高速列车转向架悬挂系统中的弹性橡胶件, 为掌握其非线性刚度和阻尼系数的频变、幅变和温变特性, 开展动态参数的高低温(-60℃~60℃) 特性试验, 阐述了橡胶件参数动态特性的试验方法, 对轴箱叠层橡胶弹簧和转臂定位橡胶节点进行轴向、径向的静态和动态测试, 根据载荷-挠度滞回曲线计算刚度和阻尼系数。试验结果表明: 常温23℃工况下, 橡胶件的刚度和阻尼系数仅表现出频变、幅变特性, 参数变化量却与环境温度强相关; 相比于常温23℃工况, -60℃极低温环境下的橡胶件刚度和阻尼系数均显著增大, 激振位移为0.50 mm时刚度增加1倍以上, 阻尼系数增加4~6倍, 并且激振频率越高两者增幅越显著; 60℃高温环境下, 相比23℃橡胶件刚度仅降低约5%, 阻尼系数仅降低约25%, 并且高温环境下橡胶件的频变和幅变非线性减弱; 低温引起车辆悬挂系统动态刚度和阻尼系数变化, 进而造成车辆动力学性能指标变化, 相比于常温, -40℃工况下运行安全性指标如脱轨系数增大约5%, 车体振动加速度显著增大约17%。      

基于改进CMOPSO的前端调速式风电机组优化控制

针对前端调速式风电机组多工况运行、强耦合、结构时变等控制问题,提出一种基于改进CMOPSO算法的变桨变矩优化控制方法.以液力变矩调速装置输出转速波动最小和前端调速式风电机组输出功率波动最小为控制目标建立目标函数,并对机组桨距角和导叶开度进行优化,采用模糊综合评价从非劣解中求取最佳解;以2 MW前端调速式风电机组为对象的仿真验证表明,提出的优化控制策略可实现风电机组的功率控制,可以平滑输出功率,降低功率波动.     

基于轨迹预瞄的智能汽车变道动态轨迹规划与跟踪控制

为实现实际动态交通环境下智能汽车的变道控制, 提出了基于轨迹预瞄的智能汽车变道动态轨迹规划与跟踪控制策略; 针对实际交通环境下目标车道车速和加速度的动态变化, 提出了智能汽车变道动态轨迹规划算法, 获得了能够避免智能汽车发生碰撞的变道轨迹的动态最大纵向长度; 设计了兼顾变道效率和乘员舒适性的优化目标函数, 优化获得了在变道轨迹最大纵向长度范围内的实时动态最优变道轨迹; 利用轨迹预瞄前馈和状态反馈相结合的类人转向控制方式, 实现了智能汽车变道动态轨迹跟踪和乘员舒适性的最优控制, 并利用硬件在环试验台验证了所提控制策略的正确性。研究结果表明: 定速工况下实际与参考轨迹的侧向位移误差、航向角误差和最大侧向加速度分别为1.4%、4.8%和0.59 m·s-2; 定加速度工况下实际与参考轨迹的侧向位移误差、航向角误差和最大侧向加速度分别为1.1%、4.6%和0.48 m·s-2; 变加速度激烈工况下实际与参考轨迹的侧向位移误差和最大侧向加速度分别为1.7%和0.80 m·s-2, 航向角超调后能迅速重新跟踪动态轨迹航向角; 所提控制策略可以很好地跟踪控制实际交通环境下目标车道汽车在定车速、定加速度和变加速度工况下的智能汽车动态变道轨迹, 从而能实现智能汽车最优变道, 可确保变道过程中不与目标车道汽车发生碰撞, 并兼顾变道效率和乘员舒适性。      

重载列车纵向动力学仿真模型的有效性分析

针对重载列车纵向冲动问题,根据气体流动理论和机车动力制动特性,开发并完善了重载列车空气制动系统与纵向动力学联合同步仿真系统.对制动系统传动效率与机车电制动系统模型进行修正,细化了模型,提高了仿真系统精度.根据神华线路机车操纵控制指令,仿真机车编组为2+1时的停车与运行制动工况,将仿真结果与神华线路运行试验结果对比.计算结果表明:在空气制动停车与运行工况时,各车位列车管和制动缸压强曲线试验与仿真结果基本一致;在停车与运行制动工况且施加机车制动电流的情况下,车钩力变化试验与仿真结果基本一致,最大车钩力试验与仿真误差在0.7%～14.2%之间,吻合程度较高.     

重载列车纵向动力学仿真模型的有效性研究

针对重载列车纵向冲动问题,根据气体流动理论和机车动力制动特性,开发并完善了重载列车空气制动系统与纵向动力学联合同步仿真系统.对制动系统传动效率与机车电制动系统模型进行修正,细化了模型,提高了仿真系统精度.根据神华线路机车操纵控制指令,仿真列车编组为2+1时的停车与运行工况,将仿真结果与神华线路运行试验结果对比.计算结果表明:在空气制动停车与运行工况时,各车位列车管和制动缸压强试验与仿真结果基本一致;在停车与运行工况且施加机车制动电流的情况下,车钩力变化试验与仿真结果基本一致,最大车钩力试验与仿真误差在0.7%～14.2%之间,吻合程度较高.     

舰船管路系统冲击响应时域仿真及试验研究

对某型舰船管路系统在水下爆炸作用下的冲击响应进行了仿真及试验分析,得出如下结论:加速度响应最大值的仿真值与试验值的误差在30%以内;应变响应仿真的绝对值最大值与试验值最大值的误差在30%以内;随着爆炸距离的增大,最大冲击位移呈递减趋势;最大冲击应力也呈递减趋势,但出现的位置一般为弯管处.仿真及试验的结果表明应用ANSYS软件对舰船管路系统在水下爆炸作用下的冲击响应进行计算是可行的.     

基于减速度包络线修正的新型防滑效率计算方法

为解决现有防滑效率计算方法准确性低、评价效果差等问题,在深入分析列车制动防滑过程中轮轨黏着系数变化规律及特点的基础上,修正了列车制动防滑过程减速度峰值包络线,使其接近理想减速度曲线,进而提出一种新型防滑效率计算方法;结合列车制动防滑系统实际工作原理,搭建了列车制动防滑效率仿真验证平台,在仿真层面验证了减速度包络线修正的正确性和新型防滑效率计算方法的准确性;在不同仿真工况下对比分析了6种防滑效率计算方法的合理性和防滑性能评价效果,并基于实车防滑试验验证了新方法的实用性。研究结果表明：搭建的列车制动防滑效率仿真验证平台所得列车制动时间、制动距离等计算结果与相同工况下实车防滑试验结果的相对误差不超过5%,可用来验证和分析防滑效率计算方法与防滑性能评价效果;修正后的减速度峰值包络线与理想减速度曲线的相对误差不超过4.5%;当防滑控制策略不变时,新型防滑效率计算方法对列车在不同制动级位和黏着水平下的仿真结果相差不超过1.1%,试验结果相差不超过3.5%,且防滑效率均小于100%,稳定性良好;采用不同防滑控制策略时,新型防滑效率计算方法的仿真结果存在明显差异,且不同控制策略对应的防滑效率与其防滑性...     

基于ESS法的重载货车焊缝疲劳仿真

为验证ESS方法的有效性,以装甲钢T型焊接接头为对象,进行了仿真计算与疲劳试验,结果表明,ESS方法计算精度较高,试验与计算误差为18.8%.基于ESS法及静态应力恢复原理,对重载浴盆货车车体关键焊缝进行了疲劳仿真分析,获得了ESS分布规律及仿真结果,其中枕梁上盖板与中梁焊缝计算里程约为2 886万公里,有较高的安全裕度.     

半挂汽车列车联合制动系统性能仿真分析

为研究半挂汽车列车联合制动系统性能,建立了七自由度的半挂汽车列车整车动力学模型、非线性轮胎模型和制动系统模型,对液力缓速器以及联合制动系统在不同使用工况下的半挂汽车列车制动稳定性的影响进行了仿真分析。仿真结果表明:路面附着系数越高,液力缓速器的制动稳定性越好;湿滑路面应慎用液力缓速器;列车高速行驶时,不可直接使用液力缓速器高档,防止半挂车对牵引车冲击过大造成牵引车侧滑和列车折叠;列车在空载状态下也不可使用液力缓速器高档,以免使驱动轴抱死侧滑;满载状态下可直接使用液力缓速器恒速档,在车速不高的情况下,可以使用液力缓速器高档制动;当制动强度需求不高时,联合制动系统可以有效提高列车的制动效能,并保持良好的制动稳定性;而当列车紧急制动时,液力缓速器对制动效能的提高不明显,且会加剧列车失稳。     

多路况下轮式装载机行驶稳定性研究

针对轮式装载机在多路况下行驶过程中经常发生失稳问题,利用稳定度计算和动力学模型仿真相结合的方法,对轮式装载机在多路况下的行驶稳定性进行分析,建立相应动力学模型,计算出轮式装载机在纵横斜坡上多种工况的稳定度和失稳角.借助于ADAMS建立倾翻试验台架模型,对多路况下轮式装载机的行驶稳定性进行仿真试验,得到对应的失稳角.通过对计算和试验得到的失稳角进行误差分析,验证了仿真结果的可靠性.研究结果表明:纵横坡道上6种工况下的失稳角误差率分别为5.13％、4.76％、2.71％、5.56％、13.04％、10.53％,均在合理范围之内,其中纵向坡道上空载上坡、满载下坡和横向坡道上满载工况为倾翻事故多发危险工况.     

基于刚度等效模型的减重孔板结构快速分析方法

为了能够更有效率地对减重孔板结构进行计算分析, 提出一种快速分析方法; 研究了减重孔板结构模型与平面板结构模型间的一般刚度等效关系, 建立了减重孔板孔径、孔距与相应平面板等效杨氏模量、等效板厚间的关系表达式, 以等效平面板结构模型代替原孔板结构模型进行变形分析; 将局部节点位移施加到相应目标孔位模型上, 计算了目标孔位区域的应力分布; 结合试验与仿真验证了方法的准确性; 通过对某实际减重孔板结构施加不同载荷, 对刚度等效关系的稳定性进行了验证; 通过某车体底架带孔板结构实例, 对方法应用于实际工程中的有效性进行了验证。分析结果表明: 与试验结果相比, 快速分析方法仿真变形最大误差约为3%, 应变的最大误差约为5%;不同载荷下的等效杨氏模量偏差约为2.5%, 等效板厚的偏差约为1.3%;快速分析方法对变形与局部应力的平均计算误差小于6.7%, 计算时间缩短了约50%。可见, 快速分析方法可以替代传统方法对减重孔板结构进行性能分析。      

基于路面动态识别的ASR仿真研究

以路面附着系数为参数指标,在车辆行驶过程中对当前路面进行动态识别,同时将当前路面的最佳滑转率作为ASR系统的目标滑转率,当驱动力矩过大时通过调整制动力矩防止车轮过度滑转。使用单轮模型分别在大功率起步和跃变路面持续加速时进行了仿真试验,结果表明:系统能够快速准确地完成路面识别,同时对车辆的行驶状态进行实时判断,当驱动力矩过大时车轮的滑转率基本保持在当前路面的最佳滑转率,避免车轮出现过度滑转,确保车辆获得最大的驱动力,同时保持横向稳定。     

多物理域耦合求解的轮毂电机温度场

为研究温度变化对电动汽车用轮毂电机的工作性能和使用寿命的影响，采用场路耦合法将轮毂电机有限元模型与外电路联合求解，建立了包含轮毂电机本体、外部驱动控制电路的联合仿真模型，充分考虑了外部激励中时间谐波电流对磁场的影响. 然后，将计算得到的绕组铜耗、定子铁芯损耗、永磁体涡流损耗以及杂散损耗等作为热源，采用磁热耦合法将其耦合到各部件进行瞬态温度场研究，综合考虑了电机工作过程中其损耗分布在时间和空间位置上的瞬态变化特性，热源损耗与温度场实时精确耦合. 详细研究了负载运行时轮毂电机各部件温度随时间的变化情况，以及温度的空间分布特性. 多物理域耦合法实现了电磁场与外电路的直接耦合，电磁场与温度场的顺序耦合. 最后，对轮毂电机进行台架试验. 研究结果表明:仿真计算结果与试验结果在额定工况下温度的最大误差为4.96%，峰值工况下最大误差为10.55%.