矿用卡车AMT齿轮传动系统可靠性分析

为较准确预测矿用卡车(automated manual transmission,AMT)变速器齿轮传动系统的动态可靠性,考虑关键构件的柔性及内外部载荷激励的影响,构建了AMT齿轮传动系统刚柔耦合动力学模型,针对服役频次高或载荷恶劣的变速器六挡和七挡传动系统进行了动载荷分析。在此基础上,考虑传动系统载荷动态变化、零件强度退化和各零件之间失效的相关性,对该AMT变速器六挡和七挡传动系统的动态可靠性进行研究,找到了该AMT变速器传动系统的薄弱零部件环节,获得了传动系统及其零部件的可靠度随服役时间的变化规律,为矿用卡车AMT变速器齿轮传动系统的可靠性设计及性能提升奠定了基础。

基于驾驶事件的驾驶风格分类与识别方法研究

针对基于数据统计特征的驾驶风格分类识别方法容易忽略驾驶员在驾驶过程中驾驶风格多样性的问题,提出了一种基于驾驶事件、谱聚类与随机森林相结合的驾驶风格分类识别方法。设计试验采集驾驶数据,进行数据预处理,提取转弯事件和制动事件,经标准化和降维处理后,运用谱聚类算法分别对转弯事件和制动事件进行驾驶风格聚类。采用熵权法赋权得到每位驾驶员的驾驶风格权重,对比5种机器学习算法对驾驶风格识别的精确度,结果表明基于随机森林的驾驶风格识别精确度为92.73%,显著提高了驾驶风格识别准确率。

壳体柔性对风电齿轮箱-发电机集成系统动态特性影响

针对风电传动系统集成化结构,提出了一种可用于风力发电机变速-变载工况下的机电-刚柔耦合动力学模型,不仅考虑了齿轮的时变啮合刚度、相位关系、轴和壳体的结构柔性等机械因素,同时计入了发电机系统中永磁体磁饱和特性、电磁径向力波以及空间谐波等电磁因素。探究齿轮箱-发电机集成系统机电耦合动态特性,讨论了壳体柔性对系统动态特性的影响,提出了一种升速分析法,找寻了系统的共振转速。结合模态能量法和阵型矢量分布原理,找寻了共振时的潜在危险构件。研究表明:齿轮系统与发电机存在强耦合特性,壳体的柔性对系统机电耦合特性影响显著。针对集成化系统而言,齿轮内激励为共振转速下的主要激励源;但采用薄壁壳体时,发电机电磁激励不容忽视,易激发新的共振转速。选择合理的壁厚可有效提高系统的安全可靠性,减少共振区域,减轻系统构件的损坏。

考虑离合器摩擦性能衰减的湿式DCT车辆起步控制研究

建立了考虑离合器摩擦系数变化及离合器性能衰减的湿式双离合变速器(dual clutch transmission,DCT)车辆起步过程动力学模型,以车辆起步过程冲击度、滑摩功和起步滑摩时间为优化目标,采用线性二次型最优控制方法获得了车辆起步过程离合器最优传递转矩。针对离合器摩擦系数变化及离合器性能衰减对车辆起步过程离合器压力控制的影响,提出了一种离合器压力非线性鲁棒控制策略,以实现对离合器最优传递转矩的跟踪。结果表明,所提出的非线性鲁棒控制策略能够在离合器摩擦系数变化的情况下实现对离合器最优传递转矩的有效跟踪,跟踪误差不大于0.02 N·m,且能够适应摩擦性能衰减导致不同寿命阶段摩擦系数的不同变化规律,与比例-积分-微分(proportion-integral-differential,PID)控制策略相比具有更精确的控制效果和更强的鲁棒性。

两挡电动汽车动力传动系统的参数设计

在一款采用固定速比减速器的电动汽车的基础上,改用两挡变速传动方案,对驱动电机进行参数匹配设计,并设计了不带离合器的两挡自动变速器。为了提高电机工作效率,对传动系统的速比进行了以整车动力性要求为约束、以ECE(欧洲城市经济)循环工况下电机能量消耗最小为目标的优化设计,制定了以电机高效运行为原则的换挡控制策略,并与采用固定速比减速器的电动汽车进行了ECE运行循环下的能耗和续驶里程的对比。结果表明,整车能耗降低了6.6%,续驶里程延长了7.1%。

基于多目标优化的采煤机滚筒最优运动参数的动态匹配

为了实现滚筒采煤机无人自动化采煤时滚筒截割性能综合最优,分析研究了不同采煤性能指标随滚筒运动参数即牵引速度和滚筒转速的变化规律,建立了各性能指标的评价模型。选取运动参数为设计变量,建立了以不同性能指标为分目标的多目标优化模型,在约束条件下利用基于模拟退火的粒子群优化算法进行了优化计算,得到了不同煤层硬度下综合性能最优的运动参数,分析优化结果后得到了最优运动参数随煤层硬度的变化规律。最后比较了只调节牵引速度的传统采煤机滚筒运动参数和牵引速度、滚筒转速联合调速的综合性能最优的运动参数匹配下截割性能的优劣,结果表明,综合性能最优的运动参数随不同煤层硬度匹配下采煤机滚筒多方面的截割性能都优于只调节牵引速度的运动参数的匹配,联合调速优于单一的牵引速度调节,对采煤机滚筒运动参数的动态匹配、采煤机对煤层的适应性以及智能化、自动化可以提供参考。

轻度混合动力汽车动力性能仿真及动力系统参数匹配研究

介绍了采用起动机/发电机/电动机一体化技术的ISG(Integrated starter/generator)型混合动力汽车动力传动系统结构及控制策略,建立了装备双模式无级变速传动系统的ISG型混合动力汽车起步加速过程的动力学模型,并进行了计算机仿真。提出了轻度混合动力汽车动力系统的匹配设计方法,分析了电动机峰值功率、启动转矩和发动机启动转速对整车动力性能和传动系统转矩响应的影响,为轻度混合动力汽车总体设计提供了理论依据。

电动汽车的加速转矩补偿控制策略

为了解决电动汽车在急加速和急起动时电机输出动力不足难以满足驾驶员对动力需求的问题,在对汽车加速过程力矩特性分析的基础上提出了一种加速转矩补偿控制策略。该策略可在线性稳定的驱动力矩控制策略的基础上确定基本驱动力矩。采用模糊控制算法开发了以加速踏板开度及其变化率为输入、目标扭矩增量为输出的驾驶员意图表达控制器。在此基础上设计了加速转矩补偿算法用于计算补偿扭矩。最终确定了驾驶员的转矩需求并向电机驱动系统发出了转矩控制指令。仿真结果表明,该控制策略能够显著提升电动汽车的加速性能。

随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统动态可靠性分析

运用最小二乘支持向量机(Sparse least squares support vector machines,SLS-SVM)机器学习方法建立风场随机风速模型,根据随机风速模型和空气动力学理论得到随机风引起的系统外部载荷激励,建立考虑齿轮时变啮合刚度和滚动轴承时变刚度的风力发电机行星齿轮传动系统齿轮—轴承耦合动力学模型,并对动力学模型进行仿真计算,分别得到各齿轮副的动态啮合力和滚动轴承动态接触力。以此为基础,将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数。根据应力—强度干涉理论建立风力发电机齿轮传动系统各齿轮和轴承的动态可靠性模型,利用二阶矩和摄动方法求出各齿轮、轴承的动态可靠性指标,并计算出动态可靠度,研究各齿轮、轴承和传动系统的动态可靠度随时间的变化规律,为风力发电机齿轮传动系统动态可靠性设计奠定了基础。

基于驾驶意图的插电式混合动力汽车能量管理策略

为了使插电式混合动力汽车(PHEV)在不同驾驶意图下合理使用电池电能以获得更好的能耗经济性,采用模糊推理控制器识别驾驶员意图,依据混合动力系统的动力耦合方式、电池荷电状态(SOC)及发动机特性曲线进行工作模式划分,建立能耗经济性目标函数,运用瞬时优化方法进行发动机和电机转矩分配,在此基础上提出了基于驾驶意图的能量管理策略。利用Matlab/Simulink仿真平台搭建整车模型,在新欧洲驾驶循环(NEDC)工况下进行仿真分析,结果表明:采用该能量管理策略可以实现发动机和ISG电机的优化控制,使发动机的工作点总体运行在高效区;与电量消耗(CD)-电量维持(CS)模式的能量管理策略相比,百公里油耗降低了8.24%。通过整车道路试验对所提出的能量管理策略的有效性进行验证,结果表明:采用该能量管理策略的插电式混合动力汽车的百公里油耗较原汽油车降低32.93%。

变风速运行控制下风电传动系统的动态特性

基于齿轮系统动力学的方法对风电传动系统进行研究。运用基于自回归模型的线性滤波法(Auto-regressive,AR)建立的风速模型对实际风场的随机风速进行模拟;根据风力发电机在实际情况中的运行控制策略获得风力发电机齿轮传动系统的时变输入转矩激励;综合考虑风力发电机齿轮传动系统中各个齿轮副的时变啮合刚度、各个滚动轴承的刚度、各个轮齿综合啮合误差等内部激励,采用集中参数质量法建立风力发电机齿轮传动系统的耦合动力学模型;在此基础上建立风力发电机齿轮传动系统的动力学微分方程并进行仿真计算,分别求解风力发电机齿轮传动系统的固有频率、振动响应、动态啮合力和滚动轴承动态轴承力。研究结果为风力发电机传动系统的动态性能优化设计和可靠性设计奠定了基础。

CVT混合动力汽车再生制动控制策略与仿真分析

分析了混合动力汽车制动过程中发动机反拖制动和CVT速比控制对车辆再生制动性能的影响,提出了低制动强度下仅由电机再生制动、高制动强度下电机与制动器共同制动和紧急制动时发动机参与制动的再生制动策略。对典型工况进行了再生制动仿真,仿真结果表明,CVT速比控制可使电机运行在高效区,从而获得了比传统手动变速混合动力汽车更好的制动能量回收效果。

基于动力学和可靠性的风力发电齿轮传动系统参数优化设计

通过建立1.5 MW风力发电齿轮传动系统动力学微分方程,考虑由风速变化引起的外部激励和由时变啮合刚度与综合误差引起的内部激励,应用模态叠加法求解系统的动力学微分方程并给出了使用系数和动载系数的表达式。在此基础上,对齿轮传动系统的优化问题进行了深入研究,建立以等强度原则和可靠性为约束,以体积最小为目标的优化设计数学模型,利用Matlab的优化工具进行优化,并对实例进行分析计算。分析结果表明,给出的变工况动载荷条件下的风电齿轮传动系统优化设计方法和得到的设计参数,能有效地提高传动系统的可靠度,明显降低重量和体积。

ISG型中度混合动力汽车驱动工况控制策略优化

在汽车动力学理论的基础上,通过对基于集成起动机/发电机(Integrated starter/Generator,ISG)的中度混合动力汽车(Medium hybrid electric vehicle,Medium-HEV)的系统效率进行瞬时优化计算,得到ISG型中度混合动力汽车控制策略,确定控制策略中三个关键系数:电池电量切换阈值XSC,发动机充电曲线系数Xe_chg和发动机关闭曲线系数Xe_off,以及它们的取值范围。在Matlab/Simulink仿真平台下,建立ISG型中度混合动力汽车整车仿真模型,将电池电量变化值△SC折算为等效油耗,以ISG型中度混合动力系统综合油耗最小为优化目标优选三个系数的取值,从而确定ISG型中度混合动力系统动力源的匹配和优化控制策略。仿真结果表明,与传统汽车相比,ISG型中度混合动力汽车的油耗降低了36.95%,明显提高了中度混合动力系统燃油经济性。

基于K-均值聚类算法的行驶工况构建方法

提出一种基于K-均值聚类算法的城市循环工况构建方法,该方法通过实车采集某城市道路行驶工况的数据,将工况数据预处理后划分为工况块,运用平均速度、行驶距离和巡航时间比3个参数对工况块进行K-均值聚类分析,采用距离聚类中心越近越能代表簇特征的原则选取工况块,最终拟合出某城市循环工况,并对其从特征参数、转毂实验和废气分析采集的油耗和排放数据3个方面与其他典型城市循环工况进行了对比。对比分析结果表明:采用本方法构建的城市循环工况能够很好地反映某地实际交通道路状况,具有实用价值。

基于啮合相位分析的盾构机减速器多级行星齿轮传动动力学特性

基于齿轮啮合理论和Lagrange方程,运用集中参数法建立多级行星齿轮系统的扭转动力学模型。采用梯形波表示啮合刚度的时变特性,分析行星齿轮啮合过程中的相位关系,计算盾构机减速器三级行星齿轮不同啮合位置的扭转振动结构频率。针对齿轮啮合误差特点,采用轴频和齿频叠加的谐波函数表示行星齿轮传动误差,考虑受啮合相位关系影响的行星齿轮系统时变刚度,系统分析多级行星齿轮传动的内部激励特征。基于某施工标段的统计负载,考虑内外激励,求解三级行星齿轮系统的动态响应,并对齿轮振动频谱特性进行分析。通过计算减速器不同转速下的系统构件动态响应,研究齿轮振动与盾构机减速器输入转速的关系,为盾构机驱动系统运行工况的选择提供了依据。

基于前向建模的ISG型CVT混合动力系统再生制动仿真研究

基于对CVT混合动力汽车制动力分配的分析,综合考虑发动机反拖制动、CVT速比及夹紧力控制、电池快速充电特性与电机高效发电特性对再生制动性能的影响,制订了相应的再生制动控制策略。根据前向建模思想,利用数值建模与理论建模的方法,建立了CVT混合动力汽车再生制动系统综合模型,进行了EUDC等四种典型循环工况下的再生制动性能仿真,在保证安全制动的条件下,实现了较高比率的制动能量回收,仿真结果证明了所提出的再生制动控制策略和系统模型的正确性与适用性。

基于驾驶员意图识别的纯电动汽车动力性驱动控制策略

为了解决纯电动汽车动力性和操控性难以同时兼顾的问题,将驾驶员意图分为稳态意图和动态意图,稳态意图用于保证车辆的操控性,动态意图用于保证车辆的动力性,在此基础上提出了一种基于驾驶员意图识别的纯电动汽车动力性驱动控制策略,该策略首先分别采用"典型工作点+分段插值"和模糊推理方法来识别驾驶员的稳态和动态意图;接着采用"动态补偿转矩保持"和"动态补偿转矩归零"等算法计算动态补偿转矩;最后通过"增量式"动态补偿转矩跟踪算法和电机过载管理算法给出最终的转矩指令。仿真与试验结果表明,该策略既可以根据驾驶员稳态意图保证车辆的操控性,也可根据驾驶员动态意图提高车辆的动力性。

变载荷激励下风电行星齿轮系统动力学特性

为了更准确地分析风电行星齿轮系统的动力学特性,在同时考虑风速变化和发电机电磁转矩变化引起的外部载荷激励,齿轮时变啮合刚度、轴承时变刚度以及行星齿轮啮合相位差等引起的内部激励的条件下,建立了风电行星齿轮系统的动力学模型。在此基础上,采用Runge-Kutta数值积分方法求解了某兆瓦级半直驱风电行星齿轮系统的动态响应,分析了上述激励对系统动态特性的影响规律。结果表明:外部变载荷的激励使系统的响应频率具有明显的低频成分,各构件的扭转振动位移与外部合力矩有相似的变化趋势;行星轮啮合相位差的激励使系统的结构频率成分增多且频率减小,增加了系统共振的可能性;轴承时变刚度使系统的高阶响应频率产生较大波动,增加了系统动态响应的复杂性。

新型功率分流式混合动力传动系统工作模式分析与参数设计

提出一种基于金属带式无级变速传动(Continuously variable transmission,CVT)与行星齿轮机构的新型功率分流式混合动力汽车动力传动系统方案,分析该系统所具有的各种工作模式,并针对长安某车型参数完成了动力系统和传动系的参数匹配设计。在MatLab/Simulink环境下建立基于该系统的整车性能仿真模型,进行整车动力性能及UDDS/10～15循环工况下的燃油经济性仿真计算分析,结果表明所提出的新型混合动力传动系统百公里加速时间仅为9.65s,UDDS和10～15循环工况下的等效百公里油耗分别为4.32、3.74L。