基于运动合成的旋转变速运动建模及其驱动机构演变

为满足织机开口运动停—升—停的工艺特性及其动力学性能,提出一种基于运动合成的旋转变速运动规律构造方法。从组合机构角度提出旋转变速运动驱动机构及其演变,建立不同驱动机构的相对运动传递函数模型。采用目标优化法对旋转变速机构尺寸参数进行设计,在相同的中心距半径和转子臂初始位置的情况下建立优化函数并进行求解。仿真结果表明:偏移系数是影响旋转变速运动的关键参数,且变速运动静止时间、相对位移和速度峰值随偏移系数增加而减小;传递函数是影响旋转变速机构运动特性的重要参数,当偏移系数为0.4147时,随传动比的减小,转子臂相对位移减小,同时影响旋转变速机构凸轮特性,传动比大于0.9后不能满足旋转变速机构约束条件;用导杆滑块机构和铰接四杆机构对齿轮机构进行代换,可近似实现变速规律相对运动的传递,其传动误差分别为0.010、0.003 rad;通过减小中心距对铰接四杆机构重新优化可以提高旋转变速机构传动性能,满足高速运动需求。

6DCT双离合变速器电控结构原理解析

双离合器变速箱(Dual-Clutch Transmission,简称DCT)目前匹配格特拉克DCT产品的主流车型有:克莱斯勒,道奇,沃尔沃,福特,欧蓝德,三菱,格兰德,雷诺,雪铁龙,标致。6DCT双离合变速器是由东风格特拉克(DGT)汽车变速箱有限公司生产,目前,DGT公司已开发投放6DCT150和6DCT200两款产品,并成功适配东风汽车集团等旗下众多车型。

面向复杂工况的液力变矩器与变速箱效能优化协同控制策略

针对工程机械在复杂工况下能源利用率不高的问题,提出了一种液力变矩器与变速箱效能优化协同控制策略。首先,在装载机功率与力学平衡的基础上,构造了基于牵引性能理论的装载机动力传动系统仿真平台,并通过装载机循环工况采集到的实验数据验证了其有效性和可靠性;其次,基于发动机与液力变矩器台架实验,研究了ZL50型装载机的牵引特性,对比了其在起步、举升、铲掘、匀速4种不同牵引阶段的动力性能,分析了液力变矩器的闭锁点对装载机动力性、平顺性和经济性的影响;最后,提出了面向复杂工况的液力变矩器与变速箱效能优化协同控制策略,并对优化前后的装载机效能进行了对比分析。研究结果表明:在相同的V型循环工况下,采用所提出的控制策略,装载机等油耗输出能量从372.69 kW·h·mL^(-1)提高到420.51 kW·h·mL^(-1),整机效能提高了约12.8%。所提策略可为大型工程机械传动效率低、燃料消耗大、污染排放严重等问题提供解决方案。

串并联混合动力变速箱挡位对整车性能的影响

针对串并联混合动力车辆变速箱选型匹配问题,采用试验设计(DOE)方法选取变速箱最优速比并分析挡位对整车性能的影响。建立了整车仿真模型和控制策略并进行了台架验证,分析了该混合动力系统3种变速箱挡位配置对车辆的加速性能、爬坡性能和整车油耗的影响。仿真结果表明,挡位的增多可以提高整车动力性,降低整车对电池放电功率及电池容量的需求,但是对整车油耗改善较小。进一步仿真结果表明,即使改善发动机低转速中高负荷区域的燃油消耗率,变速箱挡位数对整车油耗的影响也不大。

基于多传感数据融合的变速运行齿轮异常振动故障诊断

变速运行齿轮异常振动故障诊断性能过差会增加汽车维护成本,缩短齿轮使用寿命。为了及时识别齿轮故障,保证汽车变速器总成具有良好的振动特性,提出基于多传感数据融合的变速运行齿轮异常振动故障诊断方法。通过分析多传感器数据融合技术,掌握变速运行齿轮异常振动故障诊断的理论框架,并以此为基础,参考传感器融合模块、特征级并行多神经网络局部诊断模块和终端分类模块,结合变分模态分解、多通道加权融合和单隐层前馈神经网络训练算法,从信号采集、信号特征提取和信号特征分类3个步骤实现变速运行齿轮异常振动故障诊断。实验结果表明:在齿轮发生轻度磨损时,磨损振动信号的幅值在20~40 mV之间,磨损振动信号的频率在0~4000 Hz区间;中度磨损时,信号的幅值在30~55 mV之间,信号频率在3000~7000 Hz区间;重度磨损时,信号幅值在50~70 mV之间,信号频率在6000~12000 Hz区间,且各阶段诊断结果均与故障程度的实际转折点吻合。由此可知在各样本数量均相同的情况下,提出的故障诊断方法预测值与真实值均相同,故障程度和故障类型的诊断性能均较好。

基于机器视觉的变速器齿轮表面缺陷检测研究

针对人工检测变速器齿轮表面缺陷存在可靠性差、效率低、不能满足批量生产的问题,开展齿轮表面缺陷自动检测的研究。以汽车变速器齿轮为检测对象,首先搭建机器视觉齿轮表面缺陷检测系统,采集齿轮缺陷图像样本,对采集的齿轮图像进行去噪、增强等预处理;然后采用改进的Scharr边缘检测算法提取齿轮边缘;最后获取感兴趣区域的坐标信息,寻找齿轮外圆的边缘点,计算齿轮的边缘点之间的距离,从而实现齿轮缺陷的精确定位。实验结果表明:该系统可准确检测出齿轮表面缺陷所在位置,可靠性和稳定性良好,检测效率高,为机器视觉齿轮缺陷检测技术的应用提供了思路。

汽车变速器支架冲压成形工艺参数优化

该文以汽车变速器支架为研究对象,利用Dynaform软件研究其冲压成形过程出现的常见缺陷和问题。首先采用单因素分析确定正交试验的参数范围,然后通过正交试验和极差分析,获得各参数对最大减薄率的影响主次顺序,即冲压速度大于摩擦系数大于模具间隙;对于最大增厚率,冲压速度大于模具间隙大于摩擦系数,相对最优工艺参数组合为摩擦系数0.100、模具间隙1.44 mm、冲压速度1000 mm/s。最大减薄率的数值为15.345%、最大增厚率的仿真数值为16.017%,优化后的零件成形质量良好,可降低破裂的风险。

基于SPWVD与知识蒸馏的行星变速器故障诊断研究

行星变速器运行工况多是非平稳运行工况,运行过程中齿轮啮合振动信号相互耦合导致测试信号混叠,其隐藏故障诊断难度增大;同时应用复杂的神经网络模型进行故障诊断预测时多数会收到工业现场边缘计算设备硬件的限制。针对相关问题,在保证行星变速器故障诊断准确率的情况下减少网络模型的参数量,提出了一种应用平滑伪维格纳-威利分布(smooth and pseudo Wigner-Vile distribution, SPWVD)与知识蒸馏结合的智能识别模型用于行星变速器故障诊断。首先,利用集合经验模态分解(EEMD)方法将多分量振动信号分解后选取单分量信号进行SPWVD计算后线性叠加得到二维时频图作为输入,以ResNet101为教师模型指导学生模型MobileNet进行训练,复杂教师模型将数据中的知识传授给学生模型,提高了学生模型的精度。将该方法与同类方法进行了对比,结果表明,模型以牺牲2.43%准确率为代价,存储成本下降为教师模型的24.55%,相较未知识蒸馏的MobileNet的准确率提高了9.61%,实现模型轻量化。本研究方法对提高深度学习模型在工程实际应用,降低边缘计算设备部署成本提供了一种有效且可行的解决方法。

采棉机变速器能效对比分析

研究采棉机在加速和恒速作业过程中纯液压变速器和液压机械无级变速器传输效率以及发动机燃油消耗,对发动机燃油消耗和液压机械无级变速器传输效率进行台架试验。仿真结果显示:在(0~25)km/h加速过程中,相比较纯液压变速器,装备液压机械无级变速器的采棉机的发动机燃油消耗减少2.4933kg/h,且液压机械无级变速器传输效率在0.82以上;当行驶速度和采摘头输入转速分别保持在6km/h和1380r/min时,相比较纯液压变速器,装备液压机械无级变速器的采棉机的发动机燃油消耗减少1.44709kg/h,传输效率提高0.15。仿真与试验结果表明装备液压机械无级变速器的采棉机在作业过程中可提高采棉机的传输效率和降低燃油消耗。

大型变速抽水蓄能发电电动机不同转速下三维端部电磁场和损耗研究

大型变速抽水蓄能发电电动机端部区域漏磁和构件损耗较高,为了研究不同转速时大型变速抽水蓄能发电电动机三维端部电磁场和端部构件损耗的变化规律,本文建立326 MW变速抽水蓄能发电电动机三维端部瞬态电磁场的数学模型,研究变速抽水蓄能电机在发电机工况下不同转速时定转子端部构件磁密的变化规律,确定变速抽水蓄能电机端部构件涡流密度的分布情况,探究变速抽水蓄能电机在发电机工况下不同转速时定子压圈、定子环板、转子护环以及转子齿压板等端部构件损耗的变化规律。采用相同的计算方法对小容量10 MW变速抽水蓄能发电电动机进行研究,通过试验测试和计算结果的对比验证了本文计算方法的可行性。

交流励磁脉冲电压占空比对双馈型变速抽蓄电机转子绕组放电特性影响研究

双馈型变速抽水蓄能电机是新型电力系统中极为重要的组成部分,其采用交流励磁低频PWM脉冲电压供电,其中占空比作为PWM技术的重要参数,对电机绝缘产生一定的影响,研究方波占空比对变速抽水蓄能电机转子绕组放电特性的影响规律,有利于变速抽水蓄能机组的绝缘性能评估。以某变速抽水蓄能机组为研究对象,建立转子绕组有限元模型,基于有限元仿真平台仿真并分析了不同方波占空比下转子绕组绝缘薄弱区域的电场电势特性,并搭建3 kV转子绕组局部放电试验平台,分析了不同占空比方波电压作用下绕组局部放电特性。

基于模型预测控制的静液压变速器转速控制研究

为提高静液压变速器(HST)控制系统的自适应性和鲁棒性,结合模型预测控制(MPC)与粒子群优化(PSO)算法对HST转速控制性能进行仿真和实验研究.首先,基于状态扩展空间方程建立HST的预测模型,引入PSO确定MPC的最佳超参数,获得综合性能指标最佳的模型预测控制器模型.然后,对HST进行阶跃响应与加减速控制仿真,同时搭建静液压传动实验平台对模型预测控制HST的可行性进行验证.结果表明:在阶跃响应和期望转速突变条件下,模型预测控制HST的输出转速均在较短时间内稳定在期望转速附近,且超调量最大不超过5%,具有较好的静态特性.期望转速突变时,MPC亦能快速准确地调控变量泵的排量,使马达转速迅速达到新的稳定状态,且调控过程的转速波动较小.所得实验结果与仿真结果一致,表明MPC在HST转速控制方面具有可行性.最后,针对更为复杂的工况(变化的输入功率、多变的期望转速以及突变的外部负载),采用仿真手段研究了MPC对HST的转速控制性能.结果表明:在复杂工况下,MPC亦能使HST具有较好的静动态特性,其转速波动得到有效降低,马达输出转速能稳定在期望值附近.

重型拖拉机全动力换挡变速箱自动换挡策略研究

以一种用于220 kW拖拉机全动力换挡变速箱为研究对象,基于经济性、动力性为控制核心制定了道路运输和田间作业(犁耕)模式的标准型自动换挡策略,在全动力换挡变速箱基础上实现全自动换挡。为进一步提升不同工况下自动换挡策略的工况适应性,制定了智能型自动换挡策略,在道路运输自动换挡策略中,以燃油消耗总量为优化目标,换挡点车速和换挡延迟时间作为设计变量,对控制策略进行优化;在犁耕作业自动换挡策略中,引入滑转率变化量和车速变化量2个修正参数,通过模糊控制规则实时修正换挡点车速。基于AMESim和Matlab/Simulink建立了拖拉机仿真模型,开展自动换挡策略仿真。仿真结果表明,相较于标准型自动换挡策略,道路运输工况下,拖拉机燃油消耗总量下降6.71%;犁耕作业工况下,换挡次数降低36.5%,燃油消耗总量下降2.85%。通过台架试验验证了道路运输模式自动换挡略的有效性。

载流导线激励弹性约束轴向变速运动梁主-参联合共振

研究了两端弹性约束轴向变速运动梁的主-参联合共振问题。根据哈密顿原理,推导导电梁在平行载流导线激发磁场中的磁弹性非线性振动方程。由两端弹性约束边界条件得到振型函数,再对方程进行伽辽金积分法离散,然后利用多尺度法得到稳态运动的近似解析解,并对稳态解的稳定性进行了分析。通过算例,用数值方法对解析解结果进行验证,并分析不同参数对共振振幅及频率的影响。结果表明,系统发生主-参联合共振时,弹簧刚度和外激励力主要影响系统振幅,而轴向速度、电流、轴向力对振幅和共振频率都有影响;系统的稳定区域随弹簧刚度的增大而增加。

重型车辆电控机械式自动变速系统的设计与实现

针对重型车辆在驾驶过程中变速难、控制能力滞后等问题,该文设计一种基于重型车辆电控机械式自动变速系统。该系统采用电控自动变速控制技术(transmissioncontrol unit,TCU),引入巡航模式(adaptive cruise control,ACC)和防滑模式(traction control system,TCS),以全面提升重型车辆的安全性和性能。此外,该系统还将档位转换与人工智能相结合,创建了挡位智能转换模块,根据车速、平衡度、加速度和环境等因素进行智能换挡,从而降低了驾驶员的操作难度。通过对该系统技术核算的数据,发现误差率在可接受范围内,表明该研究系统在解决该文中提到的问题上具有实用性和卓越性。

基于模糊PID汽车变速箱自动控制方法

为改善汽车变速箱的目标速度跟踪水平,提升汽车的动力性,基于模糊PID汽车变速箱自动控制方法,确定汽车行驶的目标车速,计算目标车速与实际车速之间的偏差,以及速度偏差的变化率,将上述结果作为PID控制器的输入,利用参数整定后的PID控制器,确定汽车变速箱的控制变量,控制汽车传动机构输出理想车速。实验结果表明,汽车以阶跃信号、斜坡信号和正弦信号状态行驶时,该方法均可以精准跟踪汽车变速箱的速比,控制效果与动态跟踪性能优异,为保持汽车的最佳动力性能提供了良好的控制策略。

基于IPSO-MCKD的汽车变速箱轴承故障诊断

针对车辆在城区运行过程中频繁启停造成变速箱滚动轴承故障易发的问题,在轴承故障诊断中引入最大相关峭度反卷积(Maximum Correlation Kurtosis Deconvolution,MCKD)的方法,为了避免过于依赖人工选择MCKD算法中滤波器系数和移位数,提出了一种参数自适应的最大相关峭度反卷积的故障诊断方法。该方法以输入信号的包络谱中最大相关峭度为目标函数,采用改进后的粒子群优化(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)算法优化MCKD中的滤波器系数和位移数,最后通过对故障信号的包络谱进行分析,提取轴承的故障特征。仿真和试验的结果表明,该方法可以有效降低环境中的噪声干扰,准确从强噪声中提取故障特征,实现故障诊断。

Excel支持的匀变速运动位移公式的探究教学

匀变速直线运动的位移公式是教学中的难点。在分析人教版新教材编写设计和高一学生学情后,提出以Excel软件作为技术支持的科学探究教学改进方案。通过v-t图像围成的面积和真实位移的数据对比,得到匀变速直线运动v-t图像围成的面积表示位移的结论。

汽车自动变速器换挡控制自动校准算法研究

为改善自动变速器的换挡特性,提出了一种基于模型的自动变速器离合器液压自动校准方法,实现离合器换挡参数的自动调整。该校准方法包括自动变速器仿真模型、车辆仿真分析算法和基于优化过程的自动校准算法,并在优化过程中进行迭代仿真和分析。以通电换挡为研究对象,仿真结果表明无论是通电升挡,还是通电降挡,该方法均能够有效地执行离合器液压曲线的基本映射,通过所提出的校准方法能够缩短实际车辆试验前的校准时间,提高自动变速器开发过程的效率。

基于真实情境的“匀变速直线运动的应用”教学实践与反思

结合生活中常见的运动场景,创设匀变速运动问题情境,引导学生应用所学知识解答实际问题,树立安全意识,以促进学生核心素养的提升。