基于遗传算法的风电齿轮传动系统参数优化设计

齿轮箱是风力发电系统的重要部件,其体积大、重量高等问题制约了风电清洁能源的发展.以1.5 WM风力发电机组为研究对象,建立齿轮传动系统轻量化数学模型,并采用遗传算法进行优化求解.结果表明,采用遗传算法是可行的,优化后齿轮传动系统体积减少了4.59%,这将进一步减小齿轮传动系统箱体体积和总质量.通过计算行星轮系的传动效率,验证了优化结果的可行性,该研究将为风电齿轮传动系统轻量化设计提供新方法.

考虑逆变器谐波耦合的牵引传动系统机电耦合振动特性研究

作为牵引传动系统能量转换的关键部件,牵引电机在电气激励作用下会受到各种冲击载荷和周期激振力的作用,从而产生机电耦合振动,威胁牵引传动系统的可靠运行。对此,基于双惯量模型对牵引传动系统机电耦合振动特性开展研究。首先,建立牵引电机的双惯量模型,依据此模型对其固有频率进行计算,并介绍了机械传动系统的同频受迫振动模态。其次,根据逆变器的开关特性,着重分析了脉宽调制(PWM)导致的边带谐波转矩对机电耦合同频共振的影响,探索逆变器的频率耦合产生的间谐波对机电耦合系统的影响。接着,以传递函数的形式对考虑双惯量负载的牵引传动系统进行建模,从频域角度对系统机电耦合共振特性进行理论分析。最后,利用硬件在环测试对所分析结果进行验证。

齿轮传动系统共存吸引子的稳定性与分岔

以3自由度齿轮传动系统为研究对象,应用数值仿真方法得到系统的多初值分岔图,结合最大Lyapunov指数(Top Lyapunov Exponent,TLE)分析阻尼系数对系统动力学特性的影响。将数值仿真、延拓打靶法和Floquet特征乘子相结合,延拓追踪共存吸引子的稳定性与分岔。应用胞映射法计算共存吸引子的吸引域,结合分岔图、相图和Poincaré映射图揭示共存吸引子的吸引域随系统参数变化的侵蚀演变过程。结果表明:系统存在周期倍化分岔点和鞍结分岔点之间的距离非常近的现象,鞍结分岔使系统终态在两个不同的周期运动之间跳跃,使周期倍化分岔表现出亚临界特性;共存的周期吸引子主要由鞍结分岔引起;若鞍结分岔发生在概周期运动区间,则会出现周期吸引子与概周期吸引子共存。

考虑热管理约束的柴电混动系统能量再分配策略

针对传统能量管理策略缺乏对恶劣工况下热约束的考虑问题,提出了一种能量再分配策略.该策略创建并验证了带有热管理子系统的柴电混动系统模型,并基于邻域分量分析确定了冷却能力指标各自的权重系数,进而得到能够反映系统热状态的综合热评价体系.结合热评价体系,提出了基于动量梯度下降法的能量再分配方法.以高海拔和电池冷却系统恶化两种典型工况为例对能量再分配策略进行实时仿真分析,两种工况下该策略均以牺牲较少综合油耗的代价明显改善了系统热状态,保障了车辆的可靠运行.结果证明了考虑热管理约束的能量再分配策略具有良好的效果.

PLC控制的造纸机传动系统设计研究

高速造纸机是造纸业的重要设备之一,其传动系统的设计在工业自动化中具有一定的挑战性。PLC控制系统为这一领域的发展带来了无限的潜力。结合造纸机结构以及工作原理,分析高速造纸机传动系统设计需求,从整体结构、硬件结构等多方面介绍传动系统的设计思路,以期为造纸工业的自动化以及智能化发展提供参考。

基于智能制造的造纸机传动系统变频调速控制研究

进入21世纪以来,科技飞速发展,经济水平不断得到提高,人们对纸张的差异化需求越来越突出,不仅包括纸张的质量,更重要的是纸张的功能性。在造纸企业的生产中,智能化的造纸设备对企业的发展影响巨大。在智能化的造纸设备中,传动系统处于核心的位置,通过变频的方式实现传动系统的有序运转,有利于节约能源,同时保证仪器的平稳运行。为此,对造纸及传动系统进行深入研究,分析了造纸机在变频调速方面面临的挑战与机遇,为加速造纸机的升级以及造纸行业的进一步发展,促进纸张的智能化生产提供了借鉴。

智能化视角下造纸机传动系统变频调速控制研究

在当今造纸行业向智能化转型的背景下,造纸机作为纸张生产的核心设备,其传动系统的高效运行对整体生产效率和产品质量起着决定性作用。电气自动化与变频调速技术的深入应用,极大地推动了造纸机控制系统的技术进步,为实现造纸机械高效、稳定生产提供了坚实的技术基础。基于此,在探讨造纸机传动控制系统的构成与设计关键点,并针对常见的变频调速技术进行分析,特别是直接转矩控制(DTC)算法在优化传动系统中减少异步电机电磁转矩波动、降低能耗、提升效率方面的应用,旨在为造纸机传动系统的优化提供切实可行的解决方案。

800V高压电驱动系统在新能源汽车中的优势与创新

800V高压电驱动系统是一种新能源汽车中常用的动力传动系统,它采用了更高的电压级别来驱动电动机。与传统的400V电压级别相比,800V高压电驱动系统具有更高的功率输出和能效。在800V高压电驱动系统中,电池组的电压被提升到800V,这意味着电流可以更小,从而减小了电线的尺寸和损耗。同时,高压电驱动系统还采用了更高的电压转换比率,使得电动机可以更高的转速运行,从而提供更大的动力输出。

混合动力汽车功率分流传动系统扭转振动及其影响因素研究

针对某款混合动力汽车,综合考虑发动机、电机、复合行星齿轮机构、离合器、减速器、差速器和半轴等部件,采用集中质量法建立功率分流传动系统动力学模型。在此基础上,分析不同运行工况下传动系统固有频率和振型,分别研究电机和发动机激振频率与传动系统固有频率之间的关系,仿真分析扭转减振器刚度对传动系统固有频率的影响规律,通过改变扭转减振器刚度从而使得传动系统共振转速远离发动机常用工作区。

环境参数对风电齿轮箱传动系统疲劳损伤的影响

在风电机组全寿命周期内,长期风速概率分布会使风电齿轮箱传动系统动载荷出现随机特性,影响其疲劳损伤预估精度。笔者提出了一种考虑长期风速概率分布特征的风电齿轮箱传动系统疲劳损伤预估方法,通过建立大功率海上风电机组OpenFAST-SIMPACK联合仿真模型,计算不同平均风速与湍流强度组合工况下的风电齿轮箱传动系统齿轮短期疲劳损伤,进而采用代理模型技术重构“平均风速、湍流强度-短期疲劳损伤”映射关系,预测齿轮长期疲劳损伤。研究结果表明:风电齿轮箱传动系统低速级太阳轮容易发生接触疲劳失效;在额定风速以下,低速级太阳轮短期疲劳损伤与平均风速呈正相关,在额定风速附近,平均风速与湍流强度的随机特性均会增大其长期疲劳损伤不确定性,增大其疲劳失效风险。

基于直驶效率数据的机电复合传动系统性能退化评估

目的 基于直驶效率数据,实现机电复合传动系统的性能退化评估。方法 将机电复合传动系统全工况测试周期内的效率云图进行梯度和网格划分,得到各梯度内的网格点数。通过Pick定理,计算各梯度下不规则效率云图的面积,对各梯度效率云图面积求和,即可得到该测试周期内的机电复合传动系统性能退化评估指标。结果 计算了6个全工况测试周期的效率云图面积,结果显示,性能退化评估指标逐渐上升。通过效率云图对比发现,高效区间逐渐增大。从性能退化指标的发展趋势看,目前该传动系统正处于磨合期。结论 该方法能够有效评估机电复合传动系统的性能退化情况。

外能源枪械凸轮传动系统冲击载荷研究与分析

为减小外能源枪械传动系统的冲击载荷,采用了凸轮式外能源枪械传动系统,选取了4种凸轮运动规律进行凸轮设计,确定了外能源枪械抽壳阻力曲线,通过动力学仿真分析方法分别对这4种凸轮对枪械自动动作运动特性的影响开展仿真研究。以枪机框运动过程中的冲量为评价目标,分别分析采用不同凸轮的外能源枪械后坐及复进过程中的冲量大小,对比不同凸轮轮廓曲线对枪械的影响,结果表明,外能源枪械凸轮轮廓曲线在后坐过程中采用修正梯形运动规律、在复进过程中采用简谐运动规律时,枪械自动动作运行最平稳、工作可靠。其中,外能源枪械后坐过程采用修正梯形运动规律可比采用等加速运动规律冲量下降85.86%,复进过程采用简谐运动规律可比采用摆线运动规律冲量下降15.94%。

三臂凿岩台车液力机械传动系统的牵引性能

三臂凿岩台车在隧道作业时,路面平整度低、负载波动大,导致牵引性能输出不稳定。在三臂凿岩台车动力总成的基础上,建立了液力机械系统的功率平衡理论与力学平衡方程。进一步,开展了三臂凿岩台车的发动机外特性和液力变矩器原始特性实验,研究了共同工作的输入特性和输出特性。建立了三臂凿岩台车的动力传动系统仿真模型,同时开展了整机牵引性能实验。整车实验与仿真计算对比结果表明:一挡、二挡、三挡最大牵引力误差分别为1.8%,2.4%,1.7%,最大车速误差分别为2.1%,1.9%,2.3%,验证了三臂凿岩台车的牵引性能理论,对复杂工况下工程车辆牵引性能研究具有一定的指导意义。

双模功率分流式混合动力汽车传动系统设计

针对双模功率分流式混合动力汽车传动系统的构型,首先,对比分析了单、双模式混合动力系统结构特征及应用范围;然后,结合复合分配式特点,选定3种复合分配式四结点杆模型,通过逆向拆分得到所有可行的复合分配式构型,并根据杆长度和特征参数约束条件,确定构型方案;最后,在此基础上,参考某款车型参数,通过分析输入分配模式、模式切换点和机械点特性确定第3排行星排和离合器位置及结构参数,设计出传动系统构型,为研究双模功率分流式混合动力汽车传动系统提供理论依据。

同向平双齿轮传动系统设计分析软件开发

同向平双齿轮传动系统设计过程复杂、参数众多,型号更迭导致结构参数匹配困难、工作量大,亟待开发专用设计分析软件以提高设计效果和效率。建立了同向平双齿轮传动系统优化模型,基于C++语言与Qt应用程序框架开发了同向平双齿轮传动系统专用设计分析软件;结合工程案例对软件的可运行性、优化效果、信效度进行了对比分析,验证了软件的有效性和可靠性。结果表明,所开发的软件实现了某同向平双齿轮传动系统比现有水平减重7.98%,优化结果稳定收敛且收敛精度达99.02%,齿轮安全系数偏差率控制在8%以内,实现了良好的高功率密度设计,有望推动行业设计方法转型升级。

考虑啮合误差的复式行星传动系统均载特性研究

为研究复式行星传动系统的均载特性及影响均载特性的因素,通过势能法建立齿轮刚度求解模型,求解了传动系统的时变啮合刚度;计入阻尼、时变啮合刚度、啮合误差等因素影响,采用集中质量法建立了系统的平移-扭转耦合动力学模型,利用Newmark-β积分法求解了系统的动态响应,以均载系数量化均载性能,分析了转速、负载及单构件和多构件偏心误差对系统均载性能的影响。分析结果表明,提高转速会降低系统的均载性能,增加负载会提高系统的均载性能;偏心误差的增大会使系统的均载性能降低,当偏心误差同时作用在内啮合的构件上时会使均载系数下降3.1%;当同类行星轮的偏心误差以旋转中心作用时,会有效降低偏心误差对系统均载性能的影响。

舵机传动系统动力学联合仿真建模及实验研究

全电/多电飞行器舵机传动系统由电动舵机、传动机构、舵面以及控制系统所组成,其性能对飞行器的动态飞行品质和控制精度具有重要影响。根据电动舵机(EMA)结构组成,建立其系统动力学方程,并基于AMESim软件通过图形化建模方式建立其动力学模型。基于Virtual.Lab Motion软件建立传动机构动力学模型,此模型考虑了含间隙非线性接触碰撞效应、构件弹性变形和舵面负载等因素的影响。基于Coupled主从耦合联合仿真方式,建立舵机传动系统联合仿真模型。基于综合性能实验台开展了舵机扫频实验,并与仿真结果进行对比。结果表明:仿真结果与实验结果误差较小,验证了舵机传动系统联合仿真模型的正确性。

基于ATSMC的破障武器随动系统控制研究

针对电动缸驱动的车载破障武器随动系统控制问题,提出了一种基于指数收敛的干扰观测器和反正切滑模控制器的方法。研究了电动缸传动时系统具有的非线性增益,推导了电动缸机构的变传动比和变负载力矩的公式。为了对随动系统进行位置和速度控制,根据多项式Terminal滑模控制器的思想,采用等效趋近律的方法,设计了反正切Terminal滑模控制器(ATSMC),其具有全局鲁棒性和有限时间可达的能力;为了对系统内部的不确定性和外部扰动进行观测和补偿,设计了一种基于指数收敛的干扰观测器。对控制系统进行仿真,结果表明,ATSMC具有更好的鲁棒性,提高了随动系统控制精度,缩短了响应时间;基于指数收敛的干扰观测器能较好地补偿系统运行中产生的各种扰动,降低了系统稳态误差。

高速动车组牵引传动系统转矩脉动测试分析

交流传动技术广泛应用于高速铁路动车组牵引传动系统,牵引变流器直流环节电压存在2倍牵引网电压频率的脉动分量,会在牵引电机侧产生拍频电流,从而引起转矩脉动,不利于动车组机电系统稳定运行。文中首先分析了转矩脉动产生的原理,然后针对两种典型动车组牵引变流器主电路进行了结构建模,通过数字仿真分析了转矩脉动的主要影响因素。接着基于现场实测,验证了理论分析的正确性,并获得了转矩脉动产生机械应力的关系,表明转矩脉动易对牵引电机及转向架等相邻机械部件产生机械损耗。最后,从硬件电路和软件控制两方面对转矩脉动抑制技术进行了探讨。

双余度机电作动系统动态力均衡控制方法

飞机多电/全电化技术的发展使得余度机电作动系统广泛应用于飞控舵面作动系统中,但其在主动/主动工作模式下由于作动器输出不同步而造成的力纷争问题仍需解决。针对该问题,建立了系统完整的线性数学模型,分析了动态力纷争的来源和机理,研究并提出了基于速度和加速度前馈补偿控制、基于力差值反馈的PID控制联合作用的动态力均衡控制方法,并对其均衡能力及鲁棒性进行验证,结论得出所提方法不仅可以有效地减弱摩擦、间隙和指令延迟这3个因素造成的动态力纷争,还对系统中各种参数的扰动有一定的鲁棒性。