外啮合液压齿轮马达输出特性的统一简约式

为正确认识任意侧隙大小/偏置卸荷槽不同类型下齿轮马达的输出特性,基于啮合齿廓/输出特性不同的啮合线区间,以衡量侧隙大小的类型值和双卸荷槽对称线与齿轮副中心线的偏置值为变量,构建出转速/转矩等输出特性的统一简约式。结果表明,输出转速/转矩曲线可以由啮合齿廓的啮合转速/转矩曲线,通过输出特性啮合线区间的截取而直接得到;对称卸荷槽类型下的均值转速最小,均值转矩最大,转速/转矩的脉动系数最小;小侧隙较大的卸荷槽偏置范围和调速/调矩范围更大;小侧隙和对称卸荷槽类型的均值转速更小,均值转矩更大,转速/转矩的脉动系数更小;马达转矩脉动式与齿轮泵流量脉动式完全一致;转矩脉动系数略小于转速脉动系数,大齿数情况下可近似为相等;追求高转速时,应选用大侧隙和卸荷槽极限偏置的类型组合;追求大转矩或高输出脉动质量时,应选用小侧隙和对称卸荷槽的类型组合等。得出的输出特性的获取方法更简单、原理更清晰、形式更简洁、结果更可靠。

双调制式轴向永磁齿轮电动机气隙磁场与转矩计算

针对轴向永磁齿轮电动机(Axial Magnetic Gear Motor,AMGM)整体尺寸偏大导致的转矩密度偏低(≤70 kN·m/m^(3))等缺陷,提出了一种双调制式轴向永磁齿轮电动机(Dual-modulation Axial Magnetic Gear Motor,DAMGM)。采用高速侧及低速侧两个调磁环对DAMGM低速转子进行调制,且两个调磁环中的非导磁部分均为永磁体,有效提高了低速转子的输出转矩;另外,与现有AMGM相比,将驱动电动机置于DAMGM高速永磁转子内部,减小了整体轴向尺寸,大幅提高了低速转子的转矩密度(150 kN·m/m^(3))。针对现有3D有限元计算时间长、计算机资源浪费严重等问题,给出一种基于圆柱坐标系的DAMGM三维分析方法。根据调磁环的3种边界条件,建立了调制后DAMGM气隙磁场及电磁转矩的数理模型,不仅计算结果准确(与3D有限元相比,平均计算误差≤5%),而且计算时间短(仅为3D有限元的1/10),便于DAMGM不同参数结构的分析、比较与优化。

泵/马达困油现象充分缓解的等排量大模数方法

为了充分缓解外啮合齿轮泵/马达困油现象,在确保产品输出能力不变的等排量前提下,分析模数对困油腔内的负荷流量、泄漏流量和卸荷流量的影响,提出了一种等排量大模数的设计方法,并基于这3种流量的瞬时平衡和同齿形参数、不同模数下卸荷面积的演绎计算,计算出困油压力并由此判断出困油现象的缓解程度。结果表明,对于给定的齿轮副和工况条件,等排量下的齿宽系数反比例于模数的3次方,模数越大,困油现象越趋于缓解,且径向力越小,但齿宽系数越小;同齿形参数、不同模数下的卸荷面积等于模数的平方乘基准模数为1下的卸荷面积,从而为同齿形参数、不同模数下的卸荷面积计算,提供了极大方便;卸荷槽外通的进出口压力互为颠倒,导致泵较马达的困油现象更严重,但等排量小模数马达同样也会出现较为严重的困油现象。得出了选择最大化/较大的模数应为泵/马达的设计准则的重要结论。

磁力齿轮异步电机共用磁轭分析及优化

分析了复合电机共用磁轭厚度对共用磁轭磁密的影响,以及磁力齿轮内转子极对数对复合电机各层气隙磁密和电机性能的影响,提出了两种针对共用磁轭的优化结构。首先,用磁路法进行计算,得出共用磁轭部分在一定磁密条件下的理论厚度和三层气隙中的谐波次数,分析共用磁轭厚度变化对共用磁轭磁密的影响,以及不同次数的谐波对电机性能的影响。然后,为了削弱磁力齿轮和异步电机的相互影响,提出两种新结构,一种在共用磁轭部分加入隔磁层,另一种将磁力齿轮内转子的排列方式改为Halbach阵列。最后,用有限元仿真验证了理论分析的正确性和新结构对电机性能的改进。

混合动力汽车无同步器AMT主动同步控制策略

以混合动力商用车电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission,AMT)换挡过程为研究对象,以减小换挡冲击和缩短换挡时间为目的,使用Simulink搭建了包含动力源动态协调与基于最优控制原理的电动机主动同步控制的无同步器换挡控制模型,并使用AMESim建立了动力系统及整车动力学仿真模型;以5挡升至6挡为例,采用AMESim与Simulink开展联合仿真分析,并与传统换挡策略的换挡性能进行了对比。仿真结果表明,换挡过程中,同步时间缩短21.42%,最大冲击度减少24.88%,整个换挡时间缩短18%。最后,基于dSPACE半实物仿真平台对所提控制策略进行了实时验证。

非圆行星齿轮马达流场仿真分析

为了研究非圆行星齿轮内部流场特性,建立非圆行星齿轮马达的几何模型和有限元模型,并对模型进行仿真参数设置及网格无关性验证。对非圆行星齿轮马达进行流场仿真分析,探究油膜位置流场速度变化规律,研究入口压力为5~20 MPa时Q100型、Q160型、Q250型非圆行星齿轮马达的流量及容积效率随压力的变化规律;此外针对Q250型非圆行星齿轮马达,探究油膜间隙分别为0.02、0.03、0.04 mm时的流量及容积效率随压力的变化规律。最后通过开展样机测试试验,验证仿真模型的准确性。结果表明:在相同的入口压力下,容积越大,容积效率越高;容积效率随着油膜间隙的增大而降低,当油膜间隙为0.02 mm、压力为5 MPa时,马达容积效率可达90.9%;试验和理论得到的容积效率与转矩关系曲线的变化趋势基本一致,最大误差仅为5.76%,验证了仿真模型的准确性。

基于Moldflow的带金属嵌件电机齿轮盖注塑工艺优化

汽车雨刮电机齿轮盖采用注射成型技术,内嵌齿轮盖中的3根金属嵌件起到导通电流的作用。在注射成型过程中要确保各金属嵌件有一定的间距,以保证电机正常工作。为了验证设计的方案是否满足设计要求,采用模流分析软件Moldflow对齿轮盖注射成型过程进行分析,以准确掌握金属嵌件的变形情况。初始方案仿真计算结果显示,注射成型后用于接地的嵌件31在XY平面内变形量过大,可能存在搭接短路风险,不满足设计要求。针对嵌件31变形量过大的问题,分析可能的原因,从注射成型工艺参数和嵌件定位方案两方面进行优化。在满足设计要求前提下,通过正交试验法获得最优的模具温度和熔体温度,仿真结果表明:将注射成型工艺参数中的模具温度调整为80℃,熔体温度调整为265℃,嵌件31的变形量减少27.3%;将嵌件31的定位方式更换成穿孔式定位,可有效增加嵌件的定位可靠性。两种优化方案共同实施后,嵌件31的最大变形量从0.55 mm降低到0.05 mm,变形量减小90.9%,满足设计指标要求,提升了设计产品的可靠性。

电机-行星齿轮集成系统动力学建模与分析

提出了一种用于电动汽车的新型一体化电机-行星齿轮集成系统构型。该构型取消了电机输出端轴承支撑,电机输出轴直接与太阳轮连接并由其支撑。针对该新构型,建立了电机-行星齿轮系统的机电耦合动力学模型,研究了稳定转速和变速过程下系统动力学特性,揭示了该集成系统的机电耦合作用机理。研究发现:由于行星齿轮机构的对称性,取消电机输出端轴承支撑并不会明显恶化系统动力学特性,反而在行星齿轮机构对称性遭到破坏时,可以明显改善系统动力学特性,从而验证了所提构型的可行性。

非圆行星齿轮马达设计与排量分析

非圆行星齿轮马达具有容积效率高、密封性良好、传递扭矩大等优势,可应用于井下机械和食品机械等领域。根据几何关系推导圆弧-圆弧型(双圆弧型)节曲线参数所需满足的弧长条件、传动条件与约束条件,建立并求解内齿圈与太阳轮节曲线非线性规划模型。在分析非圆行星齿轮马达进排液规律的基础上,确定不同太阳轮旋转角度下各容腔进排液的周期变化规律。通过面积拟合法与图解法求解马达最大与最小容腔面积,确定马达理论排量。非圆行星齿轮马达试验测试结果表明,试验法与理论计算法确定的马达实际流量随转速变化的趋势基本一致,最大误差仅为9.57%,验证了双圆弧型节曲线马达理论排量模型的正确性,可为进一步探索非圆行星齿轮马达优化设计提供参考。

齿轮马达转速/转矩输出脉动的差异化及其最小化

为了弥补齿轮马达输出脉动现有研究的不足,建立了一套输出脉动最小化的高效解析方法。基于齿轮泵的流量脉动式,推导出马达输出转速/转矩的脉动式,并进行相应的差异化判别;分析了马达脉动最小化与齿数、重合度最大化的关系,并基于无根切齿廓的构造特征,由最大齿顶压力角和最小齿顶圆心角,解析出对应于脉动最小化下的齿廓参数。结果表明,马达转矩与泵流量具有相同的理论脉动系数,但小于转速的理论脉动系数;输出脉动的最小化等价于重合度的最大化,重合度的最大化等价于齿顶压力角和齿数的最大化;许可的最大齿顶压力角和最小齿顶圆心角是决定输出脉动最小化程度的两个关键性能参数,齿廓参数均可由二者通过解析方法得出。从而纠正了齿轮马达输出转速/转矩具有相同脉动系数的现有经典结论。

聚磁式转子轴向磁齿轮复合电机的有限元分析

在系统介绍轴向磁齿轮复合电机基本工作原理的基础上,提出了一种具有聚磁式转子的轴向磁齿轮复合电机。采用有限元分析方法对复合电机的电磁性能进行了三维数值仿真分析,验证了电机结构的合理性,并详细分析了聚磁式转子结构参数对电机输出转矩与轴向磁拉力的影响,得出转子参数对转子两侧圆周和轴向磁拉力的影响相似,为后续的试验研究提供了理论参考。

基于改进蜻蜓算法的磁齿轮复合电机控制研究

针对磁齿轮复合电机双转子结构在无接触传动时出现振荡和超调的问题,提出了一种基于改进蜻蜓算法(improved dragonfly algorithm,IDA)的双闭环PI(proportional integral,比例积分)参数自整定矢量控制方法。针对DA在收敛速度和收敛精度等方面存在的不足,分别在算法寻优的前期、中期和后期引入Tent映射、改进权重系数和差分优化算法,并在其适应度函数上增加可抑制振荡和超调的惩罚项,使算法的收敛速度和收敛精度得到明显提高。采用PI、DA-PI和IDA-PI三种控制方法对磁齿轮复合电机进行控制仿真和实验,结果表明,在IDA-PI控制下电机转速的超调量和稳态误差最小,动态响应速度最快,证明了所提策略的有效性。研究结果为不同拓扑结构磁齿轮复合电机的控制提供了参考。

高水基非圆齿轮马达配流盘表面划伤分析与修复

针对高水基非圆齿轮马达配流盘端面出现划伤现象,从非圆行星齿轮机构设计、高水基乳化液污染、高水基非圆齿轮马达零部件加工及装配等方面进行分析,提出了配流盘表面划伤修复方法,并在非圆行星齿轮机构、乳化液清洁度、零部件加工质量、配流盘材料表面硬度及装配质量等方面提出防止配流盘表面划伤的措施。

非圆行星齿轮水压马达轴向间隙对容积效率的影响

将液压马达中的液压油换成自然水会导致轮系的泄漏量增大,马达容积效率降低。为了提高非圆行星齿轮水压马达的容积效率,定量分析了轮系与配流盘的轴向间隙对马达容积效率的影响。首先,根据旋转平面缝隙泄漏原理和流体内摩擦力推导出轮盘之间的泄漏和功率损失计算式,从而计算出在30 MPa压差下马达轴向间隙的最优解;然后,在考虑制造误差的基础上,基于动网格和用户自定义函数(User-Defined Function,UDF)编程技术,检测分析马达在不同轴向间隙下的泄漏量以及容积效率,同时计算出同等条件下马达的理论容积效率;最后,将两者加以对比,得出不同工况下马达容积效率的变化趋势与极小值。研究表明,从选取轴向间隙值的计算结果来看,当轮盘的平面度为0.01 mm时,在工作压差30 MPa以内,马达的容积效率不低于77.28%。研究为后续马达的结构改进提供了依据。

齿轨车辆牵引电机布置模式及系统耦合振动特性

为探究牵引电机布置模式对齿轨车辆动态特性及齿轮-齿轨啮合特性的影响,在考虑齿轮-齿轨非线性啮合行为及其动态时变激扰和轮轨非线性接触关系的条件下,分析了不同电机布置模式下的车辆动力学特性。以Strub齿轨系统为原型,建立了齿轨车辆-轨道垂纵耦合动力学模型,研究了三种不同电机驱动形式对齿轨车辆动态特性的影响规律,并在此基础上提出了适用于齿轨车辆的牵引电机布置方案。研究表明:牵引电机双置工况下齿轮啮合力和垂向、纵向振动加速度更小;其中电机双置时齿轮齿轨啮合力约为电机后置和前置时的50%,平直段齿轮垂向和纵向加速度的最大幅值差分别为4.04和6.01 m/s^(2),爬坡段电机后置时齿轮振动加速度最大,其垂向、纵向加速度幅值比电机双置时大45%;平直线路上电机后置与前置时齿轨车辆的舒适性较好,而爬坡段牵引电机双置模式下更好;鉴于齿轨车辆主要应用于爬坡线路,且爬坡时电机双置齿轨车辆的动力学指标最好,因此建议牵引电机双置为最优布置模式。

基于参数化设计的拖拉机液压马达齿轮优化

针对目前拖拉机性能和可靠性较差,无法满足市场对于拖拉机日益严格的动力性和经济性要求等问题,基于参数化设计对拖拉机液压马达齿轮进行优化。拖拉机的液压机械无级变速器的控制系统主要包括液压机械无级变速器控制器、发动机、液压机械无级变速器和通信系统,而液压马达是液压传动装置的主要组成部分。为了提升变速器的传动功率和传动效率,对液压马达的齿轮参数进行优化设计,包括对系统传动比进行计算及齿轮参数优化设计。为了验证该拖拉机变速器的性能,对其进行无级调速特性试验和效率特性试验,结果表明:该变速器具有良好的无级调速特性及较高的传动效率。

绕组形式对空心杯电机功率的影响

空心杯电机具有体积小和高功率密度等显著优势,被广泛应用于舵机系统中。针对空心杯电机绕组形式的选择大多凭借经验的问题,以相同跨距、相同转速条件下空心杯电机的输出功率为目标,对绕组形式的选择展开了研究分析。计算建立了六边形和菱形绕组的输出功率数学模型,通过仿真和实物功率测试,验证了理论的有效性。结果表明,在相同转速、相同跨距时六边形绕组形式的电机输出功率高于菱形绕组,且随着长径比的增大,六边形绕组电机输出功率的增量高于菱形绕组,在长径比是1.5~2时,具有更高的输出功率。

汽车用微电机齿轮装配工位数字孪生系统研究

为了解决某汽车用微电机的齿轮装配工位因压头压力过大、过小和无压力导致的各种品质问题,文章提出建立数字孪生系统。此系统能够实时展现实物工位的运行状况和压头的位移和压力值,能对压力值异常情况进行故障报警和诊断。经过一周的试验测试,产品的合格率提升40%,达到99%以上,解决因大量不合格品的返修而造成的时间和成本的浪费问题,说明数字孪生系统的应用能够大大提升智能制造的水平,实现产品品质和效率的提升,最终使得成本降低。

银锭浇铸装置自动化改造及应用

文章介绍了银锭浇铸装置的工作原理及现场使用存在的问题,通过对问题的分析确定了改造措施。经过改造后,浇铸装置实现了由原有的手动操作蜕变成了自动化操作,降低了操作人员的劳动强度,避免了浇铸银锭时,温度高达1000℃的高温溶液对操作人员的高温辐射伤害,同时,提高了浇铸装置的自动化水平,生产效率也大幅提升。

某汽车注塑件熔接缺陷仿真分析及设计优化

汽车雨刮电机齿轮盖通常采用注塑成型技术,在材料中加入玻璃纤维增加成品强度。以电机齿轮盖的螺钉孔强度为研究对象,首先,利用模流分析软件Moldflow对原始方案进行成型过程分析,发现螺钉孔边缘存在熔接痕,结合力矩试验确认强度未满足设计要求;然后对设计方案进行优化,对螺钉孔进行径向加厚处理;最后对优化前后方案进行装配试验和压溃力试验对比验证。结果表明,螺钉孔径向增加2mm,承载能力增加100%,装配力矩从1.75 Nm提高到2.1 Nm,满足设计要求,为玻璃纤维增强材料的强度设计提供了参考。