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自动变速器负载模拟器的设计与研究

作　者: 吴义华
导　师: 李军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 自动变速器负载模拟器拟静压支承式液压缸可变节流阀
分类号: TH132.46
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

自动变速器是汽车自动换挡系统的核心部件,其性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性和平稳性,在其开发过程中,需要测试其性能。若在实车上进行测试,测试效果比较好,但成本高,且有一定的安全风险,因此一般通过设计专业的测试装置来测试其性能。国外的测试装置已比较成熟,但在我国仍处于发展阶段,因此我们对其进行了设计和研究。本文主要设计一个被动式变阻尼负载模拟器,机械系统由一个液压缸和一个可变节流阀组成,当外部装置推动液压缸活塞杆运动时,通过伺服电机控制节流阀节流面积,进而控制系统的阻尼,系统就表现出相应地阻碍活塞杆运动的力,即所要模拟的负载力。此负载力是节流口面积和活塞杆运动速度的函数,由于活塞杆的运动规律已经给定,因此只要调节节流口面积的大小就可以输出相应的负载力。通过分析,为了使负载模拟范围满足要求,液压缸采用拟静压支承式液压缸。本文主要内容包括:首先设计了液压缸和节流阀,初定了液压缸及节流阀参数,并对节流口形式作了数学描述,然后对整个系统数学建模,并在此基础上进行仿真分析。设计指标对系统快速性及准确性要求很高,通过仿真分析后确定了系统模型的参数,作为反馈来指导后续的设计工作,并且调试了PID控制器的控制参数,确定了用经典PID控制算法能满足本系统的控制要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题来源及课题的研究意义  9-10
    1.1.1 课题来源  9
    1.1.2 课题的研究意义  9-10
  1.2 国内外在该方向的研究现状及分析  10-11
  1.3 系统方案比较分析与设计  11-13
    1.3.1 液压伺服阀控缸  11-12
    1.3.2 气动伺服系统  12
    1.3.3 电气伺服系统  12-13
    1.3.4 液压伺服变阻尼  13
  1.4 系统方案的设计  13-15
    1.4.1 要求模拟的负载特性的简单描述  13-14
    1.4.2 系统原理组成  14-15
  1.5 本文的主要研究内容  15-16
第2章阻尼器的设计计算  16-28
  2.1 系统主要参数的确定  16-18
  2.2 液压缸尺寸理论计算  18-22
  2.3 节流阀尺寸设计计算  22-27
    2.3.1 节流阀形式的选择  22-23
    2.3.2 节流阀芯阀套尺寸  23
    2.3.3 阀芯节流口曲线的推导  23-25
    2.3.4 阀套节流孔的设计  25
    2.3.5 阀芯节流口形状的数学描述  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章液压缸及节流阀的设计  28-45
  3.1 液压缸的设计  28-33
    3.1.1 液压缸安全系数的选择  28
    3.1.2 液压缸承载力的计算  28-29
    3.1.3 液压缸工作压力的确定  29
    3.1.4 工作行程的确定  29
    3.1.5 液压缸结构设计与校核  29-33
  3.2 节流阀的设计  33-39
    3.2.1 阀套的壁厚  33-34
    3.2.2 转阀芯处液动力的分析  34-35
    3.2.3 阀芯处泄露的计算与分析  35-37
    3.2.4 转阀芯处由于密封引起的摩擦力与摩擦转矩的计算  37-38
    3.2.5 转阀芯转动惯量的计算  38-39
  3.3 管路直径的确定及校核  39-40
  3.4 机械结构设计  40-44
    3.4.1 液压缸  41-43
    3.4.2 液压阀结构  43-44
  3.5 本章小结  44-45
第4章数学建模及仿真分析  45-67
  4.1 数学建模  45-50
    4.1.1 液压缸和节流阀的数学模型  45-47
    4.1.2 伺服电机驱动阀芯模型  47-48
    4.1.3 PID控制器  48-49
    4.1.4 系统整体模型的建立  49-50
  4.2 待模拟负载数据输入  50-51
  4.3 仿真模型的建立  51-53
    4.3.1 液压缸和节流阀仿真模型  51-52
    4.3.2 系统整体仿真模型的建立  52-53
    4.3.3 部分参数估算及设定  53
  4.4 系统整体仿真分析  53-61
  4.5 液压缸及节流阀快速性分析  61-66
    4.5.1 流量方程的线性化  61-63
    4.5.2 对该系统性能的分析  63-66
  4.6 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-72
致谢  72

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