基于自锁原理的汽车双质量飞轮安全装置设计研究

结合周向短弹簧汽车双质量飞轮的设计开发,提出基于自锁原理的双质量飞轮安全保护装置,实现在飞轮失效时,能使初级飞轮与次级飞轮自动楔入、自锁联为一体,避免了行车事故的发生,且装置具有结构简单、可靠的特点。通过建立考虑摩擦的力分析模型,导出能确保自锁的形状约束的型线方程,在此基础上,应用Winkler弹性理论,构建出基于形状约束的接触力、转矩-扭转角的分析计算模型。应用所提出的理论方法,对2.0 L发动机搭载的双质量飞轮的安全保护装置进行设计,并用有限元法和实际测试进行验证,结果表明,所提出的理论方法和计算模型有较高的符实性。通过分析研究,总结出双质量飞轮安全保护装置的参数确定原则,所提出的设计理论与方法能参考应用于设计实践,拓宽了双质量飞轮的设计理论。     

摩擦式双级分段变刚度汽车双质量飞轮设计理论研究及应用

提出基于摩擦的双级分段变刚度汽车双质量飞轮的设计理论,实现了兼顾低转速、低转矩小扭转角下具有小刚度的柔性和大扭转角时具有高反抗转矩和大刚度的设计要求。分析所提出的摩擦式双级分段变刚度双质量飞轮结构及工作原理;对所能实现的二级过载保护的结构实现进行剖析;导出摩擦式双级分段变刚度双质量飞轮转矩特性的数学力学模型;试验表明,转矩特性的测试结果与所构建模型的仿真分析基本一致;研究扭转刚度对传动系一、二阶共振转速的影响;将利用摩擦实现增大转矩和过载保护的理念引入双质量飞轮的设计,为高性能双质量飞轮产品的开发提供了设计思路,揭示出引入摩擦的双级分段变刚度双质量飞轮减振器优良减震的内在本质。     

引入摩擦的周向短弹簧汽车双质量飞轮分析模型及扭振固有特性

首次将摩擦引入周向短弹簧汽车双质量飞轮的转矩和转角关系的分析计算,获得了与测试结果基本一致的转矩特性曲线的力学模型。由所建立的发动机—双质量飞轮式扭振减振器—传动系的动力学模型,分析各参数对系统固有频率的影响。将利用摩擦实现增大转矩和过载保护的理念引入双质量飞轮的设计,为高性能双质量飞轮的产品的开发提供设计思路,揭示引入摩擦的双质量飞轮减振器优良减振的内在本质。得到考虑摩擦特性的分析模型更具真实性和更有利于提高产品的减振性能的结论,以及使共振转速完全被隔离在发动机的工作转速之外,可通过调整双质量飞轮的扭转刚度k1和初级飞轮转动惯量J1及次级飞轮转动惯量J2而实现,增加J1而减小J2对避免共振的产生是有利的。     

基于形状约束的双质量飞轮设计理论研究

针对汽车双质量飞轮在低转矩小扭转角应具有柔性和高扭矩大扭转角应具有高反抗转矩的要求,结合产品研发的工程设计,对周向短弹簧双质量飞轮实现连续变刚度的设计目标进行研究与实践,创造性地提出通过改变初级飞轮内侧接触型线以构成形状约束,对构成形状约束曲线进行分析、比较,提出曲线的选择原则。构建基于形状约束的双质量飞轮转矩特性的分析模型,用仿真计算结果与试验进行对比。分析扭转刚度k1及k2对传动系一、二阶共振转速的影响,获得了k2对一阶共振转速影响不敏感、对二阶共振转速的影响明显的结论。在小扭转角条件下减小k1可使一阶共振转速远离怠速转速,对共振完全被隔离是有利的。对基于形状约束双质量飞轮所具有的扭转刚度及共振转速的力学特性进行实例分析,表明连续变刚度非线性扭矩特性具有优势,并能以简单的结构形式,实现兼顾转矩、刚度及隔振的设计期望。     

某车型弧形弹簧双质量飞轮的设计

双质量飞轮与普通飞轮的不同点在于双质量飞轮采用初级飞轮与次级飞轮共同储能的结构,初级飞轮与连接法兰盘之间的弧形腔内装有弧形弹簧,起到减震器的作用。结合双质量飞轮的工作原理专门设计适用于某车型的双质量飞轮结构及扭转特性。为优化扭转特性,设计了双质量飞轮的内、外弧形弹簧,并利用CATIA建立了其3D模型。最后对设计的内、外弧形弹簧传扭能力及双质量飞轮工作时的温升进行了校核,结构能满足设计要求。     

微飞轮用PTFE-Si_3N_4轴承静态接触问题研究

针对卫星用微飞轮的特殊工作环境,设计了一种PTFE-Si3N4特殊材料轴承.PTFE材料存在强度、刚度低的问题.为验证其承载能力能否达到微飞轮工作要求,对其进行了静态接触应力和接触刚度两方面的静态性能研究.运用ANSYS软件对其进行静力学接触分析,并与赫兹理论计算结果进行比较验证.利用MATLAB软件对静态接触刚度进行求解计算.分析和计算结果表明PTFE-Si3N4轴承承载能力较差,接触刚度较低,但能够满足微飞轮应用需要.     

斜撑式超越离合器接触分析

斜撑式超越离合器在航空发动机和直升机传动系统上广泛应用,针对其接触特性进行研究,对设计高可靠性的斜撑式超越离合器有重要的意义。基于Hertz接触理论,研究了转矩、摩擦因数对斜撑式超越离合器接触特性的影响,通过有限元法研究了斜撑式超越离合器的动态接触特性。结果表明,考虑摩擦力的情况下,斜撑块与内外环接触时会同时发生滚动和滑移;斜撑块与内外环的接触应力呈偏心率较大的椭圆状分布;斜撑块与内外环的接触应力沿斜撑块长度呈开口向下的抛物线形状分布;最大接触应力不能反映转矩对接触应力的影响;超越离合器传递的转矩与其扭转角正相关;摩擦因数不影响最大接触应力和超越离合器的扭转角;摩擦因数与接触滑移量呈非线性关系,与最大摩擦应力呈线性关系。     

行星滚轮摩擦传动自适应加载机构研究

设计了一种行星圆柱滚轮摩擦(牵引)传动装置.它由太阳轮、行星轮、中心轮、行星轮保持架和输入轴组成.太阳轮做成中空并与输入轴通过3段对数螺线型面连接.这样,当输入轴输入运动和转矩时,由于3段弧形楔的楔入作用,使得太阳轮产生弹性变形,从而在太阳轮与行星轮之间及行星轮与中心轮之间自动产生摩擦传动所需的正压力.输入转矩越大,楔入作用越强,产生的正压力越大,反之亦然.故此装置具有自作用、自适应特征.由于此行星滚轮摩擦传动装置采用了圆柱滚子,从而避免了因采用圆锥滚子而可能产生的滚子自转现象的出现.也由于采用对数螺线的型面连接,使得被连接型面之间的接触应力呈均匀分布状态,减小了应力集中的现象,提高了连接表面的接触疲劳寿命.该研究拓展了行星滚轮摩擦传动自适应加载的方法.     

渐开线2K-V型行星传动的结构设计及接触仿真

采用渐开线齿轮替代RV传动中的摆线针齿,重新设计了一款渐开线2K-V型行星减速器,并建立了减速器的三维实体模型;运用ABAQUS有限元软件对减速器关键的第二级内啮合进行静力接触仿真分析,得到轮齿啮合齿对数和载荷分配情况,与理论计算结果进行了对比,并进一步比较了不同转矩作用下的接触载荷与多齿弹性啮合效应系数;最后,考虑了实际工况中齿轮接触摩擦生热的影响,进行了额定转矩下的力热耦合稳态接触仿真,得到各轮齿的温度场分布与齿轮副的热应力情况,验证了减速器的接触特性。     

采用螺旋槽锥轴承的飞轮储能系统空载损耗研究

计算了锥面螺旋槽轴承的摩擦损耗和储能飞轮电机铁损功率,分析了轴承锥顶半径和轴向承载力对轴承摩擦功耗的影响,计算与试验均表明:适当减小锥顶半径、降低螺旋槽轴承承载力可以有效减小轴承摩擦损耗。在多个转速下测定了不同锥顶半径螺旋槽轴承支撑的飞轮储能试验系统的空载损耗功率,测试结果与理论预计一致。计算表明,现有铁芯电机的铁损较大。     

汽车中双质量飞轮的研究与分析

汽车传动系扭振的激振源较多,发动机曲轴转矩波动是扭振的主要振源。为应对这一问题,在汽车中配备了双质量飞轮。介绍了双质量飞轮的发展历史、基本结构和减振原理,分析了双质量飞轮的优点。论述了我国双质量飞轮的研发现状,同时对其发展前景进行了展望。     

轴承对动量轮飞轮体结构设计的影响分析

使用Ansys软件分析了轴承对飞轮设计的影响,并结合实例使用Solidworks建立了飞轮体模型,运用COSMOSWorks对飞轮体结构进行有限元分析,最后用Ansys软件分析了影响飞轮设计的配套轴承的应力和变形,表明轴承满足了飞轮设计的要求.     

超精密摩擦传动机构

针对超精密传动机构定位精度高、行程大、运行平稳、激励振动小、系统可靠性高的要求,设计了一种双圆弧型驱动轮摩擦副的超精密摩擦传动机构,与圆柱型驱动轮摩擦副、双V型驱动轮摩擦副的结构相比,减小了接触应力,提高了接触刚度。应用赫兹接触理论对摩擦副的接触区域中最大接触应力以及接触变形量进行分析。实验表明该摩擦传动机构在300 mm全行程范围内,定位精度±10 nm。     

基于Excite的双质量飞轮仿真分析

讨论了双质量飞轮的结构及工作原理,分析了双质量飞轮降低变速箱输入轴扭转振动的理论基础;然后在Excite多体动力学软件中建立了带有双质量飞轮的发动机轴系仿真分析模型,并进行了仿真分析;最后,通过比较仿真结果与试验结果,发现双质量飞轮不仅能有效降低输入变速箱的转速波动,还能提高汽车舒适性,降低曲轴前段的扭转振动。     

基于有限元的热机耦合下角接触球轴承疲劳寿命预测

为了得到直升机分扭传动输入级角接触球轴承的疲劳寿命,综合考虑了热应力和结构应力的共同作用。基于L-P疲劳寿命理论和Hertz接触理论,结合Goodman公式、材料的P-S-N曲线以及Miner疲劳累积损伤理论的EM修正法则,建立了直升机主减速器角接触球轴承的疲劳寿命模型。分析了角接触球轴承摩擦发热量的计算和对流换热系数的选取,确定了要加载的热载荷和边界条件,基于Ansys软件对轴承进行稳态热分析,分析径向载荷与转速对轴承稳态最高温度的影响。并在稳态热分析的基础上进行轴承热机耦合场分析,探讨了温度影响下的轴承疲劳寿命。结果表明:随着工作温度的升高,轴承寿命明显降低,摩擦发热对寿命的影响不可忽视。     

整机体下主轴承-轴颈型线对润滑性能的影响*

为分析整机体下主轴承-轴颈型线对润滑性能的影响,运用Reynolds流体润滑方程和Greenwood-Tripp微凸峰接触理论,计入轴颈倾斜和弹性变形的影响,建立基于柔性整机体的主轴承弹性流体动力润滑模型,通过仿真计算研究主轴承和轴颈型线对轴承润滑性能的影响。结果表明:相较于无型线和只考虑轴颈型线,同时考虑主轴承和轴颈型线下的主轴承最小油膜厚度明显增加,最大油膜压力减小,平均摩擦损失减小;同时考虑主轴承型线和轴颈型线时,在研究的范围内,随着轴颈倾斜角度的增加,主轴承的最小油膜厚度减小,最大油膜压力增加,平均摩擦损失减小;转速增加时,主轴承的最小油膜厚度增加,最大油膜压力减小,平均摩擦损失增加。因此在主轴承和轴颈型线设计时,需要考虑轴颈倾斜和工作转速2个因素。     

自动离合器综合性能试验系统开发与试验

为满足AMT/DCT自动变速器研发过程中离合器性能试验需求,开发了一套自动离合器综合性能试验系统。依据自动离合器试验系统测控要求,分别设计了测控软件系统和硬件系统。试验系统利用变频控制器及变频电机模拟离合器输入转速;利用交流电力测功机和机械惯性飞轮组模拟道路阻力和整车惯量。通过调整驱动电机转速、飞轮箱惯量及测功机加载转矩,实现动态模拟不同路况下离合器起步过程中行驶阻力矩。最后利用试验系统分别对某型自动离合器进行了转矩-温升特性、滑摩温升特性、散热特性、结合特性及起步特性测试。试验结果表明,试验系统能够准确测量离合器传递转矩、摩擦表面温度、结合位移、分离轴承压力、输入转速、输出转速等参数,为掌握离合器性能指标和开发AMT/DCT自动变速器奠定了试验基础。     

基于有限元法的推力圆锥滚子轴承动态接触分析

为了用推力圆锥滚子轴承代替推力圆柱滚子轴承,并应用于盾构机主轴承,根据接触力学理论,用有限元方法对应用于盾构机主轴承的推力圆锥滚子轴承进行了静态和动态接触分析,分析了套圈和滚动体的接触力、接触应力、速度和摩擦损耗等。针对轴承的特点和应用工况,重点研究了滚子和动圈的速度、接触力和接触应力,滚子和套圈挡边之间存在的滑动摩擦。研究结果表明:滚子与套圈接触应力在滚子两端存在由"边缘效应"引起应力集中;轴承的摩擦损耗主要来自于滚子和套圈挡边之间存在的滑动摩擦,并计算出了相应的摩擦损耗量;为推力圆锥滚子轴承应用于盾构机主轴承提供了研究基础和参考。     

盘式摩擦离合器结构改进设计

1　原摩擦离合器存在的问题　　原摩擦离合器通常采用的结构是轴承外环镶入飞轮中 ,而内环直接固定在飞轮轴上 (图 1)。采用这种结构存在以下问题 :①因飞轮笨重 ,使轴的伸出端变形下垂 ,会造成摩擦材料的局部接触 ,导致离合器接合不稳定或脱开不彻底。②各摩擦盘之间的间隙不均匀 ,有的位置甚至没有间隙 ,致使经常处于摩擦状态 ,产生较大的热量 ,从而加速摩擦片磨损 ,工作可靠性和安全性降低。③由于飞轮悬臂支承 ,导致受力不均 ,引起离合器转矩增大 ,致使接合启动电流上升 ,能耗增加 ,重者可能烧毁电动机 ,造成闷车或滑车事故。2　改进设…     

配对角接触轴承刚度和摩擦力矩分析计算

对配对角接触轴承刚度和摩擦力矩进行了分析，推导出配对预紧轴承的轴向、径向刚度和摩擦力矩公式，并对刚度误差进行了分析，以A型轴承为例，对推导出的计算公式进行了验证。