液压电磁阀多物理场耦合热力学分析

电磁阀为涉及机械、电、磁和热等多物理场耦合复杂异构系统,其寿命和可靠性很大程度上取决于运行过程中产生的热。基于对某自动变速器液压比例电磁阀的结构和工作原理分析,采用二维轴对称有限元法,建立电磁阀的多物理场耦合热力学模型,仿真两种使用环境中不同工作电流下电磁阀内部的热变形及温度分布。仿真结果表明,使用环境和工作电流导致温度过高或者应力过大都是电磁阀热失效的重要原因;而且电磁阀内部的最高温度或最大应力与工作电流具有近似的线性增长关系,尤其是在散热条件差的使用环境下,电磁阀内部更易快速达到较高的温度和热应力,势必降低电磁阀的寿命和可靠性。通过与试验结果的对比分析,验证了该热力学模型具有较高的精度,可用于电磁阀的可靠性设计。     

一种用于自动变速器的比例电磁阀研究

介绍一种用于自动变速器的比例电磁阀结构,研究比例电磁阀的分析、设计方法及其稳态和动态特性。在结构分析的基础上,分析其工作原理,将比例电磁阀分为电场、磁场、机械和流体四部分,分析这四部分的内在耦合关系。建立各个部分的动态特性数学模型并进行耦合仿真分析,对比例电磁阀电磁特性进行研究,通过与试验结果对比,初步验证耦合仿真模型的正确性。 通过计算分析电磁阀内部参量的动态变化特性,为优化电磁阀设计奠定基础。在液压部分中,进油口采用球阀,排油口采用喷嘴挡板阀,通过控制排油口的开度可以进行流量控制,间接控制油压输出。在比例电磁阀开启时,电磁力与弹簧力的总和与球阀的液压力相平衡的工作模式,使该比例电磁阀具有开关响应快、输入电流与输出油压线性关系好的特点。研究结果表明,该比例电磁阀阀芯位移0.2 mm ,开启响应时间在2 ms以内,油压建立在4 ms以内,适用于自动变速器换挡执行回路中。     

变速箱中比例电磁阀P-I控制算法的研究

在分析比例电磁阀工作原理的基础上,建立比例电磁阀电流控制模型进行仿真。仿真表明,电磁阀控制频率过低会使比例阀占空比与输出电流间的比例性变差,产生控制误差,因此要选取合适的PWM频率减小控制误差;根据感性负载的电流响应特性,以及混合动力汽车变速箱中比例电磁阀的工作频率要求,提出P-I控制算法并进行实验验证,试验结果表明该算法可以根据比例电磁阀电流动态响应要求计算出相应参数值,且满足控制需求。     

电磁阀的热物理场数值仿真与试验研究

以某型航空发动机控制系统上的电磁阀为研究对象，建立其流固耦合模型，开展热物理场数值仿真研究，对其不同工况下的热物理场特性进行分析。同时搭建试验系统进行试验验证，根据试验结果对仿真模型及参数进行优化迭代，并得出结论：在实际使用过程中，电磁阀的温升主要受环境温度、外加功率、内部结构及外部热交换条件的影响，电磁阀的热物理场数值仿真结果与试验数据的最大误差为7.0%,数值仿真模型准确度较高，能有效地预测电磁阀的温度场分布。该模型可指导电磁阀热设计，具有较高的实际工程应用价值。     

先导式电磁开关阀的控制方法优化

踏板行程模拟装置作为集成制动系统(IBS)的关键部件之一,其作用是为驾驶员提供良好的踏板感觉,保证制动的安全性。该装置核心部件——先导式电磁开关阀的性能直接关系到踏板感觉的效果,对其进行深入的研究,建立先导式电磁开关阀不同子系统的数学模型,并运用AMESim软件搭建多场耦合模型并进行仿真,分析了环境温度、驱动电压对电磁阀性能的影响。通过仿真与实验分析发现,传统控制方法存在电磁阀发热量较大的问题,这极大地限制了电磁阀的使用。针对该问题,提出一种变电压控制方法,实验结果表明,新控制方法可以保证电磁阀长时间正常工作,有效提高电磁阀的工作能力。     

基于响应面近似建模方法的换挡电磁阀模型构建

针对换挡开关电磁阀宽温域工况下可靠性不高的技术问题，以较高精度的多场耦合仿真模型实现参数优化为基础，开展换挡开关电磁阀的结构参数优化研究。构建了换挡电磁阀电磁场-结构场-温度场-流场多场耦合有限元仿真模型，通过电磁力测试、温度测试和流量测试分别校验了电磁场模型、温度场和多场耦合模型精度，满足优化设计所需模型精度要求；为了提高优化效率，基于响应面近似建模（RSM）方法完成了宽温域换挡电磁阀电磁力和应力近似模型构建。结果表明构建的电磁力响应面模型R2的值为0.987，最大应力响应面模型的R2值为0.992均大于0.9，近似模型满足设计要求可用于后续换挡电磁阀结构参数优选设计研究。     

基于SimulationX气动开关电磁阀动态特性仿真研究

采用ITI-SimulationX仿真软件建立了气动开关电磁阀动态仿真模型,根据实际开发的产品参数,设置了模型的主要参数。对模型进行仿真,得出了相关参数的仿真曲线,并对仿真结果进行了分析,验证了仿真的可行性。在实际的工业应用上,理论算法和动态仿真模型在设计中结合是切实可行得。研究结果可以为气动开关电磁阀设计和优化提供有效的数据。     

高速开关电磁阀阀芯动态模型设计及研究

为了实现当前对汽车制动系统中对制动力控制的线性要求,详细研究了制动系统中核心控制部件电磁阀的结构,通过对电磁阀中重要部件阀芯的受力分析,细致分析了电磁阀阀芯的运动特性,从应用层面上给出了阀芯运动的数学模型,并针对阀芯的运动过程建立了基于实际运动的物理状态模型,建立新的动态数学模型并进行仿真。根据仿真结果对电磁阀进行实际的流量控制试验,验证得出建立的数学模型具有实际应用指导效果,并得出了电磁阀实际的运动特性与仿真模型一致的结论。     

高速开关电磁阀阀口几何特性对线控度影响研究

该文以制动系统液压控制单元中的高速开关阀为研究对象,研究了阀座上密封锥口的几何特性对电磁阀线控度的影响。建立相关数学模型,电磁阀工作状态的仿真模型,根据仿真模型结果对阀座锥口角度对控制流量特性影响做相关研究。设计了三种不同状态的电磁阀并进行流量控制试验,结果证明了理论正确性及应用的可行性。     

气动电磁阀开启过程的动态响应特性

以二位三通气动电磁阀为研究对象,详细介绍了其工作机理并对磁路进行理论分析。通过ANSYS Maxwell软件建立其二维电磁场分析有限元模型,并进行瞬态运动仿真计算,分析多电磁参数(主气隙宽度、铁磁材料、动铁芯直径、弹簧预紧力、刚度以及线圈加载方式)对电磁阀瞬态响应特性的影响。搭建实验平台,测试线圈加载方式对电磁阀瞬态响应特性的影响,进一步验证了仿真分析的准确性。为类似电磁类产品的设计研发提供了充实的理论依据。     

连续供墨式电磁阀设计及其铁芯受力与运动分析

主要研究连续供墨式电磁阀,设计了其结构,推导了其中螺线管线圈的电磁力计算公式,在ANSYS Maxwell软件中建立了电磁阀模型并对其动态特性进行了仿真模拟,模拟结果表明气隙与电磁力成反比、漆包线线径与电磁力成正比的关系,根据模拟及计算数据设计了喷头,通过实验喷头可以长时间正常运行。     

磁铁间距对双稳态压电悬臂梁俘能器输出特性的影响研究

建立了双稳态压电悬臂梁俘能器的机电耦合动力学方程,基于磁偶极子模型进行了 2 个磁铁间磁力的计算,根据静态平衡点分析得到了系统发生双稳态运动时的磁铁间距范围。数值仿真分析了环境激励源振动频率发生变化时磁铁间距变化对系统平均输出功率的影响规律,设计制作了磁铁间距可调的双稳态压电悬臂梁俘能装置,并进行了环境激励频率变化条件下的压电悬臂梁振动能量捕获实验。实验结果与仿真分析具有较好的一致性,为提高双稳态压电悬臂梁俘能器的发电性能提供了一种有效途径。     

直线式汽车怠速控制电磁阀的仿真与研究

通过对直线式电磁控制阀的结构和工作过程进行分析,建立了怠速控制阀的动态力学模型,并利用仿真分析软件对怠速控制电磁阀在不同工况下的响应进行了特性分析;根据发动机进气模型,进一步研究了电磁阀控制参数与发动机怠速工况下的进气量、发动机转矩以及发动机转速之间的关系。对怠速控制系统的闭环设计,稳定怠速工况转速、优化点火提前角以及确定合理的空燃比等要求提供重要的参考。     

基于Maxwell电磁阀的开关动态响应研究

针对电磁阀开启和关闭响应时间相互影响的问题,基于Maxwell建立了电磁阀瞬态场三维模型,对影响电磁阀性能的关键因素进行仿真研究。根据力学方程、电路方程和磁路方程搭建了电磁阀运动模型,并分析了电磁阀材料的选择。仿真结果表明,增大弹簧刚度会使电磁阀上升时间和关闭响应时间延长;弹簧预紧力会使开启延迟减少的同时使关闭延迟增大;工作气隙越小的电磁阀开启响应越快且关闭响应减慢;磁感应强度在B-H曲线“膝点”附近会有更好的响应特性。通过仿真分析,为电磁阀设计参数的选择提供了新的思路和解决方案。     

辅助站立机构刚柔耦合动力学仿真分析研究

针对柔性小、受力大的零件作为纯刚体进行分析时,其结果与实际情况有较大偏差的问题。首先简述辅助站立机构的工作原理,并运用ADAMS与ANSYS联合仿真建立辅助站立机构刚柔耦合动力学仿真模型。基于该仿真模型,得出辅助站立机构一个运动周期中上方管的动态应力,进一步确定整个时间历程中上、下方管应力最大对应的时刻,并与Workbench中对应时刻计算的准动态应力进行分析比较。研究结果表明,在误差允许的情况下,二者基本吻合。验证了基于刚柔耦合动力学仿真模型的理论计算动态应力方法的准确性;同时相较于有限元法,刚柔耦合动力学仿真模型的分析结果能够更加准确的反映机构真实性能。     

采用压电叠堆的电主轴振动主动控制研究

电主轴轴承-转子系统在工作过程中受到多种振动激励的干扰,严重影响被加工零件的加工精度及可靠性。采用压电叠堆对电主轴轴承-转子系统的动态振动特性进行干预,建立了包含压电叠堆的电主轴轴承-转子物理模型,并运用有限元法建立了电主轴轴承-转子-压电叠堆机电耦合动力学模型。根据线性二次型最优控制(Linear Quadratic Regulator,LQR)理论设计了针对系统的输出反馈控制律,最终建立了高速电主轴轴承-转子系统振动主动控制模型,并运用Matlab软件进行了控制仿真,仿真结果表明:该控制方法在集成了压电叠堆的电主轴振动控制中取得了明显的控制效果。     

气动柔性机械手电磁阀控制特性研究

为了探索气动柔性机械手电磁阀的控制特性,分析了电磁阀的电、磁、机械及气体流模型并推导出四者之间的耦合模型。通过matlab/simulink软件对该耦合模型进行联合仿真分析,得出了电磁阀通电时间和流通气量之间的关系以及电磁气隙和电磁阀两端压差对流通气量的影响。最后,该文建立了相应的实验验证系统,获得了与仿真分析相同的结论,验证了模型的正确性。     

汽车变速箱换挡比例电磁阀的磁场仿真研究

双离合(DCT)变速箱换挡比例电磁阀通电磁化铁芯,使其在电磁吸力的作用下推动阀芯使阀口实现不同开度,以此来对应不同的换挡油路进而实现换挡。通过理论分析了静态电磁力特性曲线、动态电流特性曲线与电磁阀换挡精度和开启时间的关系。采用有限元法对电磁阀建立磁场分析的静态和动态数值模型,并利用Ansoft Maxwell软件进行仿真,研究电磁阀的线圈匝数、隔磁槽位置以及动铁芯厚度等结构参数分别对静态电磁力特性和动态电流特性的影响,为此类电磁阀的设计与研究提供参考。     

中腹供弹装置仿真分析及优化设计

中腹供弹装置作为供弹系统的核心部件,其性能直接决定了供弹系统的技术指标以及可靠性。在中腹供弹装置的研发过程中,融入现代设计方法能够在保证设计质量的前提下,缩短研发周期并实现优化设计。采用动态静力法建立了中腹供弹装置的动力学模型,并在MATLAB中进行编程计算,通过ADAMS仿真验证了建模的正确性;基于有限元法和多体动力学理论,联合ADAMS和ANSYS建立了装置的刚柔耦合模型,通过仿真对摆杆进行了有限元强度校核;在ANSYS中,再次对摆杆进行分析计算,验证了刚柔耦合模型中的有限元结果;应用ANSYS的优化设计模块对摆杆进行以总体积为目标函数、以应力和应变为约束条件、以各板厚为设计变量的目标优化设计。研究为样机生产和装置可靠性设计提供了重要依据。     

永磁直线进给系统多柔性体机电耦合动力学特性分析

针对高精度数控机床直接驱动进给系统动力学特性易受机械部件弹性变形、电气系统控制参数影响的特点,从机电耦合角度出发,用有限元法将永磁直线进给工作台进行柔性化,应用拉格朗日-麦克斯韦方程建立直线进给系统多柔性体的机电耦合模型。结合有限元分析软件ANSYS、动力学仿真软件ADAMS建立直线进给系统多柔性体的机电耦合仿真模型,并对系统进行动力学仿真分析和实验验证。结果表明,工作台柔性化更接近真实的工作情况;电气控制参数对系统动力学特性有显著影响。直线进给系统多柔性体机电耦合模型的建立可为直接驱动系统结构优化设计提供依据。