汽车主动转向系统变传动比及电机控制特性研究

为满足汽车高速转弯行驶时的理想转向操控性和安全性、灵敏性,分析汽车双行星齿轮机构主动转向系统变传动比特性。通过选择合适的横摆角速度增益值设计理想变传动比曲线及转向角叠加曲线,并采用基于电流环、转速环的双环串级PID控制策略对主动转向助转角电机特性进行了仿真分析,结果表明:该控制策略能有效改善汽车主动转向系统的助力转角电机的电流响应速度、超调量、峰值时间以及转速响应时间和车辆路径跟踪效果,从而提高汽车转向灵敏性和操稳性。     

少齿数齿轮副的优化设计

为解决参数设计的问题,提高少齿数齿轮减速器的传动性能,对少齿数齿轮副的优化设计问题进行了研究。根据少齿数齿轮结构和传动的特点,建立了限制曲线数学模型;根据少齿数齿轮减速器的质量要求和理想点法,建立了优化设计数学模型;基于MALAB平台和可视化技术,开发了少齿数齿轮副优化设计软件,并以IE33型汽油机中的齿轮副为例,进行了优化设计。为解决少齿数齿轮副参数选取的问题提拱了一种有效的方法,有利于提高少齿数齿轮减速器的传动质量和设计效率。     

HEV用行星齿轮式动力耦合装置设计与运动分析

基于某款混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)动力系统参数,为实现有效传递汽车所需动力的要求,设计了一种行星齿轮式动力耦合装置动力传动结构,并确定了行星齿轮机构的主要参数和传动比;运用UG NX8.0对行星齿轮式动力耦合装置进行建模、装配及运动仿真;通过运动仿真结果得出的机构传动比与理论计算结果对比分析,验证了行星齿轮式动力耦合装置设计的合理性,为后续的有限元分析和结构优化奠定基础。     

主动转向系统的传动比研究

分析主动转向系统(active front steering system,AFS)传动机构的工作原理,建立AFS传动机构的数学模型,根据汽车二自由度模型确定汽车的系统稳态横摆角速度增益曲线,选取合适的系统横摆角速度增益值设计转向传动比曲线以及转向轴叠加角曲面,建立装备AFS整车的联合仿真模型,依据转向轴叠加角曲面控制转角电机实现转向系统的主动转向。仿真结果表明:AFS传动比曲线设计方法合理有效。     

汽车多增益融合线控转向传动比及防侧翻控制

转向传动比是汽车操纵稳定性及主动安全性的重要影响因素,理想转向传动比忽略转向执行机构影响,仅考虑汽车单一运动稳定性,难以实现汽车主动转向防侧翻实际要求。考虑线控转向执行机构动力学特性,提出融合汽车横摆、横向及侧倾运动增益的线控转向传动比,设计多增益融合转向传动比的主动转向防侧翻控制策略。建立线控转向系统模型,分析线控转向系统动力学特性;由汽车系统动力学理论求解横摆运动、横向运动及侧倾运动的转向传动比增益,采用遗传算法进行不同工况的转向传动比优化,获得多增益融合线控转向传动比;根据典型工况汽车稳定性分析规律,设计多增益融合线控转向传动比的汽车主动转向防侧翻控制策略。实例仿真结果表明,多增益融合线控转向传动比能同时改善车辆低速转向灵活性和高速转向稳定性,设计的控制策略在绊倒型及非绊倒型工况均能够有效地防止汽车侧翻,减少控制器对驾驶员转向意图的干预。     

少齿数齿轮传动系统的动态特性研究

基于少齿数齿轮设计理论和有限元法,建立了少齿数齿轮系统有限元分析模型,进行了少齿数齿轮传动系统的动态接触分析,实现了少齿数齿轮系统的动态特性仿真,得到了少齿数齿轮系统传动时接触区域、轮齿接触应力等随时间变化的规律。分析结果表明:少齿数齿轮传动过程中,齿面最大接触应力出现的位置、轮齿应力沿齿宽和齿高方向分布规律都与普通斜齿轮存在差别,为轮齿的修形和提高承载能力提供了理论依据。     

平动行星轮传动机构及其特性

提出了一种平动行星轮传动机构,其传动比为常数且与每个齿轮的齿数无关,其转动副中的相互作用力是机构位置的函数.     

NN型传动的传动比计算与特点分析

本文对ＮＮ型传动的传动比问题进行了详细讨论，揭示了内齿轮副的齿数差，双联行星轮的齿数差以及齿数对传动比的影响，分析了传动比的特点与范围。     

考虑非线性特性的电控助力制动系统多闭环压力控制策略

针对电控助力制动系统(Electro-booster brake system, Ebooster)主动制动时面临的液压系统时变特性扰动、传动机构动静态摩擦阻碍以及底层伺服电机电磁特性耦合等诸多非线性难题,提出一种考虑非线性特性的压力—位置—电流多闭环压力控制策略。分析Ebooster主动制动工作原理并建立面向控制器设计的等效简化模型;基于自抗扰理论设计压力环控制器,补偿了液压系统时变特性扰动;采用鲁棒滑模变结构设计位置环控制器,考虑传动机构动静态摩擦阻碍和系统未建模扰动;通过李雅普诺夫稳定性理论设计电流环控制器,解决永磁同步电机双轴电流耦合问题。基于d SPCAE设备搭建了硬件在环台架进行算法测试验证。结果表明,提出的多闭环压力控制策略能够控制Ebooster实现主动制动功能,压力跟随的稳态误差在0.2 MPa之内,同时在多种压力跟随工况下表现出良好的控制效果。研究成果为机-电-液耦合的线控制动系统进行制动压力控制时面临的多种非线性扰动问题,提供了一种良好的解决思路。     

基于混合离散方法的多级齿轮传动系统振动优化

综合考虑齿轮副啮合刚度、啮合阻尼和传动误差,基于集中参数法建立了多级齿轮传动六自由度纯扭转模型微分方程,采用谐波平衡法求解得到系统各部件的振动加速度;以所有部件的质量和振动加速度最小为优化目标函数,各级齿轮副的齿数、模数和螺旋角等为优化设计变量,齿轮强度、传动比和重合度等为约束条件,建立了多级齿轮传动系统振动优化模型。基于分支定界算法,在MATLAB中编写混合离散优化程序,求解得到最优的设计变量;进而对振动响应进行重分析,验证了优化效果。结果表明,优化后系统加速度平均值较优化前减小了33.5%,总质量较优化前减小了12.96%,优化效果较为显著。     

遥控无轨自动吊运车的设计

轻型遥控无轨吊运车采用“前转后驱”的传动系统进行机械结构设计;采用直流串激电机驱动的开式传动和电磁闸瓦制动结构,设计起重卷扬驱动装置;应用无线电遥控技术,以发射与接收遥控集成组件为核心,设计吊运车前进、后退及转向的远程控制系统,并用直流电源代替交流电源,实现无轨运行;利用蜗轮与蜗杆传动的自锁功能,实现刹车制动;应用光电探测红外线探测技术,实现了异物探测自动停车与报警功能。     

纯电动汽车变速器传动比区间优化

针对纯电动汽车传统传动比优化所得结果为确定值,而变速器齿轮配齿所得传动比往往偏离该确定值的问题,根据某典型行驶工况,在整车参数已定的情况下,对驱动电机进行匹配选择。以传动比为变量,结合两参数换挡规律,提出一种传动比区间优化方法。优化结果表明,该方法所得传动比的最大可行区间既能解决齿轮配齿问题,又能使电机驱动系统工作在高效区。     

轮边电机制动器及其设计计算

介绍了一种新型的轮边电机制动器的结构原理及特点,该制动器布置在电动机轴上,集行车制动、驻车制动和紧急制动于一体,大大简化了制动器结构和液压控制回路。该制动器由压缩弹簧提供制动力,由液压油解除制动,因此在发动机失效及液压管路故障的情况下仍能安全制动。通过计算制动时制动器需要提供的最大制动力对压缩弹簧进行了传统设计计算,并用Matlab优化工具箱以制动时弹簧的长度为优化目标进行了优化,优化效果明显,显著提高了制动器的储能能力。     

输电线巡检机器人行走动力特性与位姿分析

根据跨越超高压输电线路障碍物的类型,提出一种新的双臂自主越障巡检机器人机构。该机器人采用复合轮爪机构在架空地线上连续行走并跨越障碍。由于架空地线呈悬链线状,机器人在连续行走过程中会出现上坡和下坡,对行走动力特性的影响非常明显。在上坡时行走电动机提供驱动力矩,在下坡时行走电动机提供制动力矩,以保持匀速巡线。详细分析了机器人在架空地线上行走时所处的加速、匀速、减速和停止的各个状态,驱动机器人所需的驱动力矩以及它们与机构参数之间的关系,并应用优化方法给出各个状态电动机驱动力矩最小时,机器人机构参数对应的最优解,为巡检机器人的设计和控制系统方案的确定提供了理论依据。     

偏心渐开线齿轮传动的不等分模型及其数值解法

针对等分模型下配对齿工作齿廓出现实际啮合不会发生的齿廓交叉或者分离现象,根据渐开线齿廓啮合几何关系,提出一种不存在假设误差的偏心渐开线齿轮传动不等分模型,以奇数齿偏心齿轮传动为例,给出不等分模型数值求解的完整算法。根据内公切线与两轮配对齿工作齿廓的交点数不同,啮合点搜索算法能处理任意转角关系下连续转动的4种情形,能正确产生7种不同的配对结果。计算结果表明,几何中心连线与内公切线段的交点不相互等分两线段,啮合点不总是在内公切线上,和轴心距大小无关。当基准齿工作齿廓坐标点数为5 000点时,啮合点搜索的坐标控制精度可达到0.001 mm,转角误差精度可达到0.001°,计算方法可以得到非常精确的转角关系,可以为偏心齿轮传动的准确分析和优化设计提供依据。     

轿车电磁与摩擦制动集成系统混杂控制方法

针对电磁与摩擦制动集成系统在车辆制动模式切换过程中存在的混杂动态特性,在建立电磁与摩擦制动集成系统的数学模型的基础上,建立电磁与摩擦制动集成系统的混杂Petri网模型,利用共同Lyapunov函数法分析集成制动系统在制动模式切换过程中的稳定性,提出制动模式切换动态协调控制的基本算法和改进算法。得出以下结论:在制动模式切换过程中控制车轮纵向滑移率使其始终低于路面的最佳滑移率,可以充分保证电磁与摩擦集成制动系统在制动模式切换过程中的稳定性。由于电磁制动器相比于电子液压制动具有较好的控制性能,因此在进行电磁制动与电子液压制动的协调控制的过程中,电子液压制动主要用于提供一定的制动强度,而使用电磁制动跟随驾驶员的制动意图;同时这也可以显著降低高速电磁阀的作用频次,提高电子液压制动的可靠性。     

机电集成形状记忆合金活齿传动装置受力分析

为了研究机电集成形状记忆合金（SMA）活齿传动装置的受力规律,采用电流直接加热方式并基于Brinson的一维本构模型,推导出装置中SMA的驱动方程;通过活齿传动装置受力分析,建立了装置的耦合力学方程,绘出了装置参数变化时活齿受力随输出轴转角变化曲线和不同输入电流下输出特性曲线,得到了装置参数变化对活齿受力的影响规律和输入电流对装置输出特性的影响规律。研究结果为装置的进一步优化和动力学研究提供了参考,为样机的制作和试验提供了依据。     

电动自行车整车制动检测平台的仿真研究

电动自行车制动性能关乎行车安全,制动性能检测是电动自行车的重点检测项目之一。针对传统的路面检测存在的问题,搭建电动自行车整车制动性能检测平台,试验台架有机械台架结合现代工控设备组成,旨在对制动性能进行实时、精确检测;为验证检测平台设计的合理性,根据车辆动力学原理,分别建立实际道路上整车制动工况下的数学模型和台架制动检测的数学模型;利用仿真软件Matlab/Simulink进行对比分析研究。仿真结果表明,该检测平台可以比较精确检测影响整车制动性能各参数,检测平台的设计是合理的。     

基于动态载荷的变速器疲劳试验台控制系统设计

分析了汽车行驶工况,根据汽车发动机的瞬态工况计算出机械式手动变速器的动态载荷,以此设计出加载试验台控制系统。试验台利用工业PC进行现场数据采集,监视系统运行状态,通过CT—NET总线实现工业PC与CT变频器之间的通讯,CT变频器软PLC进行电机实时控制,模拟动态载荷并实时加载。