混合动力工程机械动力系统的构成理论现状及研究进展

文章从力学的角度分析了曲轴两种耦合振动产生的机理,根据牛顿定律得到轴系耦合振动相互作用的关系表达式,然后针对混合动力工程机械系统的结构特殊性,通过对混合动力系统轴系的简化.对于实际的混合动力系统,由于存在多动力元件给系统主轴结构带来更多的复杂性,轴系因此而产生的振动情况要复杂的多,而且针对上述建立的耦合方程的求解也十分不便.由此,建立实际轴系的几何模型,运用有限元技术和多体动力学方法具体分析混合动力轴系的振动性.     

机电耦合对MHEV动力系统轴系振动的影响

对引起轻度混合动力电动汽车(MHEV)动力系统轴系振动的电磁因素进行了分析,揭示了机械和电磁两方面相互耦合作用对振动的影响规律。电机转子的电磁转矩、扭转刚度和阻尼的作用将改变原发动机系统轴系的动态特性。对电机助推和发电2种不同模式下系统轴系振动特性进行了理论仿真和实验的定性研究,两者结果体现了较好的一致性。     

发动机轴系三维振动的多体动力学分析

在分析和合理简化的基础上,建立了包括曲轴柔性体部件模型、活塞连杆组和飞轮在内的刚性体部件模型以及构件间约束和作用力模型,并将它们综合建立了系统轴系的多体动力学分析模型,仿真得出系统轴系的三维振动情况,并通过实验测量验证了仿真分析结果,两者体现了较好的一致性,并得出一些有益的结论。     

两级先导式电磁阀主阀芯动力学分

对动力系统用两级先导式电磁阀进行了动力学分析.建立了基于电磁阀阀芯振动与流体流动相耦合的系统动力学模型.模型充分考虑了阀芯自激振动,阀内各腔以及阀前后管路内压力变化.分析了不同工作条件下阀芯的稳定性,研究了工作压力、工作流量对电磁阀动力学特性的影响.     

混合悬架半主动控制器设计与试验

为改善传统被动悬架的动力学性能,回收悬架振动能量,设计了一种半主动混合悬架系统。建立1/4车动力学方程,分别研究馈能回路处于Boost模式和Buck模式时馈能回路内电流的变化情况,并分析MOS管占空比对直线电动机电磁阻尼力的影响。在此基础上,引入基于天棚和地棚混合控制的半主动控制策略。提出半主动控制参考力的概念,并运用粒子群算法确定其最优控制参数。通过对不同工作模式下电路电流的追踪,达到对电动机电磁阻尼力实时控制的目的。接着运用Simulink仿真搭建混合悬架系统模型,分别进行动力学性能、馈能性能以及电流跟踪控制效果对比。仿真结果表明,半主动混合悬架能够在改善车辆动力学性能的同时回收部分振动能量,所设计的半主动控制器对电流有较好的控制效果。最后,进行台架试验,通过对比试验结果验证了仿真结果的正确性。     

单质体非线性锐共振机械变结构同步控制

基于双电动机驱动单质体非线性振动机械的动力学模型,推导出双激振电动机的相位差状态空间方程,在系统锐共振(频率比为0.95~1.05)条件下,建立非线性系统的变结构同步控制器,并对同步控制器参数的选取进行了理论推导。仿真结果表明,双激振电动机的变结构控制同步策略比目前广泛应用的传统PID同步控制策略,能更有效地控制由电动机参数差异、外扰等因素引起的同步性误差,改善多电动机同步性能以及非线性系统的振动运动特性。     

基于虚拟样机技术的车用柴油机曲轴系统动态特性研究

结合多体动力学和有限元方法对柴油机曲轴的振动特性进行了分析,建立了柔性曲轴的曲轴系统多体动力学模型,分析得出主轴承反力和活塞侧向力以及曲轴的扭转振动,并将扭转振动和实验结果比较,验证了仿真结果的正确性。     

1 000 MW级核电站离心式上充泵转子轴系的扭振特性

为研究1 000 MW级核电站离心式上充泵转子轴系扭振特性,应用Pro／E和ICEM软件对水体部件进行三维造型和网格划分,借助现代CAE技术,并采用有限元分析软件Ansys对上充泵转子轴系的扭转振动特性进行数值计算,通过扭振分析得到转子轴系在不同转速下的扭转振幅．结果表明:采用三支撑转子轴系的结构稳定性相比于两端支撑的转子轴系各阶固有频率都有明显提高,这有助于减小上充泵运行时的振动和噪声;在4 900 r／min的转速下转子轴系发生了较为明显的一阶扭转共振,引起共振的主要原因是电动机驱动力矩的6次谐波分量频率和转子轴系的一阶扭振固有频率的整数倍接近;上充泵设计运行转速为4 500 r／min,转速与转子轴系各阶临界转速值相差较大,其转子轴系的扭转振幅较小,不会发生扭转共振,表明所设计的转子轴系结构是合理的．     

Y型果树动力学模型假设与分析

果树振动动力学模型分析是果树振动动态特性研究的基础。通过对Y型果树(变侧主干形果树)在不受外部载荷作用下的自由振动及受激振力作用下的受迫振动,进行动力学模型分析;在参考Y型果树形态特征的前提下,对模型进行简化,建立振动微分方程,并给出求解微分方程的方法,得到了Y型果树自由振动下振型函数的解析解表达式及系统的各阶响应。在此基础上,对模型进行等截面处理,建立Y形果树受迫振动的动力学模型,对其建立微分方程,给出求解微分方程的方法,得到了Y型果树受迫振动下振型函数的解析解表达式及受迫振动的各阶响应,为果树动态特性研究和果树振动采收机械的工作参数设定提供理论数据。     

混联型混合动力汽车能量管理策略优

对一种混联型混合动力系统运行工况进行了分析.基于发动机、电机和蓄电池的效率图,建立了混联型混合动力汽车充电工况和放电工况的系统效率模型.放电工况以系统放电效率最大为优化目标,充电工况根据蓄电池荷电状态不同,分别以系统充电效率最大、系统充电效率与充电功率乘积最大为优化目标,对混合动力系统能量管理策略进行了优化研究,获得了汽车在不同运行条件下的发动机、电动机和发电机的最优控制转矩及转速.燃油经济性仿真结果显示,该混合动力系统在NEDC循环工况下的整车燃油消耗降低36.95%.     

基于遗传算法的汽车ESP液压系统参数辨识

ESP液压系统是保证汽车行驶安全性的重要执行机构,根据ESP液压系统的结构原理,在Matlab/Simulink环境下建立其实时仿真模型。采用实车测试环境下记录的试验数据作为参考数据,基于遗传算法对ESP液压系统模型的未知特征参数进行辨识。对比运行于实时仿真机的ESP液压系统模型输出的制动轮缸压力与实车测试环境下的记录值,结果表明用辨识数据参数化的ESP液压系统模型具有较高的符合度,可满足构建ESP系统硬件在环仿真测试环境的需求。     

泵水润滑轴承—转子系统的动力学特性研究

针对当前泵水润滑轴承-转子系统模态分析与稳定性等动力学特性研究相对薄弱等问题,以设计的某高压多级泵为例,通过合理简化,建立研究该泵轴承-转子系统动力学特性的三维实体模型与数学模型;利用ANSYS进行的考虑惯性效应、不同角速度的多载荷模态分析生成了刚性支承坎贝尔图,计算得到了考虑陀螺效应的前4阶固有频率、3000 r/min载荷下的正进动涡动转速(即临界转速);分析得出了系统在工作转速与非工作转速下的轴系不平衡响应曲线;恒定转速下突加激励时转子系统的瞬态特性分析表明,虽然突加激励力后转子系统会出现较大振动,但随后振幅逐渐减小并趋于稳定,说明该水润滑轴承-转子系统是稳定的刚性系统.     

比例型多泵多速马达传动系统设计与试验

为了解决目前广泛应用的液压传动输出特性单一等问题,基于比例型多泵和多速马达提出了比例型多泵多速马达传动理论。在阐述比例型多泵/多速马达结构和工作原理的基础上,设计了2种比例型多泵多速马达传动系统,并对其在不同工作方式下的输出特性进行了理论分析,且进一步探讨了多泵和多速马达排量比例系数对传动系统的影响。通过对比例型多泵多速马达传动系统的输出特性的理论拓展,得到该液压传动系统在不同工作方式下输出转速和转矩的一般公式,并搭建比例型多泵多速马达传动系统试验平台。试验结果表明:比例型多泵多速马达通过切换多泵和多速马达的工作方式,可输出多级定转速和定转矩,且各级转速和转矩与排量比例系数相关。该研究为比例型多泵多速马达传动系统的设计和应用奠定了基础。     

基于Kriging元模型的机床进给驱动系统动态特性优化

提出一种基于改进Kriging元模型的机床进给系统动态特性优化方法.在推导滚珠丝杠副动力学模型,建立准确进给驱动多柔体模型的基础上,在实际装配边界条件下,以立柱为设计对象,以刀具位置中心点的振动加速度最大偏离比为动态特性直观评价指标,采用可信参数更新元模型对进给系统的动态特性进行优化,在不增加质量的前提下,刀具位置中心点的进给向振动加速度最大偏离比降低了8.7％,从而最终实现立柱结构改进、伺服电动机至刀具端的进给系统的动态特性改善.     

麦弗逊式独立悬架运动特性

利用柔性多体动力学方法建立了基于 ADAMS软件平台的麦弗逊式独立悬架动力学仿真分析模型。利用该模型对某车辆前麦弗逊式独立悬架的运动学特性进行了仿真和试验对比分析。结果表明 :悬架构件的柔性对悬架运动中车轮定位参数的变化有明显的影响 ,与实测值相比 ,采用多柔体模型对悬架运动特性参数进行仿真计算的精度比采用多刚体模型的精度高得多。柔性多体悬架动力学仿真模型 ,为车辆设计阶段准确预测计及悬架影响因素时的汽车操纵稳定性提供了有效方法。     

力控和位置反馈型线控转向系统双向控制策略

针对线控转向系统中角传动比和力传动比控制存在耦合的问题,在研究线控转向系统结构和动力学特点的基础上,综合传统遥操作机器人双向控制策略的优点,并分析其对于线控转向系统控制的适用性,提出了力控和位置差反馈型线控转向系统双向控制策略,设计了路感电动机和转向执行电动机闭环控制方法。通过实车试验验证了所设计的双向控制策略有效性。结果表明,提出的控制策略可以满足转向系统控制精度,从而保证整车的转向性能。     

EPS系统助力特性与控制策略研究

介绍了通过模糊控制器确定EPS系统(电动助力转向系统)助力特性的方法,建立了EPS系统模型及MATLAB/Simulink仿真模型,研究了常规PID控制策略和模糊控制策略,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真。仿真结果表明,汽车加载EPS系统后,系统能更快的进入稳定状态,而且转向轻便性也得到了提升,另外,对比两种不同的控制策略,模糊控制策略反应时间更短、响应更快。     

V/F控制模式下恒压泵动力源特性研究

为使液压动力源在负载多变条件下降低能耗提高效率,实现灵活多变的输出流量、压力和功率控制,提出采用变频V/F控制模式下,控制三相异步电机,驱动恒压泵作为液压动力源,实现压力、流量和功率复合控制的高能效电液动力源。针对变频启动慢的问题,在主回路上并联可控蓄能器,采用蓄能器辅助启动。确立了恒压泵、变频器、电机各部分的计算模型以及AMESim软件下的仿真模型和试验原理。进行了动力源压力恒压特性仿真与试验,结果表明恒压仿真模型较准确。P-Q试验表明,利用先导压力阀控制压力动态响应时间不超0.2s,超调不高于15%;流量动态特性差,利用蓄能器辅助启动,带载80MPa转速达到1500r/min,启动时间不超0.2s。功率试验结果表明,高压小流量和非工作周期压力卸荷工况,电机转速由1500r/min降至450r/min,电机功率分别降低70.3%和64.8%;恒压模式下大排量、低转速可以使该试验系统能耗降低约3.8kW。