四冲程自由活塞发动机仿真与实验

为实现清洁高效利用燃料发电,提出并研究了四冲程自由活塞发动机。基于活塞组件的动力学方程、燃烧室内的气体状态方程以及代用燃烧放热规律,建立系统仿真模型,对系统动态特性进行仿真研究,重点讨论了压缩比和膨胀比对系统性能的影响。在仿真分析的基础上,研制了一台缸径为62 mm的原理性样机,对样机实验结果进行了分析,并利用仿真模型对样机的性能参数进行了回归分析。研究结果表明:目前样机的发电效率为34%左右,优化后四冲程自由活塞发动机的发电效率在45%左右,比传统小型汽油发电机组有明显的性能优势。     

三轴汽车四轮转向系统设计

对三轴汽车四轮转向进行了研究,推导了其线性二自由度四轮转向汽车模型和稳态横摆角速度增益,通过稳态计算和优化,结果表明,只要将各轴间距合理布置、前后轮转向角比例控制合理设计,也能达到较优的转向性能。     

液驱混合动力车辆液压系统设计及性能分析

基于液驱混合动力车辆液压系统的功率流,提出了液压系统设计所需要使用的评价指标。结合车辆的动力性能和十五工况的要求,对液压系统中的双向变量马达、液压泵和蓄能器的参数选取和匹配进行了研究。针对具体车辆,对其在计算机上进行了仿真,并在实际样车上进行了改装和试验,所得结论可作为液驱混合动力车辆液压系统设计的参考。     

发动机喷油器用电磁直线执行器动态建模与试验

针对发动机电控喷油器中电-机能量转换机构存在的问题,基于永磁自锁原理提出了一种电磁直线执行器(EMLA).在考虑涡流、结构尺寸及边缘效应等影响因素下,采用等效磁路法建立了EMLA的动态模型,并通过仿真数据与样机试验数据的对比,验证了动态模型的正确性,使其可作为分析EMLA动态特性的有效工具.分析表明,EMLA在0.5 MPa开启油压条件下其过渡时间为1.57 ms(行程0.25 mm),满足发动机高速喷射的要求,并且因其无需保持电流而可提高发动机的经济性.     

应用2自由度电磁执行器的AMT换挡控制

为提高机械式自动变速器(AMT)换挡品质,研究一种应用2自由度电磁执行器的AMT换挡系统。阐述了执行器的工作原理,建立了执行器电路、磁路、机械耦合的仿真模型,并对其进行了性能测试。执行器可输出1 200 N的电磁力和2.5 N·m的转矩,并具有较快的动态响应。将AMT换挡过程分成4段,在同步过程中建立换挡品质综合最优的目标泛函,采用最优控制使换挡性能达到最佳。设计了退选挡时序重叠协调控制方法。研制了换挡控制器并完成试验,结果显示在转动惯量为0.03 kg·m2、转速差为620 r/min时换挡,选挡时间17.8 ms,换挡时间为135 ms,冲击度为3.68 m/s3,单位面积滑磨功0.077 J/mm2。退选挡时序重叠协调控制可减少换挡时间11 ms。试验结果表明,结合设计的控制策略,该AMT换挡系统取得了较好的换挡性能。     

自由活塞发动机进气及压缩终了缸内气体流动特性分析

为组织好自由活塞发动机缸内气体流动,以提高可燃混合气混合质量,进而改善发动机燃烧质量,依据自由活塞运动特点,建立自由活塞发动机系统仿真模型,采用数值模拟方法对进气冲程和压缩冲程缸内流场进行仿真研究。分析结果表明,在进气冲程和压缩冲程时间之和一定情况下,进气冲程活塞运动快慢对进气终了缸内工质运动强度影响不大;快速压缩可提高压缩终了缸内工质运动强度,压缩终了单位质量湍动能在压缩冲程时间占进气冲程时间与压缩冲程时间总和45%时高达4.883 m2/(s2·kg),比压缩冲程时间占进气冲程时间与压缩冲程时间总和55%时高40%。采用慢进气快压缩的活塞运动规律,增大了压缩终了缸内流场运动强度,有利于火焰传播。该研究为组织缸内气体流动提供参考,对提高发动机性能具有重要意义。     

新型电控液驱车辆能量再生系统建模与实验

建立了电控液驱车辆能量再生系统各元件蓄能器、变量泵/马达、飞轮以及液压回路的分析模型和系统模型。以蓄能器压力和温度、泵/马达的转矩和效率、压力损失和飞轮的转速为时间参变量,采用四阶Runge-Kutta算法求解微分方程。用以此计算的系统变量确定能量损耗和循环效率。实验结果表明:能量损耗主要产生于液压泵/马达,约占总能量损失的32.64%;系统循环效率在62%~89%;损失能量回收率76%,能量损耗与蓄能器的有效容积、飞轮的初速度和转动惯量有关。     

基于遗传算法的冗余任务并联机器人驱动优化

以六棱锥式并联机器人为研究对象,采用拉格朗日法建立机构动力学模型,结合直线电动机设计原理,获得驱动电流与任务轨迹之间变化的对应关系。基于遗传算法以瞬时动能最小为优化目标对电动机驱动力进行优化,优化后能耗较非冗余任务能耗降低了47.6%。进行了样机冗余任务轨迹实验,实验结果表明电流变化与仿真结果吻合,验证了优化方法的可行性和合理性。     

基于磁力传动的永磁离合器设计与试验

提出了一种基于磁力传动原理的永磁离合器设计方案,通过改变主从动件间相对位置使径向磁场强度发生改变从而实现接合或分离.应用有限元方法计算了永磁离合器接合状态下的磁场分布及性能,以及分离或接合过程中主从动件间传递转矩和轴向力的变化关系.分析了主要设计参数对性能的影响,并研制了永磁离合器样件进行了试验验证.     

内燃—直线发电集成动力系统的喷油器流量特性

为确定符合内燃-直线发电集成动力系统(ICLG)工作要求的电控喷油器,在分析喷油器工作原理的基础上,建立了一套用于喷油器流量特性研究的测控系统.本文利用该系统对所选用的喷油器进行了流量特性测试,得到了其动态流量特性曲线,并通过误差分析和电流信号分析,最终确定了该喷油器的喷油量计算公式,为燃油量的精确控制提供了依据.