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商用车变速器换挡装置气动电磁阀的设计与性能分析
| 论文题名： | 商用车变速器换挡装置气动电磁阀的设计与性能分析 |
| 关键词： | 商用车;变速器;换挡装置;气动电磁阀;参数设计 |
| 摘要： | 气动电磁阀作为商用车变速器换挡装置中实现换挡的关键先导控制元件，其静动态性能影响着整个系统的控制特性。针对在高压高温等工况因换挡装置气动电磁阀在换挡条件下可能出现的失效问题，本文建立了多物理场工况下气动电磁阀的设计准则，提出一种双缓冲密封结构的喷嘴挡板直动式气动电磁阀，采用理论分析、结构设计、建模仿真等方法，择优改进部件设计参数，研制了原型样机，并进行了实验研究，获得电磁阀综合性能，研究工作具有一定理论意义和实际应用价值。主要研究内容如下： (1)通过对气动电磁阀的工作机理和失效模式的分析，建立气动电磁阀设计准则，制定工作要求和设计目标；依据功能转换关系，提出一种采用双缓冲密封结构的喷嘴挡板直动式气动电磁阀及其结构组成的设计方案。 (2)结合气动电磁阀设计方案，创建多物理场仿真模型，分别分析了气动电磁阀流场特性、电磁场特性、温度场特性，探究关键因素对特性的影响规律；明确气动电磁阀有效阀口直径及阀口开度，对电磁铁电气和结构参数进行择优改进，同时以降低温升为目的提出合理改善措施，使其满足设计目标；进一步地，对气动电磁阀进行流固耦合分析，应力和应变结果表示其符合设计准则；基于仿真结果，确定气动电磁阀的各部件设计参数。 (3)搭建气动电磁阀性能测试系统，对气动电磁阀的电磁、流场、温度等特性进行实验研究与验证。结果表明：气动电磁阀在最小电压17V下行程内电磁力均在24.5N以上；在标准电压24V下衔铁材料为DT4C、Steel1008、1J50时开启时间分别约为5.4ms、5.2ms、7.0ms，关闭时间分别约为7.2ms、7.7ms、7.7ms；线圈线径为0.3mm，弹簧刚度为3.75N/mm-4.75N/mm可满足动态响应要求；流量仿真与实验曲线较为接近，最大泄漏平均约为0.005bar/s，满足密封要求；常温下线圈最高温度为166.3℃，满足耐温要求。实验验证了仿真模型及结果的准确性，所设计的气动电磁阀结构在保证性能的同时可以起到有效的缓冲作用，有利于提高使用寿命，为换挡装置气动电磁阀设计的关键技术提供了理论指导。 |
| 作者： | 丁克强 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 温州大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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