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某商用车AMT电控液压式离合器执行机构力学分析与试验研究
| 论文题名： | 某商用车AMT电控液压式离合器执行机构力学分析与试验研究 |
| 关键词： | 商用车;离合器执行机构;电控液压式;多体动力学优化 |
| 摘要： | 在商用车领域，AMT自动变速器技术是变速器自动化解决方案的主流技术路线。然而，AMT自动变速器的核心部件离合器执行机构在工作过程中存在着响应时间长、效率和可靠性较低等问题，影响变速器的性能表现与整车驾驶感受。本文以商用车AMT离合器执行机构的快速响应、高效和高可靠性为设计目标，利用三维设计、多体动力学和有限元分析等方法，结合台架试验和整车试验分析验证，对离合器执行机构的工作特性分析、结构设计、动静力学仿真优化及试验验证等方面进行研究。论文的主要的研究工作如下： （1）确定了某型号商用车AMT自动变速器电控液压式离合器执行机构技术方案：主动齿轮组件与涡轮同轴，与扇形齿轮啮合，扇形齿轮组件与助力弹簧组件铰接。以离合器电机为驱动力源，以液压杆、液压缸、液压分离轴承为液压部分，以离合器执行机构的快速可靠响应等性能要求为牵引。推导出离合器执行机构工作理论特性，确定相关零部件尺寸与选型，建立离合器执行机构三维模型。 （2）设计一套塑料涡轮加金属蜗杆组件，并进行参数设计与强度校核。运用ANSYS有限元分析软件对离合器执行机构液压杆的受力变形、壳体结合面和支架等关键部件进行静力学分析，验证上述部件的材料强度和使用寿命是否满足设计要求。 （3）基于ADAMS对离合器执行机构进行优化与响应时间仿真分析。优化结果表明：双弹簧结构相对于单弹簧助力结构能降低16%的离合器执行电机最大负载，且助力弹簧位置与摇臂之间的夹角C为10°时，助力效果最佳。此外，对涡轮材质选择和优化后的离合器执行机构响应时间进行仿真分析，结果表明：塑料涡轮相对传统金属涡轮能有效降低10%的电机输出功率，且优化后离合器执行机构12mm分离行程时间为0.347s,满足分离时间小于0.35s的设计要求。 （4）搭建离合器执行机构试验台架，开展优化前后性能对比验证，并对优化后离合器执行机构开展高低温性能试验、300万次疲劳耐久性和整车测试。测试结果表明：离合器执行机构在-30℃~120℃的环境下能正常工作，常温100%占空比工况下的分离时间0.338s,最大分离力2941.01N，与计算结果和仿真结果基本一致，满足设计要求。300万次疲劳耐久试验后机构拆解检查发现：涡轮蜗杆、减速齿轮和扇形齿轮之间的接触面出现正常磨损，弹性元件未失效，机构仍能正常工作。分析整车测试信号数据表明：离合器执行机构在整车运行过程中信号稳定呈周期变化，且单个分离阶段起始时间间隔小于0.35s,满足设计要求。 |
| 作者： | 郭智敏 |
| 专业： | 工程(机械工程) |
| 导师： | 刘祥环;彭锐涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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