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工程车辆换挡系统仿真及其非线性特性研究
| 论文题名： | 工程车辆换挡系统仿真及其非线性特性研究 |
| 关键词： | 工程车辆;车辆传动系统;换挡系统;液压缓冲阀;混沌特性;非线性动力学 |
| 摘要： | 换挡系统是工程车辆传动系统中的主要组成部分，其性能优劣直接影响到车辆的换挡品质与寿命。对换挡系统的建模与仿真研究可为传动系统的试验和设计分析提供重要的设计判据，从而减少实际车辆测试的工作量，加快研发速度。本文依托国家自然科学基金项目，以工程车辆换挡系统为研究对象，建立了整个系统的非线性动力学模型并实现了系统的动态仿真，重点对系统的非线性特性进行了分析研究。论文的主要内容如下: 1、车辆换挡系统仿真模型的建立。在对车辆换挡系统进行详细分析的基础上，采用模块化建模思想，建立了换挡系统的非线性动力学仿真模型。根据系统中各组成部件的动力学机理，利用Matlab/Simulink及其SimDriveline工具箱，分别建立了各组成部件的仿真子模型，其中主要包括发动机模型、液力变矩器模型、换挡离合器模型及车体模型等，并将各个子模型整合成一个整体仿真模型。通过仿真研究得到了整个换挡过程中各参数的变化规律，以及各参数对输出的影响;并与试验结果对比验证了仿真结果。 2、液压缓冲阀的稳态及动态特性的分析。液压缓冲阀的作用是使液压油对液压缸的作用变的平缓，从而减少换挡冲击，增加乘坐舒适性和系统寿命。本文详细分析了液压缓冲阀的结构及工作原理，对其充放油过程中内部结构的工作过程进行了细致的数学描述，进而得到了液压缓冲阀的稳态和动态数学模型。应用Matlab/Simulink进行仿真分析，通过改变系统不同的参数研究对其输出结果的影响，得到了缓冲弹簧刚度、反馈油孔直径等参数对其输出压力的影响。 3、液压缓冲阀中缓冲弹簧的非线性特性分析。缓冲弹簧为液压缓冲阀中重要的工作部件之一，它的特性直接影响整个结构的输出特性。本文首先分析了缓冲弹簧的稳态特性，然后通过非线性动力学理论推导出缓冲弹簧的非线性动力学方程，并在此基础上应用Jacobian方法以及改进型定义法对缓冲弹簧系统的Lyapunov指数谱进行了求解，确定了弹簧系统在参数变化时的运动状态。最后，分析了缓冲弹簧系统进入混沌的过程，并通过Matlab进行仿真分析，得到了它的时间序列、相轨迹图以及分岔图，从而验证了系统进入混沌状态的非线性特性。 4、台架实验技术研究。为进一步研究换挡系统，针对现有台架试验台进行了优化研究。通过将模型、控制器与试验台连接在一起，更好的模拟了实车实验。模型与控制器之间的通信应用xPC和RTW技术来完成，试验台的数据直接通过板卡采集连接到仿真模型中，最终实现整个试验台的实时仿真研究。 |
| 作者： | 张帅 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李平康 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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