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汽车变速箱动态优化及控制特性研究
| 论文题名： | 汽车变速箱动态优化及控制特性研究 |
| 关键词： | 汽车变速箱;动态优化设计;齿轮副;啮合刚度;模型修正;换档离合器;缓冲控制 |
| 摘要： | 目前基于动力学分析结果的齿轮动态优化设计较少，主要因为齿轮副啮合刚度的计算和动态响应的求解较困难。本论文比较详细地研究了齿轮的动态优化设计，提出将一对相互啮合的渐开线齿廓的啮合传动简化为双质块双弹簧振动模型的解题思路。 根据此模型，推导了平均单齿刚度、单对轮齿啮合综合刚度、有效质量、固有频率与临界转速等一系列计算公式，得到以齿轮振动最小为优化目标的函数。当不能直接求得齿轮副平均啮合刚度时，齿轮的动态优化设计失去作用，于是探讨了齿轮副扭转型动力学模型。首先给出齿轮副单自由度的扭转振动模型，然后推导该模型的动力学方程，最后在分析斜齿轮传动的轮齿从刚开始进入啮合到完全脱离啮合的全过程之后，引入啮合接触线长度系数，以啮合接触线长度的变化代替啮合刚度的变化，通过计算啮合瞬间齿轮副的接触线长度间接得到齿轮副的时变啮合综合刚度，从而确定阻尼比、时变啮合阻尼和齿轮副的轮齿啮合综合误差。基于齿轮的动态优化设计，以齿轮振动最小为优化目标，用最少齿数、最小模数和传动比等一些因素为约束条件，对汽车变速箱的高速级斜齿轮传动进行动态优化设计，得到满足实际需要的最优化参数。 在计算一对相互啮合齿轮参数的基础上，算出本变速箱内所有齿轮的参数。按照这些参数设计的变速箱齿轮传动远离共振区，既降低了齿轮的重量，又减小了齿轮的振动。 上述双质块双弹簧振动模型采用理论建模，除此还有实验建模。理论建模和实验建模各有优缺点，解决之道是用实验模型获得的数据修正理论模型。BERMAN 修正方法基于无阻尼系统的模态正交条件，利用实验模态矩阵和特征值对有限元理论模型进行修正。本论文指出该方法存在2 个缺陷，提出一种改进后的BERMAN 修正方法，并编写相应的迭代程序。通过修正一个实际例子，表明改进后的BERMAN 修正方法有可取之处。 针对液压动力换档变速箱建立动力换档时的结构模型和控制模型，提出一套比较完整的传递函数法理论对控制模型进行计算并作动态特性分析。用试验装置测量无平稳结合阀和有平稳结合阀两种情况下结构模型换档离合器的压紧油压，根据油压响应曲线计算一些动态特性指标。试验结果表明，选择适当的平稳结合阀和控制缓冲时间，可以实现对换档过程中换档离合器的结合进行缓冲控制，有效地防止换档冲击。 |
| 作者： | 田红亮 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 朱大林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 三峡大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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