557 大学生方程式赛车设计(制动与行走系统设计)(有exb图+中英文翻译+开题报告)
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2010智能计算技术与自动化国际会议研究匹配策略和模拟连续可变传输系统的拖拉机徐里有 周之礼 曹青梅 张明珠河南科技大学,洛阳,河南省,中国加我qq:1985639755要英文原文摘要本文根据发动机测试结果,建立了发动机输出转矩模型和油耗模型。发动机转速特性是在当发动机工作在最优经济模式和满负荷的工况下,表示发动机转速和节流之间的关系。基于以上工作,提出了连续变量传输(HMCVT)系统的匹配策略。根据在不同的野外环境工况,以仿真方法研究了HMCVT系统匹配的策略。这个研究为测定HMCVT系统提供了理论设计基础和控制方法。关键词拖拉机;振动连续变量传输;匹配策略;仿真1. 介绍无级变速传输系统(HMCVT)是一种新型的一个机械传动(MT)联合一个具有一对液压单元液压传动(HST)组成的传动装置。HMCVT通过组合MT和HST有一个连续的变量转移率并在在M1,2状态下达到高的效率。只有当合理匹配HMCVT系统和发动机,HMCVT系统可以发挥其优势。匹配的关键是根据实际的工作条件和发动机特性,发动机通过HMCVT系统调节速度比工作在最佳状态,。拖拉机HMCVT系统速度比的调节可以通过控制位移比的变量液压泵(PV)和固定液压马达(MF)来实现。目前,国内外的连续变量传输系统的研究匹配主要集中在汽车3、4、5),并且这个关于拖拉机研究还没有被报道。拖拉机不仅与汽车在结构有区别,其恶劣的工作条件和频繁的外载荷波动也是与汽车的区别。这些所有的要求速度比改变都是为了以及时适应拖拉机变化的负载和运动阻力,确保动态性能和经济性。本文的目的是为拖拉机解决匹配策略和HMCVT系统的模拟问题,为了拖拉机的控制方法提供理论依据。2. 发动机输出特性A. 发动机输出转矩发动机是一个更复杂的系统,其输出转矩是通过节流阀开放和发动机的转速来改变。基于发动机试验的结果,发动机稳态输出转矩和节气门打开和旋转速度的关系可以使用多项式拟合来建立。发动机输出扭矩和油门开启和旋转速度之间表面关系用多项式拟合能得到图.1。图1发动机输出转矩与节气门打开和旋转速度的关系b .发动机的通用特性发动机功率和燃料消耗之间的关系,可以根据发动机负载的每个转速特性曲线被实现。然后发动机有效燃料消耗和旋转速度和转矩之间的曲面关系可以通过利用曲线插值拟合获得。普遍发动机特性曲线(图2)可以使用发动机的数值模型得到。在图2中,曲线ABC是外部特征曲线;曲线BFS和CGT是速度调节特性曲线,A、B和C三点分别是最大输出功率点。在不同的油门位置,尽管引擎可以工作最大输出功率点,在一些最大输出功率点如点B和C发动机有纯淬装载能力,这很容易导致发动机的熄火。因此,在不同的油门位置,发动机的最大输出功率点应设置为图2的点A,F和G。因此,通常,曲线AFG被称为最佳动力性工作曲线,即D曲线。 如果有相同功率的燃油消耗最小点(图2)是相连的,发动机的最优燃料经济性能工作曲线随着图2中的曲线AST的实现,即E曲线。图2引擎通用特性曲线c .调节功能的发动机转速发动机转速的发动机调节功能是当负载的输出轴改变,车辆传动装置速度比率是为了维护发动机功率的相对价值进行独立烦的控制。如果发动机工作在每个相对功率之间最低燃料消耗的转速,油门开启和转速的关系是转速的最优燃料经济性能。如果发动机的每个相对节流开放工作在最大转矩的旋转速度,,油门的打开和转速的关系是转速的最佳动力性能。发动机转速的调节功能可以拟定为图3。在图3,曲线D和E分别是发动机调节特性曲线的优化功率和最佳燃油经济性能。图3发动机的转速调节特性III.匹配策略的HMCVT系统HMCVT系统的匹配策略如图.4。发动机可以通过HMCVT系统控制发动机油门打开和调节速度比使其工作在最优功率性能工作曲线D或最好的燃料经济性能工作曲线E。在实际的工作,工作重点应该是落在发动机的速度特性曲由最低稳定旋转速度曲线l,外特性曲线w和监管线t的区域。对于HMCVT系统的拖拉机,每点发动机的有效工作范围有一个和拖拉机的驾驶速度相对应的驱动力,其具体表达式给出了公式如下图4匹配的HMCVT系统示意图这里,Fq是拖拉机的动力,kN;Me是发动机吗转矩,Nm;ne是转速的发动机,r / min;rd是驾驶的动态半径wheel,m;i是HMCVT系统的传动比,是HMCVT的系统效率;v是拖拉机速度,km/h;是练习场的跟踪效率,轮式拖拉机=1.通过引用文中的计算方法6,每个发动机的点的有效工作范围都对应拖拉机驱动特性图的(图。4)。图4中,曲线l,w和t”是分别相对应的发动机理想的工作边界曲线l,w和t,h线是拖拉机受地面胶粘剂力的影响可以提供最大驱动力。可以从图4看出,在稳定和优化电力和燃料经济性能条件下,当拖拉机工作在一定的速度,有一个独特的理想的发动机工作曲线对应的拖拉机的工作状态。在发动机的通用特性曲线,每个点工作条件都是明确的。发动机节气门打开,理想的转速和转矩有一一对应的HMCVT系统的速度比。 发动机可以通过控制油门打开发动机和调节HMCVT系统的速度比工作在最优功率性能工作曲线D或最好的燃油经济性性能工作曲线E。根据事先确定发动机的节流开放和输出功率的对应关系,发动机可以通过控制发动机节气门打开和HMCVT系统的调节速度比工作在特定的工作点。可以从图2和图3看出,不管最佳动力性和最佳燃油经济性性能,发动机节气门打开、旋转速度和输出功率有一一对应的关系。在每个发动机节气门打开时,确保拖拉机可以工作用不同的速度,HMCVT系统必须有相对速度比,以保证发动机工作最优工作点。当发动机工作在最优动力性能的传输目标速度比率如图5。当发动机工作在最佳的燃料经济性能时的传输目标速度比率如图6。目标速度比率可以存储在内存单元的控制器内。根据拖拉机实际的工作条件,发动机工作点可以通过控制HMCVT系统的速度比率调节。这样拖拉机可以在这样工作的条件下提供最佳动力性和最佳燃油经济性性能。 图5。目标速度比率的发动机最优功率 图6。目标速度比率的发动机最佳燃油经济性四。仿真分析在拖拉机实际操作中,通常存在两个典型工作条件:一是工作在恒定的拖拉机牵引阻力和发动机可变节流打开条件,另一个是工作动机油门打开发和的拖拉机变量牵引电阻条件。在此基础上,以采取最好的燃料经济性能的发动机为例,仿真系统进行了对HMCVT两个条件的分析:一是拖拉机的牵引阻力是常数和发动机节流阀打开变量,另一个是发动机节流阀打开是常数和拖拉机牵的引阻力是可变的。在这种情况下,发动机的转速可以工作目标工作点,调节HMCVT系统速度的比率。a .常数牵引阻力和可变节流仿真工作条件,拖拉机牵引阻力Ft=40 kn并保持不变,发动机起始节流阀打开a=50%;经过十年,发动机节流阀打开增加到100%;当拖拉机跑到30年,发动机节气门打开减少到70%。仿真结果表现为图7。图7仿真结果曲线恒牵引阻力和可变节流工况可以从图7看出,在t = 10年,发动机节流阀打开突然从50%增加100%,拖拉机是在加速开车期间,发动机可以工作在HMCVT系统新目标旋转速度调节速度比。然后,发动机油门打开保持在100%,拖拉机是在稳定的驾驶周期。在t = 30年,发动机油门打开突然从100%降低到70%,拖拉机是在减速驾驶期间,和发动机也可以工作调节MHCVT系统速度比新目标的旋转速度。在加速度和减速驾驶期间,HMCVT系统有一些时间延迟效应、发动机实际输出扭矩波动的发生。可以从仿真结果曲线看出,当拖拉机牵引阻力的常数和发动机节流阀打开是可变的时,发动机的输出转速和扭矩基本上可以通过调节HMCVT系统的速度比稳定在最佳的燃料经济性能的工作曲线。b常数节流和变量牵引阻力仿真的工作条件是发动机油门打开a=70%,保持不变,拖拉机牵引阻力Ft等于60 kn;开始之后十年,拖拉机牵引阻力减少到30 kn;当拖拉机跑到30年,拖拉机的牵引阻力增加到60 kn。仿真结果表现为图8。图8。仿真结果曲线恒节流和变量牵引可以从图8看出,在t = 10年前,发动机的实际输出转矩之间和拖拉机的牵引抵抗扭矩的平衡可以保持,拖拉机是在稳定的驾驶状态。在t = 10年,拖拉机的牵引抵抗扭矩突然从60kn的减少到30 kn,发动机的转速有增加的趋势。为了保持发动机转速在目标速度旋转,需要增加HMCVT系统的速度比。拖拉机是在加速期,直到开车新的力量平衡点出现。这样,拖拉机在稳定的驾驶周期。在t = 30年代拖拉机牵引阻力突然从30 kn增加到60 kn,拖拉机是在减速驾驶期。在稳定的驾驶期间,随着HMCVT系统速度的比率变化速率是不够的,有一个发动机和目标工作点之间的某些错误的工作点。五结论基于发动机试验结果,发动机输出转矩模型和燃料消耗模型被建立,发动机转速调节的特点被确定。在上述工作的基础上,研究了匹配HMCVT系统的策略。对这个拖拉机两个典型的工作条件进行了分析法。结果表明,匹配策略确定本文是正确的和可行的,合理的匹配引擎和HMCVT系统可以实现。致谢本文的一部分是通过格兰特2010 b460009支持医生科学研究河南省教育部门基金科学和河南大学基金的自然科学与技术的内容。引用1徐里有,周治理,张明珠,等等.设计的流体力学的无级变速传动的拖拉机.交易的中国农机协会.37卷.2006年7月.5 - 8页(在中国)2),Hiroyuki Mitsuya, Keiji Otanl, Tsutomu Ishino,等等.推土机发展振动传输.SAE 94177纸.159 - 168页3张宝生,傅铁军,周云山,等等.匹配的三角皮带式无级变速传动系统与发动机及其控制战略.吉林大学(工程和技术版).2004年1月.65 - 70页 (在中国)4胡建军,秦大同,蜀香港.速度比匹配策略金属v形带式无级变速系统.重庆大学(自然科学版)24卷.6.2001.12.12 - 17页 (在中国)5t . Udaegawa.模拟方法的影响比改变速度的一个金属v形带CVT车辆响应.车辆系统设.、1995.6.35 38页6徐里有.振动特性研究的不断变量传输的拖拉机.博士论文.西安:西安科技大学.2007(在中国)7
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