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重型液力自动变速器换挡电磁阀的油压动态特性优化研究

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机械设计与制造 2022年第10期380卷 41-45页

作者：董勇吴怀超曹刚杨炫贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025

为提高重型液力自动变速器换挡电磁阀的油压动态特性,在对重型液力自动变速器换挡液压控制系统回路中的换挡电磁阀工作原理分析的基础上,建立换挡电磁阀数学模型,并基于AMESim搭建换挡电磁阀仿真模型,从电磁阀钢球直径、换挡阀阀芯质量... 详细信息

为提高重型液力自动变速器换挡电磁阀的油压动态特性,在对重型液力自动变速器换挡液压控制系统回路中的换挡电磁阀工作原理分析的基础上,建立换挡电磁阀数学模型,并基于AMESim搭建换挡电磁阀仿真模型,从电磁阀钢球直径、换挡阀阀芯质量和阻尼孔直径展开换挡电磁阀的油压动态特性的影响仿真分析。采用遗传算法,对影响换挡电磁阀的油压动态特性的参数进行优化,通过仿真结果表明,优化后的换挡电磁阀的油压动态特性得到了改善,验证了所建立换挡电磁阀模型的正确性和此优化设计方法的可行性。

关键词：重型液力自动变速器换挡电磁阀动态特性优化研究 AMESim 遗传算法

重型液力自动变速器换挡控制系统仿真及其油道设计与分析

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机械设计与制造 2023年第5期387卷 152-155,160页

作者：穆俊齐吴怀超董勇赵丽梅贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025

为了明确重型液力变速器液压系统的主要工作原理,完成对其印刷油路板油道的设计与优化。从液压系统中的换挡控制系统着手,通过AMESim液压仿真软件模拟液力变速器换挡控制系统,观察液力变速器不同离合器油压的变化并进行分析,得出(0.7~2.... 详细信息

为了明确重型液力变速器液压系统的主要工作原理,完成对其印刷油路板油道的设计与优化。从液压系统中的换挡控制系统着手,通过AMESim液压仿真软件模拟液力变速器换挡控制系统,观察液力变速器不同离合器油压的变化并进行分析,得出(0.7~2.5)MPa的油压区间。通过三维软件UG设计部分印刷油路板中油路,运用AMESim软件的仿真结果在Fluent软件中对所设计的油道进行的仿真,分析油道性能,得出油液进入阀体的进口速度方向与管道入口方向夹角为15°时,油道有较佳的物理性能,为印刷油路板的设计与优化提供理论依据。

关键词：重型液力自动变速器换挡控制系统印刷油路板

重型液力自动变速器印刷油路板设计及其优化研究

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重型液力自动变速器印刷油路板设计及其优化研究

作者：穆俊齐贵州大学

学位级别：硕士

印刷油路板是承载液压系统的主要载体,也是重型液力自动变速器的核心组成部分。本文以具有七个前进档、一个倒档和一个空档的重型液力自动变速器的液压系统为研究对象,对其印刷油路板的设计及优化展开研究。为了保证液压系统的工作性能... 详细信息

印刷油路板是承载液压系统的主要载体,也是重型液力自动变速器的核心组成部分。本文以具有七个前进档、一个倒档和一个空档的重型液力自动变速器的液压系统为研究对象,对其印刷油路板的设计及优化展开研究。为了保证液压系统的工作性能,需要设计出一套与之相匹配的油路板来承载液压系统,本文以印刷油路板的设计为主题,并对油道进行性能研究,提出一套完整的印刷油路板的设计方法。研究过程中开展了以下工作:(1)以某重型液力自动变速器为研究载体,并结合液力自动变速器的液压系统原理图,对原理图包含的液压元件进行分类总结,了解各个元件的几何参数,明确每个元件所连接的油道。印刷油路板采用模块化设计,按照不同液压元件的性能将印刷油路板进行分层,并总结规律,将不同类型的元件布置在不同的阀块中,设计出印刷油路板的初始模型。(2)为了奠定印刷油路板油道的设计基础,首先对一般油道开展研究。通过类比的方法,将不规则油道的不同参数属性转化为规则油道的参数,通过研究规则油道的不同性能来推导不同参数对不规则油道的影响。从而在对印刷油路板油道的设计时,选择合理的参数。(3)结合液压系统原理图,在不同液压元件之间开设油道,完成印刷油路板的设计。根据对一般油道的研究,运用类比法,将得到的研究理论应用到印刷油路板的设计之中,得到一套较为完整的印刷油路板模型。(4)在设计出的印刷油路板上选择典型油道,并搭建液压系统的AMESim仿真模型,得出不同油道在不同档位下的进出口油压,并使用伴随矩阵模块(Adjoint-Based模块)对设计出的油道进行性能分析,并不断优化油道的几何模型。从而提出一套完整的印刷油路板的设计方法。

关键词：重型液力自动变速器印刷油路板类比法油道性能分析伴随矩阵模块

重型液力自动变速器液压系统印刷油路压铸成型数值模拟及模具设计

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重型液力自动变速器液压系统印刷油路压铸成型数值模拟及模具设计

作者：杨炫贵州大学

学位级别：硕士

重型液力自动变速器是输入扭矩标定为900N.m以上的液力自动变速器,常应用于重型车辆及工程机械中。电液控制技术是其最核心的技术,印刷油路是其电液控制系统的核心载体,而国内在液力自动变速器技术方面研究起步较晚且缺乏完整的研究理论... 详细信息

重型液力自动变速器是输入扭矩标定为900N.m以上的液力自动变速器,常应用于重型车辆及工程机械中。电液控制技术是其最核心的技术,印刷油路是其电液控制系统的核心载体,而国内在液力自动变速器技术方面研究起步较晚且缺乏完整的研究理论,在印刷油路方面的研究几乎是一片空白。因此,为了形成一套完整的印刷油路设计及成型理论,本文基于本研究团队设计的重型液力自动变速器液压系统原理图,展开了印刷油路的设计及成型方面的研究,具体工作如下:(1)基于本研究团队设计的重型液力自动变速器液压系统原理图,首先对印刷油路的结构布局进行了设计并完成了装配,然后对印刷油路的三维模型进行了优化建模,最后完成了印刷油路压铸用浇注系统及排溢系统的设计计算工作,为后续的压铸工艺参数优化及模具设计奠定了良好的基础;(2)基于以上设计的浇排系统,首先对其压铸充型凝固过程及缺陷预测进行了数值模拟,数值模拟结果表明,充型平稳,凝固可靠,但由于浇注工艺参数的不合理导致铸件内部出现了较多的孔隙缺陷,然后展开了印刷油路浇注工艺参数的优化,建立了压铸工艺参数对应孔隙率的数学模型,最后采用PSO优化算法对模型进行了优化求解,实现了最小孔隙率,得出了印刷油路最优压铸工艺参数;(3)基于以上设计的浇排系统,首先确定了压铸模具的整体结构,模具采用两个斜销侧抽芯机构,然后对模具的成型零件、推出及复位机构及冷却水道等进行了设计计算,接着确定了模具模体结构并完成了模体的调用及装配工作,最后完成了模具的配合公差及形位公差等技术要求的制定;(4)基于以上设计的压铸模具,首先对模具在工作过程中的温度场进行了数值模拟,然后根据温度场的数值模拟结果,对模具易失效部位进行了有针对性的优化,从而延长了模具的使用寿命,最后利用局部应力应变法对压铸模具的使用寿命进行了估算,模具寿命达到90000模次,证明了模具设计的可靠性。

关键词：重型液力自动变速器印刷油路压力铸造浇排系统压铸工艺参数压铸模具

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重型液力自动变速器锁止阀设计及其性能研究

重型液力自动变速器锁止阀设计及其性能研究

作者：彭昭贵州大学

学位级别：硕士

锁止阀是重型液力自动变速器液压系统的关键液压元件之一,锁止阀与各换挡阀油路直接相连,将来自液压系统的主油压输出至离合器,推动离合器的结合。锁止阀的内部结构十分复杂,其设计需要与液压系统的换挡逻辑相互配合,同时又要满足发生... 详细信息

锁止阀是重型液力自动变速器液压系统的关键液压元件之一,锁止阀与各换挡阀油路直接相连,将来自液压系统的主油压输出至离合器,推动离合器的结合。锁止阀的内部结构十分复杂,其设计需要与液压系统的换挡逻辑相互配合,同时又要满足发生意外断电事故时的保护功能,而国内还缺乏对锁止阀的系统性设计研究理论,国内变速器中使用的锁止阀产品基本依赖进口。因此,为了突破重型液力自动变速器锁止阀的核心研发技术,围绕本研究团队设计的重型液力自动变速器液压系统工作原理,本文展开了对锁止阀的设计及性能分析,具体工作如下:(1)基于本研究团队设计的重型液力自动变速器液压系统换挡工作逻辑,对SS1锁止电磁阀、LC1锁止阀和LC2锁止阀进行结构参数的设计计算,为后续锁止阀的性能分析及参数优化提供基础。(2)针对SS1锁止电磁阀、LC1锁止阀和LC2锁止阀所组成的断电保护系统进行工作原理分析,建立其数学模型,使用AMESim搭建锁止阀断电保护系统的工作回路仿真模型,从设计的主要参数展开锁止阀的油压动态特性研究。最后,采用遗传算法(GA)对影响锁止阀油压特性的结构参数进行优化。(3)以控制油压流过的控制流道为对象,使用ANSYS软件中的Workbench平台进行热流固耦合分析,并从理论上剖析流道内部的能量损耗,研究控制流道内部结构参数对压降和最大热流固耦合应力的影响。最后设计BBD实验方案,建立压降和最大热流固耦合应力关于流道内部结构参数的完全二阶响应面模型,并以此为基础使用粒子群优化算法(PSO)对控制流道内部参数进行优化。(4)在Fluent软件使用动网格技术模拟LC1和LC2锁止阀的开启过程,对阀芯在开启过程中所受到的液动力进行分析,从LC1锁止阀的阀芯结构参数展开对LC1锁止阀的液动力特性分析。最后使用BP神经网络对LC1锁止阀阀芯所受液动力与阀芯结构参数的非线性函数关系进行预测,以此为基础使用遗传算法确定LC1锁止阀的阀芯参数。

关键词：重型液力自动变速器锁止阀断电保护系统热流固耦合分析液动力

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重型液力自动变速器换挡控制系统的研究

重型液力自动变速器换挡控制系统的研究

作者：褚园民贵州大学

学位级别：硕士

重型液力自动变速器具有良好的扭矩能力和换挡品质,主要应用在重型汽车、油气开采装备、轨道交通、工程机械以及特种车辆等领域。重型液力自动变速器的换挡控制系统是换挡过程中的“大脑”,通过信号采集电路将采集的数据输入至中央处理... 详细信息

重型液力自动变速器具有良好的扭矩能力和换挡品质,主要应用在重型汽车、油气开采装备、轨道交通、工程机械以及特种车辆等领域。重型液力自动变速器的换挡控制系统是换挡过程中的“大脑”,通过信号采集电路将采集的数据输入至中央处理器,经过一系列分析计算,输出信号至换挡电磁阀选择合适的挡位。研究表明,在满足整车动力性的前提下制定良好的换挡策略,不仅能降低燃油消耗率,还能减少换挡时间和冲击度。本文基于贵州凯星液力传动有限公司的MA5711型重型液力自动变速器,针对换挡控制系统进行了深入研究,为我国在重型液力自动变速器换挡控制系统的技术研究提供了技术支持和理论参考。本文在对重型液力自动变速器的运动学和动力学理论分析基础上,分析了各个挡位动力传递路线,变速器的结构是由行星轮系组成,本文建立了行星齿轮机构的运动方程,求解出了各挡位的传动比。通过对换挡过程的动力学研究,针对换挡过程中的扭矩相和惯性相中的各个参数进行了分析研究。研究了各个零部件的特性建立了相应的数学模型,采用改进过的二分法优化并求解出了传动比,通过优化后的验证结果可知,优化后的各挡位传动比在满足动力性的前提下,燃油消耗率降低,驱动功率损失率降低,整车的性能有很大程度提高。制定了模糊换挡控制策略,搭建了模糊控制器。以油门开度和车速作为两参数输入,经过模糊推理和反模糊化,输出最佳挡位并选择合适的接合离合器结合,使用MATLANB/SIMULINK搭建了重型液力自动变速器换挡控制系统的整车仿真模型,通过仿真结果可知,设计的模糊控制器能够实现自动换挡,且能够保证车辆及时达到较高的车速行驶,当车辆处于低档位时,加速度较大,缩短了车辆起步加速的时间,提高了车辆的动力性。在整车换挡控制系统仿真模型的基础上,基于信号采集模块、信号处理模块、电源模块、挡位输出模块、挡位显示模块、抗干扰模块等设计出了整车换挡控制系统的硬件电路和编写了相应部分的软件程序。模糊换挡控制器输入的是油门开度和车速,本文选用霍尔传感器测量车速,油门开度选用磁阻型传感器,以ADC0808模数转换器为基础设计了模数转换电路,将采集到的数据传递至中央处理器,基于C语言编写的模糊换挡控制算法,输出控制信号至换挡电磁阀和数码管,完成整车换挡,实现了重型液力自动变速器的智能换挡功能。

关键词：重型液力自动变速器液力传动系统控制系统模糊换挡计算机仿真

重型液力自动变速器液压系统设计及其性能研究

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重型液力自动变速器液压系统设计及其性能研究

作者：董勇贵州大学

学位级别：硕士

液压系统是重型液力自动变速器核心组成部分,整个液压系统的液压元件数量多且种类杂,各个油路间相互牵扯,液压系统十分复杂,国内目前对此液压系统还缺乏有效的设计方法和研发理论。因此,为突破重型液力自动变速器液压系统的核心技术,并... 详细信息

液压系统是重型液力自动变速器核心组成部分,整个液压系统的液压元件数量多且种类杂,各个油路间相互牵扯,液压系统十分复杂,国内目前对此液压系统还缺乏有效的设计方法和研发理论。因此,为突破重型液力自动变速器液压系统的核心技术,并形成一套液压系统理论研制设计方法,本文围绕重型液力自动变速器液压系统设计及其性能研究展开如下工作:(1)以具有一个空档、7个前进档和一个倒档的某重型液力自动变速器为具体对象,在分析其构成和工作原理的基础上,将逻辑设计方法引入其液压系统的设计中,并采用组合逻辑线路设计法及卡诺图逻辑函数化简法设计出其换挡控制液压系统模块,进而再设计出其闭锁控制及冷却润滑液压系统模块和主调压液压系统模块。(2)对液压系统中的液压元件进行设计计算与选型(包括各液压模块的压力调控阀、换挡电磁阀以及逻辑元件等等),为后续液压系统的功能验证、性能分析、优化设计提供参数支持。(3)针对所设计的重型液力自动变速器液压系统中的主调压液压系统子模块,通过对其系统的工作原理分析,建立其数学模型,并基于AMESim搭建主调压液压系统仿真模型,从主调压阀与控制控制压力调控阀的结构参数展开主调压液压系统的输出油压动态特性研究。最后,采用粒子群优化算法(PSO)和遗传算法(GA),对影响主调压液压系统油压特性的结构参数进行优化设计。(4)同样地,针对重型液力自动变速器液压系统中的换挡控制液压系统子模块,在分析该系统工作原理的基础上,通过建立数学模型和仿真模型,展开换挡控制系统性能研究。而后,为提高换挡控制系统的油压特性,从换挡阀参数展开油压特性影响分析,再以ITAE准则为目标函数,采用AMESim内嵌GA算法确定换挡阀参数。(5)为验证重型液力自动变速器液压系统中的闭锁控制及冷却润滑液压系统子模块工作性能,联合主调压液压系统建立仿真模型,展开闭锁控制及冷却润滑液压系统性能研究。最后,基于以上的研究工作,展开重型液力自动变速器空档、七个前进档以及倒档的液压系统动力换挡性能研究。

关键词：重型液力自动变速器液压系统逻辑设计法油压特性动力换挡

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重型液力自动变速器油压调控机理的研究

重型液力自动变速器油压调控机理的研究

作者：赵相菲贵州大学

学位级别：硕士

液力自动变速器因具有换挡平滑以及动力传递效率高等优点,在市场上备受汽车生产商和消费者们的青睐。由于液力自动变速器内部结构与工作原理非常复杂,再加上外国对该产品的技术封锁,使得国内对于液力自动变速器的研究还处于十分落后的... 详细信息

液力自动变速器因具有换挡平滑以及动力传递效率高等优点,在市场上备受汽车生产商和消费者们的青睐。由于液力自动变速器内部结构与工作原理非常复杂,再加上外国对该产品的技术封锁,使得国内对于液力自动变速器的研究还处于十分落后的状态。液力自动变速器的液压系统是该产品的核心技术,也是我国理论研究较为缺乏的领域,而液压系统中的油压调控部分,更是统领整个液压系统工作的关键。因此,为了突破液力自动变速器液压系统中的油压调控技术,为液力自动变速器液压系统的设计与优化研究等提供一定的理论研究基础,本文围绕重型液力自动变速器油压调控机理的研究展开如下工作:(1)以具有9个挡位的某重型液力自动变速器为研究对象,分析其各个液压子系统模块的工作原理。根据不同挡位工况下液压元件及液压系统的工作要求,通过数值计算的方式,得到液压系统中各条油路在不同挡位工作时所需的油压与流量参数,为后续对油压调控系统的性能分析、功能验证、优化研究提供参数支持。(2)对各液压子系统中压力调节阀的结构和工作原理进行分析,并针对各个压力调节阀的静态与动态特性进行深入研究,探索了各个压力调节阀的结构参数对其静态与动态调压特性的影响情况,为后续进行油压调控系统的仿真研究提供理论基础。(3)根据液压系统工作原理,对油压调控部分建立了联合仿真模型。通过仿真验证了油压调控系统能够实现换挡动作以及提供各油路工作所需油压,在此基础上,对该系统在不同挡位转换过程中各油路油压的动态响应特性进行了研究分析,并进一步揭示了影响油压调控系统动态响应特性的因素。(4)由于油压调控系统换挡过程中的动态响应特性较差,为了改善其性能,选取了对油压调控系统性能影响较大的一些参数作为设计变量,再以ITAE准则与ISE准则结合的方法设计目标函数,然后采用遗传算法对油压调控系统进行优化设计,通过将优化前后不同换挡过程中的动态响应特性曲线进行对比,结果表明优化后的油压调控系统动态响应特性得到了明显改善。

关键词：重型液力自动变速器油压调控动态响应特性换挡过程优化设计

重型液力自动变速器液压系统的研究及其印刷油路的布局设计

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重型液力自动变速器液压系统的研究及其印刷油路的布局设计

作者：曹刚贵州大学

学位级别：硕士

液力自动变速器具有换挡平顺、连续性换挡和自适应能力强等特点,广泛应用于车辆和工程机械等领域。液力自动变速器是一种复杂的“机-电-液”一体化产品,电液控制技术是其核心技术之一。印刷油路控制块不仅是电液控制技术的核心部件,还... 详细信息

液力自动变速器具有换挡平顺、连续性换挡和自适应能力强等特点,广泛应用于车辆和工程机械等领域。液力自动变速器是一种复杂的“机-电-液”一体化产品,电液控制技术是其核心技术之一。印刷油路控制块不仅是电液控制技术的核心部件,还是液压技术集成度较高的典型产品之一。然而,国内在液力自动变速器的液压技术研究甚少,尤其在印刷油路控制块的研发方面较为缺乏。因此,为了突破液力自动变速器的液压技术并形成一套自主的理论研究方法,本文围绕重型液力自动变速器的液压系统及印刷油路布局设计进行了如下研究工作:(1)概述了自动变速器的工作原理及发展趋势,并围绕液力自动变速器的液压系统及印刷油路技术概述和总结了国内外的研究现状和相关成果。通过调研发现并结合目前的研究现状,以Allison 5000系列的重型液力自动变速器为研究对象,确定了本文的研究内容。(2)系统性地分析了重型液力自动变速器液压系统的各子系统的工作原理,并阐述了各子系统间存在的联系。在液压系统原理分析的基础上,进行油液选择和油泵选型,并对主调压及换挡控制系统的重要液压元件(包括主调压阀、电磁换挡阀和蓄能器)进行了设计计算,一方面为其他元件设计计算提供参考,另一方面为后续研究奠定基础。(3)在建立主调压系统的数学模型基础上,从两方面展开了其性能研究:一方面基于AMESim并采用了遗传算法,对主调压系统的主调压阀的主要参数进行了优化,不仅验证了设计计算是否合理,还为下一步的研究打下基础;另一方面是在MATLAB/Simulink中基于粒子群(PSO)PID进行主油压调节的动态特性优化研究。同样,也从两个方面对换挡控制系统的性能展开了研究:一方面与主调压阀的优化过程相似,展开了换挡控制系统中电磁换挡阀的优化研究;而另一方面针对自动变速器在换挡时离合器所需油压的稳定性问题,基于AMESim从换挡控制系统中的相关影响因素对离合器油压的变化及稳定性进行了深入研究。(4)结合以上的研究工作,对印刷油路布局设计进行了研究,并设计了印刷油路控制块。然后对印刷油路的工艺流程进行了设计,并形成了一种印刷油路控制块的研制方法。最后以电磁阀体为例介绍了印刷油路的样例试制过程,并进行了装配。这为印刷油路控制块的开发与应用提供了指导和参考。

关键词：重型液力自动变速器液压系统设计及优化印刷油路布局工艺流程