本文關(guān)鍵詞：單自由度鉸接輪式越野車輛靜壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究

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【摘要】：面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的多功能越野平臺(tái)一直以來是研究的熱點(diǎn)問題之一。本文基于校企合作項(xiàng)目—“單自由度鉸接輪式越野車輛開發(fā)”展開研究,針對(duì)輪式越野車輛行駛的復(fù)雜環(huán)境提出了布置靈活、可切換驅(qū)動(dòng)模式的靜壓驅(qū)動(dòng)方案,包括發(fā)動(dòng)機(jī)—變量液壓泵—四并聯(lián)液壓馬達(dá)、發(fā)動(dòng)機(jī)—變量液壓泵—左右串并聯(lián)液壓馬達(dá)、發(fā)動(dòng)機(jī)—變量液壓泵—四串聯(lián)液壓馬達(dá)三種驅(qū)動(dòng)模式,分別對(duì)應(yīng)越野車輛低速、中速和高速的行駛要求,以適應(yīng)越野車輛復(fù)雜非結(jié)構(gòu)地形的行駛要求。針對(duì)所提出的靜壓驅(qū)動(dòng)方案,本文運(yùn)用數(shù)學(xué)建模、試驗(yàn)、1D+3D仿真分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等手段,開展了以下工作:(1)在分析不同契合形式的液壓傳動(dòng)特性的基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了可切換模式的變量泵—多定量馬達(dá)驅(qū)動(dòng)形式的優(yōu)缺點(diǎn),針對(duì)行駛路面附著系數(shù)不同所導(dǎo)致的“打滑”和車輪行駛路徑不一致所導(dǎo)致的“拖滑”現(xiàn)象,本文提出了基于液阻技術(shù)的牽引力均衡控制方案。(2)通過建立靜壓傳動(dòng)裝置的數(shù)學(xué)模型,分析發(fā)動(dòng)機(jī)工作高效區(qū)、靜壓傳動(dòng)裝置(變量泵和定量馬達(dá))傳動(dòng)效率,確定靜態(tài)的系統(tǒng)參數(shù)匹配原則以保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作于調(diào)速區(qū)并使其工作點(diǎn)接近額定功率點(diǎn),提出了在定油門開度下與轉(zhuǎn)速相關(guān)的變量泵控制策略,并根據(jù)系統(tǒng)壓力對(duì)行走馬達(dá)組合方式進(jìn)行自動(dòng)控制以調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)。(3)轉(zhuǎn)向行駛是輪式車輛車輪行駛路徑出現(xiàn)差值的典型工況,本文在對(duì)行走系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,研究了轉(zhuǎn)向行駛過程中靜壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的功率分配特性,由偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向和四輪轉(zhuǎn)向過程中各個(gè)車輪驅(qū)動(dòng)功率的差異性引出了基于液阻技術(shù)的牽引力均衡控制系統(tǒng);分別分析了低速、中速行駛工況下牽引力均衡節(jié)流孔R(shí)1和R2的位置,以及轉(zhuǎn)向過程中傳動(dòng)裝置的流量分配特性;同時(shí)兼顧行走裝置的打滑問題和行走路徑不一致問題,提出了轉(zhuǎn)向過程中基于壓差控制可變節(jié)流孔的牽引力均衡控制策略。(4)對(duì)變量泵的效率進(jìn)行了試驗(yàn)研究,為仿真分析提供依據(jù)。運(yùn)用AMESim軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和各個(gè)控制單元進(jìn)行了建模,對(duì)較為復(fù)雜的輪胎—路面模型,本文采用LMS Virtual.Lab Motion軟件進(jìn)行建模,進(jìn)行多物理場(chǎng)聯(lián)合仿真,從而對(duì)所研究的輪式鉸接越野車輛進(jìn)行精度更高的定量分析。(5)結(jié)合理論分析與仿真研究,提出發(fā)動(dòng)機(jī)—可變模式靜壓傳動(dòng)裝置的匹配方法,即與油門開度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相關(guān)的變量泵排量控制策略。仿真結(jié)果表明:起步、加速、爬坡過程中變量泵的效率高于77.5%,變量泵的NFPE控制具有防發(fā)動(dòng)機(jī)熄火功能,通過對(duì)油門開度的控制可實(shí)現(xiàn)靜壓制動(dòng)功能。(6)基于LMS Virtual.Lab Motion軟件建立整機(jī)的Motion模型,并與AMESim模型進(jìn)行聯(lián)合,分析轉(zhuǎn)向行駛過程中牽引力均衡控制的適用性,驗(yàn)證單側(cè)車輪打滑時(shí)牽引力均衡控制的有效性,并分析了節(jié)流孔大小對(duì)牽引力均衡控制系統(tǒng)的影響。研究表明本文所提出的牽引力均衡控制方案可有效消除中低速轉(zhuǎn)向過程中的寄生功率,在直線行駛過程中為保證牽引力均衡控制、避免附著系數(shù)不一致導(dǎo)致車體偏轉(zhuǎn),應(yīng)設(shè)置節(jié)流孔直徑為1mm的結(jié)論。最后,本文通過實(shí)驗(yàn)方式對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)向過程中牽引力均衡控制特性進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了仿真模型的正確性。
【關(guān)鍵詞】：輪式越野車輛 靜壓驅(qū)動(dòng) 牽引力均衡 聯(lián)合仿真
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 本文研究的背景和意義12-14
• 1.2 輪式高性能越野平臺(tái)發(fā)展概況14-16
• 1.3 靜壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展概況16-21
• 1.3.1 靜壓驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)概況16-18
• 1.3.2 牽引力均衡控制發(fā)展概況18-21
• 1.4 靜壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率特性研究概況21
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容21-24
• 第2章 可切換模式靜壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)理論分析24-40
• 2.1 單自由度鉸接輪式越野車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理24-27
• 2.2 靜壓傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型27-30
• 2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型27-28
• 2.2.2 變量泵-定量馬達(dá)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型28-30
• 2.3 靜壓傳動(dòng)裝置與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配研究30-38
• 2.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析30-31
• 2.3.2 靜壓傳動(dòng)性能分析31-34
• 2.3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)裝置匹配研究34-38
• 2.4 本章小結(jié)38-40
• 第3章 行走系統(tǒng)理論分析40-58
• 3.1 行走系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析40-44
• 3.1.1 直線行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)分析40-41
• 3.1.2 偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析41-43
• 3.1.3 偏轉(zhuǎn)四輪轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析43-44
• 3.2 行走裝置動(dòng)力學(xué)分析44-47
• 3.2.1 直線行駛動(dòng)力學(xué)分析44-46
• 3.2.2 轉(zhuǎn)向行駛動(dòng)力學(xué)分析46-47
• 3.3 行走系統(tǒng)功率分析47-49
• 3.4 基于壓差控制的牽引力均衡控制系統(tǒng)49-55
• 3.4.1 液阻技術(shù)介紹50
• 3.4.2 轉(zhuǎn)向過程流量特性分析50-53
• 3.4.3 壓差控制的牽引力均衡控制系統(tǒng)53-55
• 3.5 本章小結(jié)55-58
• 第4章 基于試驗(yàn)和仿真的多模式靜壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)匹配研究58-82
• 4.1 變量泵效率試驗(yàn)58-63
• 4.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)58-60
• 4.1.2 測(cè)試方案60
• 4.1.3 結(jié)果分析60-63
• 4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)建模63-64
• 4.3 靜壓傳動(dòng)裝置建模64-70
• 4.3.1 變量泵建模64-68
• 4.3.2 靜壓傳動(dòng)裝置控制模塊建模68-70
• 4.4 輪式鉸接越野車輛靜壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型70-74
• 4.5 靜壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)匹配仿真分析74-79
• 4.5.1 起步特性分析74-75
• 4.5.2 爬坡模擬（行駛負(fù)載增加）75-77
• 4.5.3 換擋沖擊緩沖77-78
• 4.5.4 靜壓制動(dòng)過程78-79
• 4.6 本章小結(jié)79-82
• 第5章 基于液阻技術(shù)的牽引力均衡控制仿真研究82-92
• 5.1 轉(zhuǎn)向過程中的牽引力均衡控制研究82-85
• 5.1.1 低速行駛轉(zhuǎn)向模擬83-84
• 5.1.2 中速行駛轉(zhuǎn)向模擬84
• 5.1.3 高速行駛轉(zhuǎn)向模擬84-85
• 5.2 牽引力均衡控制中的打滑控制85-88
• 5.2.1 低速行駛打滑分析86-87
• 5.2.2 中速行駛打滑分析87
• 5.2.3 低速方案單輪打滑解決方案87-88
• 5.3 節(jié)流孔大小的影響88-89
• 5.4 本章小結(jié)89-92
• 第6章 牽引力均衡控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究92-98
• 6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)92-94
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置92-93
• 6.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備93-94
• 6.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容94-96
• 6.2.1 低速方案轉(zhuǎn)向測(cè)試94-95
• 6.2.2 中速方案轉(zhuǎn)向測(cè)試95
• 6.2.3 高速方案轉(zhuǎn)向測(cè)試95-96
• 6.3 本章小結(jié)96-98
• 第7章 全文總結(jié)與展望98-100
• 7.1 全文工作總結(jié)98-99
• 7.2 展望99-100
• 參考文獻(xiàn)100-106
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果106-108
• 致謝108

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