本文關鍵詞：E-ECHPS系統(tǒng)的永磁轉差離合器設計及性能研究

  更多相關文章： 重型車輛 電液助力轉向系統(tǒng) 永磁轉差離合器 直流斬波調速 節(jié)能性 樣機試驗

【摘要】：當前重型車輛普遍采用液壓助力轉向系統(tǒng)(HPS),其助力特性不可變,無法兼顧車輛的低速輕便性和高速操穩(wěn)性。此外,HPS的轉向泵在車輛行駛過程中始終高速運轉,產生了大量的溢流損耗。目前在乘用車和輕型商用車領域逐漸普及的電動助力轉向系統(tǒng)(EPS)受限于電機功率不能提供足夠助力轉矩,無法應用于重型車輛。電液助力轉向系統(tǒng)(EHPS)是現(xiàn)階段改善重型車輛轉向系統(tǒng)的可行方案。本文在課題組研究的電磁式轉差離合器基礎上,提出了采用永磁轉差離合器(PMSC)調節(jié)轉向泵輸出功率以實現(xiàn)低能耗及可變助力特性的新型電液助力轉向系統(tǒng)(E-ECHPS),在研究E-ECHPS系統(tǒng)性能要求的基礎上對其核心傳動部件永磁轉差離合器(PMSC)進行設計與性能研究,為重型車輛E-ECHPS的研發(fā)奠定基礎。主要內容如下:首先,分析研究了E-ECHPS及其核心部件永磁轉差離合器(PMSC)的結構組成與工作原理,并根據(jù)試驗所得的駕駛員偏好轉向操縱力矩和仿真當量轉向阻力矩,設計了E-ECHPS拋物線型助力特性曲線。在研究傳統(tǒng)HPS和E-ECHPS轉向泵轉速-流量特性的基礎上,對E-ECHPS轉向泵進行轉矩匹配,為PMSC的設計和性能驗證提供依據(jù)。其次,借鑒永磁電機場路結合的設計方法,建立了PMSC設計流程,根據(jù)樣車相關技術參數(shù)和E-ECHPS系統(tǒng)性能,確定了PMSC的設計要求和技術參數(shù)。運用Ansoft Maxwell軟件建立了PMSC的電磁有限元模型,并對其進行空載和負載工況的瞬態(tài)性能分析。通過反復修改和仿真分析,確定了PMSC具體的機械和電磁參數(shù)。分析了PMSC輸出轉矩與轉差的關系,通過調整外轉子繞組阻值來優(yōu)化臨界轉差以提高PMSC的效率。研制了PMSC樣機及相應的轉差離合器測試系統(tǒng)進行臺架測試,試驗結果表明,樣機性能基本達到設計要求。隨后,基于直流斬波調速原理設計了PMSC的外控制調速電路,開關器件采用IGBT功率管,在Ansoft Maxwell中與本體模型相連進行調速仿真,電路在高負載和低負載工況下調速功能良好,具有較好的調速響應敏捷性。開發(fā)了PMSC的外控制電路并進行調速試驗,高低負載工況下IGBT占空比與PMSC樣機輸出轉速的關系與仿真結果基本吻合。最后,以車輛在典型車速的直行和轉向工況為例,對PMSC的能耗進行了仿真計算和對比,驗證了PMSC的良好節(jié)能潛力,為進一步研究E-ECHPS系統(tǒng)能量回收技術奠定了基礎。
【關鍵詞】：重型車輛 電液助力轉向系統(tǒng) 永磁轉差離合器 直流斬波調速 節(jié)能性 樣機試驗
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 選題背景11-12
• 1.2 助力轉向系統(tǒng)12-15
• 1.2.1 助力轉向系統(tǒng)概述12-13
• 1.2.2 EHPS的國內外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 轉差離合器15-16
• 1.4 本課題的研究目的和研究內容16-18
• 第二章 E-ECHPS系統(tǒng)18-29
• 2.1 E-ECHPS的系統(tǒng)組成與工作原理18
• 2.2 PMSC的機械結構與工作原理18-19
• 2.3 E-ECHPS的助力特性曲線設計19-25
• 2.3.1 助力特性曲線的選型19-21
• 2.3.2 駕駛員偏好力矩和方向盤等效阻力矩21-22
• 2.3.3 助力特性曲線特征參數(shù)22-24
• 2.3.4 助力特性曲線特征點24-25
• 2.4 E-ECHPS的轉向泵匹配25-28
• 2.4.1 轉向泵的轉速-流量特性25-27
• 2.4.2 轉向泵的轉矩匹配27-28
• 2.5 本章小結28-29
• 第三章 永磁轉差離合器的分析設計29-39
• 3.1 PMSC的設計思路29-30
• 3.2 PMSC的設計要求30-31
• 3.3 PMSC的結構設計31-35
• 3.3.1 分數(shù)槽集中式繞組31-32
• 3.3.2 內轉子磁路結構32-33
• 3.3.3 極槽配合33-35
• 3.4 PMSC的設計參數(shù)35-38
• 3.4.1 外轉子鐵心參數(shù)35-36
• 3.4.2 外轉子繞組參數(shù)36-37
• 3.4.3 內轉子參數(shù)37-38
• 3.5 本章小結38-39
• 第四章 PMSC的特性分析與試驗驗證39-53
• 4.1 PMSC的電磁模型39-43
• 4.1.1 模型繪制39-40
• 4.1.2 材料定義及分配40
• 4.1.3 激勵源加載40-41
• 4.1.4 邊界條件定義41
• 4.1.5 運動選項設置41-42
• 4.1.6 網(wǎng)格剖分42
• 4.1.7 外電路模型42-43
• 4.2 PMSC的特性仿真43-47
• 4.2.1 空載仿真43-44
• 4.2.2 負載仿真44-47
• 4.3 PMSC樣機的試驗驗證47-52
• 4.3.1 空載試驗49-51
• 4.3.2 負載試驗51-52
• 4.4 本章小結52-53
• 第五章 PMSC的調速設計與試驗驗證53-64
• 5.1 PMSC的調速方案53-56
• 5.1.1 串電阻調速53-54
• 5.1.2 直流斬波調速54-56
• 5.2 PMSC的調速電路56
• 5.3 PMSC的調速仿真56-59
• 5.4 樣機外電路與試驗驗證59-63
• 5.4.1 高負載小轉差60-61
• 5.4.2 低負載大轉差61
• 5.4.3 調速響應試驗61-63
• 5.5 本章小結63-64
• 第六章 PMSC的節(jié)能性分析64-69
• 6.1 直行工況64-66
• 6.2 轉向工況66-67
• 6.3 六種工況下的節(jié)能性對比67-68
• 6.4 本章小結68-69
• 第七章 總結與展望69-71
• 7.1 總結69-70
• 7.2 展望70-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75-76
• 攻讀學位期間參加的科研項目及學術成果76

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本文編號：913728