混合驱动工程车辆牵引性能CAE系统开发

摘要

工程车辆的牵引性能是反映车辆动力性和燃料经济性最基本的特性，取决于驱动系统的匹配是否合理。在现有技术和经济条件下，液力驱动和液压驱动在工程机械领域应用的比较多，这二者的联合工作能获得性能更优的驱动系统。对牵引特性的研究主要有解析法、图解法和计算机辅助分析。采用计算机辅助分析大大简化工作强度，提高求解效率及计算精度，缩短开发周期。本文正是应发展的需要，以液压、液力混合驱动的工程车辆为研究对象，对其牵引性能的计算机辅助分析软件进行开发研究。
　　 混合驱动的形式是前轮为液压马达驱动的全液压驱动，后轮为发动机与液力变矩器组成的液力驱动，属于全轮驱动形式。工程车辆主要的性能指标有动力性、经济性及行驶性能，要求车辆工作时发动机功率充分发挥且有最好的燃料经济性，传动系统有最好的效率，整个车辆有最好的作业生产率，这些最终决定因素跟传动系统的合理设计是分不开的。总结出对工程车辆的牵引特性分析需以对牵引力平衡和牵引功率平衡的研究为出发点，建立牵引性能预测模型，计算表征牵引性能的特征参数，绘制牵引特性曲线。牵引特性曲线包括机器各档的牵引功率、实际速度、牵引效率和滑转率等随牵引力而变化的函数关系，另外还需对某些特征工况下的参数进行计算分析。
　　 液压复合式传动系统的研究既要从总体上进行考虑，还要对传动系统的单一组成部分的牵引力、牵引性能有很好的研究。研究内容主要有液力传动系统性能的分析，包括发动机、液力变矩器的性能分析，以及二者共同工作特性的求解与匹配评价；液压传动系统性能的分析，包括液压元件的工作特性研究以及性能参数的匹配控制；最后，在前面对两个单一驱动系统分析的基础上，研究液压-液力复合驱动系统的牵引性能。以总结出的牵引性能预测模型为基础，开发三大驱动系统的牵引性能计算软件，最后得到三套独立的辅助分析软件。选用Visual Basic设计语言进行编程，结合AutoCAD ActiveⅩ接口技术，由AutoCAD来完成曲线的绘制。分析程序采用模块结构，由若干子程序组成，各种主要的计算和曲线绘制用独立的子程序来实现，利用VB菜单项将各功能模块整合成一个完整的系统。主要的模块有：人机交互模块、参数输入模块、曲线拟合模块、特性计算模块、结果输出模块等，在液力驱动系统的牵引性能的分析中还应包括发动机与变矩器共同工作特性计算模块及二者匹配评价模块。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 工程车辆发展现状

1.2 工程车辆的整体性能

1.3 工程车辆驱动系统

1.4 课题研究意义

1.5 本论文研究的主要内容

第二章 液力驱动系统性能分析及传动系的匹配

2.1 液力驱动系统的基本概念

2.2 发动机的基本性能

2.3 液力变矩器的基本性能

2.3.1 液力变矩器的原始特性

2.3.2 液力变矩器的输入特性

2.3.3 液力变矩器的外特性

2.4 发动机与液力变矩器共同工作性能研究

2.4.1 共同工作输入特性

2.4.2 共同工作输出特性

2.4.2 匹配评价

2.5 本章小结

第三章 液压驱动系统性能分析及传动系的匹配

3.1 液压驱动系统的基本概念

3.2 液压元件的基础研究

3.2.1 液压泵的特性分析

3.2.2 液压马达的特性分析

3.2.3 液压元件性能参数的选择与匹配

3.3 发动机与液压泵的匹配

3.3.1 发动机与液压泵的功率匹配原理

3.3.2 发动机与液压泵的转矩匹配原理

3.3.3 发动机与液压泵参数匹配的控制

3.4 泵与马达的匹配控制

3.4.1 流量耦合系统与压力耦合系统

3.4.2 液压马达的高压自动变量控制

3.5 本章小结

第四章 工程车辆牵引性能分析

4.1 工程车辆的牵引性能

4.2 牵引力的平衡及牵引功率的平衡

4.2.1 牵引力的平衡

4.2.2 牵引功率的平衡

4.3 工程车辆的牵引特性

4.3.1 牵引特性

4.3.2 牵引性能参数的合理匹配

4.4 牵引性能参数的分析

4.4.1 滚动阻力对牵引性能的影响

4.4.2 滑转率对牵引性能的影响

4.4.3 行走机构的效率分析

4.5 工程车辆的动力特性

4.6 本章小结

第五章 混合驱动系统牵引性能分析与计算

5.1 混合驱动系统

5.1.1 传统的单一驱动形式

5.1.2 新型的混合驱动系统

5.2 牵引性能预测模型

5.3 牵引性能的计算

5.3.1 ActiveX Automation技术

5.3.2 液力驱动系统牵引性能计算

5.3.3 液压驱动系统牵引性能计算

5.3.4 液压—液力混合驱动系统牵引性能计算

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢