旋转轴向式起动机单向离合器的性能及测试系统的研究

摘要

起动机单向离合器是摩托车电起动系统中的关键元件，其起动性能直接决定了起动机的工作性能。旋转轴向式起动机单向离合器具有维护保养方便、成本低等优点，因而在多种型号的摩托车得到广泛应用。目前，国内对其性能的研究尚少，且缺乏相应的试验测试系统。研制旋转轴向式起动机单向离合器性能测试系统，能够在对其进行性能试验，检验其性能参数是否满足标准规定的技术条件，更好地满足日益提高的市场需求。
　　 在综合国内外文献资料的基础上，对离合器测试系统的发展历史，现状和及发展方向进行了论述，并对几种主要的测试系统进行了性能比较。论文以旋转轴向式起动机单向离合器为研究对象，分析了其结构、工作原理和工作性能，建立了其数学模型和相应的Matlab＼Simulink仿真模型，完成了实验验证，在此基础上进行仿真分析，探讨了其结构参数对性能的影响；针对旋转轴向式起动机单向离合器的性能要求，提出了性能测试系统的结构与组成，并完成了硬件和软件的研制，并提出了旋转式换向阀及弹簧蓄能器组成液压负载模拟系统结构，从而实现了发动机起动负载的模拟，实测结果表明，该测试系统能够满足旋转轴向式起动机单向离合器性能测试的要求。
　　 有关各章节内容分述如下：
　　 第1章，在综合国内文献的基础上，介绍了起动机单向离合器结构、工作原理、分类及应用；针对起动机单向离合器的性能要求，对分析国内几种主要离合器测试系统的优缺点，在此基础上详细阐述了负载模拟、虚拟仪器及数据采集等关键技术的发展动态。
　　 第2章，在分析普通的起动机单向离合器的结构和工作原理的基础上，详细分析了旋转轴向式起动机单向离合器；针对其起动性能的三个不同阶段分别进行受力分析，并建立相应的数学模型和Matlab＼Simulink仿真模型，并通过实验进行了验证；在此基础上，进行仿真分析，探讨了其结构参数对性能的影响规律。
　　 第3章，针对旋转轴向式起动机单向离合器的性能要求，提出了性能测试系统的结构与组成，并完成了硬件和软件的研制；提出了一种采用旋转式换向阀及弹簧蓄能器模拟发动机负载的液压负载模拟系统，详细介绍了该系统的工作原理；设计了液压负载模拟系统中的关键元件旋转式换向阀，建立了其数学模型和仿真模型，并仿真分析其关键参数对液压负载模拟系统的影响规律。
　　 第4章，针对研制的旋转轴向式起动机单向离合器测试系统，设计了测控系统，采用工控机和数据采集卡控制性能测试系统和采集各传感器数据，根据系统需求选择传感器，并设计了相应的电路板。
　　 第5章，利用研制成功的旋转轴向式起动机单向离合器测试系统，对旋转轴向式起动机单向离合器进行一系列试验并对比实验结果和仿真结果，实测结果表明，该测试系统很好地达到了设计要求。
　　 第6章概括了全文的主要研究工作和成果，并展望了今后需进一步研究的工作和方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 绪论

1.1研究背景

1.1.1起动机单向离合器概述

1.1.2旋转轴向式起动机单向离合器的特点

1.2离合器试验台的研究现状

1.3离合器测试台的负载模拟系统

1.4课题的研究意义和内容

1.4.1研究意义

1.4.2研究内容

2 旋转轴向式起动机单向离合器的性能研究

2.1结构及工作原理

2.2性能分析及数学模型的建立

2.2.1旋转轴向式起动机单向离合器起动过程数学模型的建立

2.2.2旋转轴向式起动机单向离合器保持过程数学模型的建立

2.2.3旋转轴向式起动机单向离合器超越过程数学模型的建立

2.3参数影响评估

2.3.1起动性能仿真分析

2.3.2保持性能仿真分析

2.4本章小结

3 旋转轴向式起动机单向离合器性能测试系统

3.1测试系统组成

3.1.1测试系统设计要求

3.1.2测试系统方案和实验方案

3.2离合器台架主要部件和驱动电机选择

3.2.1离合器台架

3.2.2驱动电机的选择

3.3液压负载模拟系统

3.3.1液压负载模拟系统原理

3.3.2旋转式换向阀的结构原理

3.3.3旋转式换向阀控制阀口研究及入口压力建模与仿真

3.3.4弹簧蓄能器的设计

3.3.5其他液压元件的选择

3.4本章小结

4 测控系统和软件

4.1测控系统

4.1.1测控系统的要求

4.1.2测控方案

4.1.3传感器的选用

4.1.4齿轮转速传感器电路和继电器驱动电路

4.2测控系统的软件

4.2.1软件的要求

4.2.2界面和测试流程

4.3本章小结

5 系统调试及测试结果分析

5.1旋转轴向式起动机单向离合器的系列起动性能试验

5.2负载模拟系统在保持性能试验和超越性能试验中的作用

5.3旋转轴向式起动机单向离合器标准性能试验

5.4旋转轴向式起动机单向离合器动态力矩试验

5.5旋转轴向式起动机单向离合器超越性能测试

5.6本章小结

6 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

作者简历