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研究匹配策略和模拟连续可变传输系统的拖拉机（有出处）--中英文翻译.doc
557 大学生方程式赛车设计（制动与行走系统设计）（36张CAD图+中英文翻译+开题报告）
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大学生
方程式赛车
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系统
36
cad
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大学生方程式赛车制动与行走系统设计
摘 要
Formula SAE自1978年在美国第一次举办以来，现已成为一项顶尖的国际赛事。按比赛规定，赛车必须在加速，制动和操控性能方面表现出色。其中，为保障车辆和驾驶人员的安全，赛车的制动与行走系统设计显得尤为重要。
本文主要阐述了Formula SAE赛车的制动与行走系统设计过程。本次设计参照上代及其他参赛团体的赛车，进行了整体优化。本文在分析大赛规则及往届成型赛车的基础上，通过计算分析设计出制动与行走系统的总体方案。其中，制动系统以制动器为核心，设计出制动操纵机构（踏板装置）及制动操纵驱动机构（II型液压双回路）。行走系统以轮胎为核心，依次进行轮辋、轮毂、立柱的设计。本次设计在分析研究国外经典赛车基础上，参照实物及经典模型，利用UG对各零件进行三维建模和装配，利用CAD、CAXA等软件建立模型进行运动干涉分析，保证设计的合理性及优良性。
最后，本次设计运用UG等软件，对制动系统中的连接件、紧固件、制动盘、制动踏板、制动油路等和行走系统中的立柱、轮毂、轮辋进行了仿真及有限元分析，并制造出样件，对样件装车试验，取得良好效果。最终本设计的结果，确保了本赛车具有出色的制动性和在极限工况下的安全性。
关键词：赛车，制动及行走系统，优化，仿真，有限元分析
- 内容简介：
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1 2010智能计算技术与自动化国际会议 研 究 匹 配 策 略 和 模 拟 连 续 可 变 传 输 系 统 的 拖 拉 机 徐里有 周 之 礼 曹 青 梅 张 明 珠 河 南 科 技 大 学 ， 洛 阳 ， 河 南 省 ， 中 国 摘要 本 文 根 据 发 动 机 测 试 结 果 ,建 立 了 发 动 机 输 出 转 矩 模 型 和 油耗 模 型 。发 动 机 转 速 特 性 是 在 当 发 动 机 工 作 在 最 优 经 济 模 式 和 满 负 荷的 工 况 下 ， 表 示 发 动 机 转 速 和 节 流 之 间 的 关 系 。 基 于 以 上 工 作 ,提出了 连 续 变 量 传 输 ( 统 的 匹 配 策 略 。 根 据 在 不 同 的 野 外 环 境 工况 ,以 仿 真 方 法 研 究 了 匹 配 的 策 略 。 这 个 研 究 为 测 定 提 供 了 理 论 设 计 基 础 和 控 制 方 法 。 关键词 拖 拉 机 ;振 动 连 续 变 量 传 输 ;匹 配 策 略 ;仿真 无 级 变 速 传 输 系 统 ( H M C V T )是 一 种 新 型 的 一 个 机 械 传 动 ( M T )联合 一 个 具 有 一 对 液 压 单 元 液 压 传 动 ( H S T )组 成 的 传 动 装 置 。 H M C V 合 S T 有 一 个 连 续 的 变 量 转 移 率 并 在 在 M 1 , 2 状 态 下 达 到高 的 效 率 。只 有 当 合 理 匹 配 H M C V 和 发 动 机 , H M C V 可 以 发挥 其 优 势 。 匹 配 的 关 键 是 根 据 实 际 的 工 作 条 件 和 发 动 机 特 性 ,发 动 机通过 H M C V 调 节 速 度 比 工 作 在 最 佳 状 态 ,。拖 拉 机 H M C V 速度比的调节可以通过控制位移比的变量液压泵 ( P V ) 和固定液压马达( M F )来 实 现 。 目前 ,国 内 外 的 连 续 变 量 传 输 系 统 的 研 究 匹 配 主 要 集 中 在 汽 车 3、4、 5 ) ,并 且 这 个 关 于 拖 拉 机 研 究 还 没 有 被 报 道 。 拖 拉 机 不 仅 与 汽 车 在结构有区别 ,其 恶 劣 的 工 作 条 件 和 频 繁 的 外 载 荷 波 动 也 是 与 汽 车 的 区别 。这 些 所 有 的 要 求 速 度 比 改 变 都 是 为 了 以 及 时 适 应 拖 拉 机 变 化 的 负载和运动阻力 ,确 保 动 态 性 能 和 经 济 性 。 本 文 的 目 的 是 为 拖 拉 机 解 决匹 配 策 略 和 H M C V 的 模 拟 问 题 ,为 了 拖 拉 机 的 控 制 方 法 提 供 理 论依据。 机 输 出 特 性 2 机 输 出 转 矩 发 动 机 是 一 个 更 复 杂 的 系 统 ,其 输 出 转 矩 是 通 过 节 流 阀 开 放 和 发动 机 的 转 速 来 改 变 。 基 于 发 动 机 试 验 的 结 果 ,发 动 机 稳 态 输 出 转 矩 和节 气 门 打 开 和 旋 转 速 度 的 关 系 可 以 使 用 多 项 式 拟 合 来 建 立 。发 动 机 输出 扭 矩 和 油 门 开 启 和 旋 转 速 度 之 间 表 面 关 系 用 多 项 式 拟 合 能 得 到图 图 1发 动 机 输 出 转 矩 与 节 气 门 打 开 和 旋 转 速 度 的 关 系 b 机 的 通 用 特 性 发 动 机 功 率 和 燃 料 消 耗 之 间 的 关 系 ,可 以 根 据 发 动 机 负 载 的 每 个转 速 特 性 曲 线 被 实 现 。然 后 发 动 机 有 效 燃 料 消 耗 和 旋 转 速 度 和 转 矩 之间 的 曲 面 关 系 可 以 通 过 利 用 曲 线 插 值 拟 合 获 得 。普 遍 发 动 机 特 性 曲 线(图 2)可 以 使 用 发 动 机 的 数 值 模 型 得 到 。 在图 2中 ,曲线 A 部 特 征 曲 线 ;曲线 B G 度 调 节 特性 曲线 ,A、 三 点 分 别 是 最 大 输 出 功 率 点 。 在 不 同 的 油 门 位 置 ，尽管引擎可以工作最大输出功率点 ,在一些最大输出功率点如点 发动机有纯淬装载能力 ,这 很 容 易 导 致 发 动 机 的 熄 火 。 因 此 ,在不同的油门位置 ,发 动 机 的 最 大 输 出 功 率 点 应 设 置 为 图 2的点 A , 。因此 ,通常 ,曲线 A 为 最 佳 动 力 性 工 作 曲 线 ,即 。 如 果 有 相 同 功 率 的 燃 油 消 耗 最 小 点 (图 2)是 相 连 的 ,发 动 机 的 最 优燃 料 经 济 性 能 工 作 曲 线 随 着 图 2中 的 曲 线 A S 现 ,即 。 3 图 2引 擎 通 用 特 性 曲 线 c 功 能 的 发 动 机 转 速 发 动 机 转 速 的 发 动 机 调 节 功 能 是 当 负 载 的 输 出 轴 改 变 ,车 辆 传 动装 置 速 度 比 率 是 为 了 维 护 发 动 机 功 率 的 相 对 价 值 进 行 独 立 烦 的 控 制 。如 果 发 动 机 工 作 在 每 个 相 对 功 率 之 间 最 低 燃 料 消 耗 的 转 速 ，油 门 开 启和 转 速 的 关 系 是 转 速 的 最 优 燃 料 经 济 性 能 。如 果 发 动 机 的 每 个 相 对 节流 开 放 工 作 在 最 大 转 矩 的 旋 转 速 度 ， ,油 门 的 打 开 和 转 速 的 关 系 是 转速 的 最 佳 动 力 性 能 。 发 动 机 转 速 的 调 节 功 能 可 以 拟 定 为 图 3。 在 图 3,曲线 分 别 是 发 动 机 调 节 特 性 曲 线 的 优 化 功 率 和 最 佳 燃 油 经 济 性能。 图 3发 动 机 的 转 速 调 节 特 性 策 略 的 H M C V T 系统 H M C 的 匹 配 策 略 如 图 发 动 机 可 以 通 过 H M C V 控 4 制 发 动 机 油 门 打 开 和 调 节 速 度 比 使 其 工 作 在 最 优 功 率 性 能 工 作 曲 线 。在实际的工作，工作重点应该是落 在 发 动 机 的 速 度 特 性 曲 由 最 低 稳 定 旋 转 速 度 曲 线 l,外特性曲线 域 。对 于 H M C V 的 拖 拉 机 ,每 点 发 动 机 的 有 效 工 作 范围 有 一 个 和 拖 拉 机 的 驾 驶 速 度 相 对 应 的 驱 动 力 ,其 具 体 表 达 式 给 出 了公式如下 图 4匹配的 H M C V 示 意 图 这里， 拉 机 的 动 力 , k N ; 动 机 吗 转 矩 ,N m; 速的发动机 , r / m i n ; 驶 的 动 态 半 径 w h e m ; M C V 的 传 动比 , 是 H M C V 拉 机 速 度 , k m / h ; 是练习场的跟踪效率 ， 轮 式 拖 拉 机 =1 . 通 过 引 用 文 中 的 计 算 方 法 6 ,每 个 发 动 机 的 点 的 有 效 工 作 范 围 都对 应 拖 拉 机 驱 动 特 性 图 的 (图。 4)。图 4中 ,曲线 l , w和 t” 是 分 别相 对 应 的 发 动 机 理 想 的 工 作 边 界 曲 线 l , w和 t , 拖 拉 机 受 地 面 胶 粘剂 力 的 影 响 可 以 提 供 最 大 驱 动 力 。 可以从图 4看出 ,在 稳 定 和 优 化 电 力 和 燃 料 经 济 性 能 条 件 下 ,当拖拉 机 工 作 在 一 定 的 速 度 ,有 一 个 独 特 的 理 想 的 发 动 机 工 作 曲 线 对 应 的拖拉机的 工 作 状 态 。在 发 动 机 的 通 用 特 性 曲 线 ，每 个 点 工 作 条 件 都 是明 确 的 。 发 动 机 节 气 门 打 开 ,理 想 的 转 速 和 转 矩 有 一 一 对 应 的 H M C V 的 速 度 比 。 发 动 机 可 以 通 过 控 制 油 门 打 开 发 动 机 和 调 节 H M C V T 5 系 统 的 速 度 比 工 作 在 最 优 功 率 性 能 工 作 曲 线 好 的 燃 油 经 济 性 性能工作曲线 E。根据事先确定发动机的节流开放和输出功率的对应关系 ,发 动 机 可 以 通 过 控 制 发 动 机 节 气 门 打 开 和 H M C V 的 调 节 速 度比 工 作 在 特 定 的 工 作 点 。 可以从图 2和图 3看出 ,不 管 最 佳 动 力 性 和 最 佳 燃 油 经 济 性 性 能 ,发动 机 节 气 门 打 开 、旋 转 速 度 和 输 出 功 率 有 一 一 对 应 的 关 系 。在 每 个 发动 机 节 气 门 打 开 时 ,确 保 拖 拉 机 可 以 工 作 用 不 同 的 速 度 ， H M C V 有 相 对 速 度 比 ,以 保 证 发 动 机 工 作 最 优 工 作 点 。 当 发 动 机 工 作 在最 优 动 力 性 能 的 传 输 目 标 速 度 比 率 如 图 5。 当 发 动 机 工 作 在 最 佳 的 燃料 经 济 性 能 时 的 传 输 目 标 速 度 比 率 如 图 6。 目 标 速 度 比 率 可 以 存 储 在内 存 单 元 的 控 制 器 内 。 根 据 拖 拉 机 实 际 的 工 作 条 件 ,发 动 机 工 作 点 可以通过控制 H M C V 样拖拉机可以在这样工作 的 条 件 下 提 供 最 佳 动 力 性 和 最 佳 燃 油 经 济 性 性 能 。 图 5。目 标 速 度 比 率 的 发 动 机 最 优 功 率 图 6。目 标 速 度 比 率 的 发 动 机最 佳 燃 油 经 济 性 四 。 仿 真 分 析 在 拖 拉 机 实 际 操 作 中 ,通 常 存 在 两 个 典 型 工 作 条 件 :一 是 工 作 在 恒定 的 拖 拉 机 牵 引 阻 力 和 发 动 机 可 变 节 流 打 开 条 件 ,另 一 个 是 工 作 动 机油 门 打 开 发 和 的 拖 拉 机 变 量 牵 引 电 阻 条 件 。 在 此 基 础 上 ,以 采 取 最 好的 燃 料 经 济 性 能 的 发 动 机 为 例 ,仿 真 系 统 进 行 了 对 H M C V 条 件 的分析 :一 是 拖 拉 机 的 牵 引 阻 力 是 常 数 和 发 动 机 节 流 阀 打 开 变 量 ,另 一 个是 发 动 机 节 流 阀 打 开 是 常 数 和 拖 拉 机 牵 的 引 阻 力 是 可 变 的 。在 这 种 情况下 , 发 动 机 的 转 速 可 以 工 作 目 标 工 作 点 , 调节 H M 系统速度的比率。 a 牵 引 阻 力 和 可 变 节 流 6 仿 真 工 作 条 件 ,拖 拉 机 牵 引 阻 力 4 0 k n 并 保 持 不 变 ,发 动 机 起 始节 流 阀 打 开 a =5 0 % ;经 过 十 年 ,发 动 机 节 流 阀 打 开 增 加 到 1 0 0 % ;当拖拉机跑到 30年 ， 发 动 机 节 气 门 打 开 减 少 到 70%。 仿 真 结 果 表 现 为 图 7。 图 7仿 真 结 果 曲 线 恒 牵 引 阻 力 和 可 变 节 流 工 况 可以从图 7 看出 , 在 t = 1 0 年 , 发动机节流阀打开突然从 50%增加1 0 0 % ,拖 拉 机 是 在 加 速 开 车 期 间 ,发 动 机 可 以 工 作 在 H M C V 新 目标旋转速度调节速度比。然后， 发 动 机 油 门 打 开 保 持 在 1 0 0 % ,拖 拉 机是 在 稳 定 的 驾 驶 周 期 。在 t = 3 0年 ,发 动 机 油 门 打 开 突 然 从 100%降低到7 0 % , 拖 拉 机 是 在 减 速 驾 驶 期 间 , 和 发 动 机 也 可 以 工 作 调 节 M H C V T 系统 速 度 比 新 目 标 的 旋 转 速 度 。 在 加 速 度 和 减 速 驾 驶 期 间 , H M C V 些 时 间 延 迟 效 应 、发 动 机 实 际 输 出 扭 矩 波 动 的 发 生 。可 以 从 仿 真结果曲线看出 ,当 拖 拉 机 牵 引 阻 力 的 常 数 和 发 动 机 节 流 阀 打 开 是 可 变的时 ,发 动 机 的 输 出 转 速 和 扭 矩 基 本 上 可 以 通 过 调 节 H M C V 的 速度 比 稳 定 在 最 佳 的 燃 料 经 济 性 能 的 工 作 曲 线 。 节 流 和 变 量 牵 引 阻 力 仿 真 的 工 作 条 件 是 发 动 机 油 门 打 开 a=7 0 % ,保 持 不 变 ,拖拉机牵引阻力 0 k n ;开 始 之 后 十 年 ,拖 拉 机 牵 引 阻 力 减 少 到 3 0 k n ;当 拖 拉机跑到 30年 ,拖 拉 机 的 牵 引 阻 力 增 加 到 60 仿 真 结 果 表 现 为 图 8。 7 图 8。 仿 真 结 果 曲 线 恒 节 流 和 变 量 牵 引 可以从图 8看出 ,在 t = 1 0年前 ,发 动 机 的 实 际 输 出 转 矩 之 间 和 拖 拉机 的 牵 引 抵 抗 扭 矩 的 平 衡 可 以 保 持 ,拖 拉 机 是 在 稳 定 的 驾 驶 状 态 。 在 t = 1 0年 ,拖 拉 机 的 牵 引 抵 抗 扭 矩 突 然 从 60 少 到 3 0 k n ,发 动 机 的 转速 有 增 加 的 趋 势 。 为 了 保 持 发 动 机 转 速 在 目 标 速 度 旋 转 , 需 要 增 加H M C V 的 速 度 比 。 拖 拉 机 是 在 加 速 期 ,直 到 开 车 新 的 力 量 平 衡 点出 现 。 这 样 ,拖 拉 机 在 稳 定 的 驾 驶 周 期 。 在 t = 3 0年 代 拖 拉 机 牵 引 阻 力突然从 3 0 k 到 6 0 k n ,拖 拉 机 是 在 减 速 驾 驶 期 。在 稳 定 的 驾 驶 期 间 ,随着 H M C V 速 度 的 比 率 变 化 速 率 是 不 够 的 ,有 一 个 发 动 机 和 目 标工 作 点 之 间 的 某 些 错 误 的 工 作 点 。 五结论 基 于 发 动 机 试 验 结 果 ,发 动 机 输 出 转 矩 模 型 和 燃 料 消 耗 模 型 被 建立 ,发 动 机 转 速 调 节 的 特 点 被 确 定 。 在 上 述 工 作 的 基 础 上 ,研究了匹配H M C V 的 策 略 。 对 这 个 拖 拉 机 两 个 典 型 的 工 作 条 件 进 行 了 分 析法。结果表明 ,匹 配 策 略 确 定 本 文 是 正 确 的 和 可 行的 ,合理的匹配引擎和 H M C V 可 以 实 现 。 致谢 本 文 的 一 部 分 是 通 过 格 兰 特 2 0 1 0 b 4 6 0 0 0 9 支
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