电液控制定轴式变速器液压系统的虚拟现实仿真

论文摘要

目前国内装载机主要采用行星式变速器或者液力机械半动力换挡变速器,其结构陈旧,技术落后,使用寿命较短,可靠性差,只能够满足各类中低档主机的需要,严重阻碍了装载机在工程建设中的广泛应用及整机出口。而随着国家基础设施投资力度的加大和工程建设的难度的提高,用户对装载机的换挡系统和变矩器的性能提出了更高要求,因此需要研制新的换挡系统和高性能变矩器,探索提高换挡和传动效率的途径。本文以DANA32000装载机用自动变速器为研究对象,在分析了变速器管路油液系统及液力变矩器流场基础之上,利用虚拟现实仿真技术、数字化模型和有限元分析相结合的方法,完成了以下研究工作：首先,建立了DANA3200型变速器管路油液系统的数字化模型,通过虚拟现实仿技术,在虚拟现实仿真平台Open inventor的基础上,实现了变速器各档位的控制仿真和各档位之间的变换仿真,向开发人员直观展示了变速器管液油液系统的工作状况,方便了变速器的开发工作。其次,研究了变矩器内部流场状况,利用ANSYS 12.0提供的Workbench平台对变矩器工作论模型进行处理,抽取流道模型,在CFX模块进行网格划分和体有限元分析,得到了传动比i=0.75工况下的流场理论数据,然后以VC++6.0为开发工具,以Open Inventor为仿真平台,把分析得到的理论数据用锥体代表进行可视化仿真,流场的方向和大小分别用锥体的方向和颜色代表,实现了变矩器内部流场的虚拟现实仿真。仿真结果为优化变速器结构提供了理论依据,也为变速器的物理样机设计提供指导方向。本课题研究结果揭示了变速器管路油液系统的运动状况,通过向设计人员直观展示变速器的档位控制系统及档位变换时管路内液体的流动,为变速器的电液控制系统开发提供了可视化参考依据,流场的虚拟现实仿真展示了在正常工况下变矩器内部液压传动液的流场分布,为优化变矩器的结构提供了理论依据,为新型变速器物理样机的研制开发工作提供了方便。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 虚拟现实技术的发展趋势
• 1.3 课题的来源
• 1.4 本课题的主要内容
• 2 虚拟现实仿真技术和计算流体力学理论
• 2.1 变速器管路油液的虚拟现实仿真实现原理
• 2.1.1 虚拟现实仿真的主要特征
• 2.1.2 虚拟现实仿真软件Open Inventor
• 2.1.3 虚拟现实仿真数字化模型的建立
• 2.1.4 Open Inventor的节点
• 2.1.5 Open Inventor中的粒子系统
• 2.1.6 Open Inventor中的纹理映射
• 2.1.7 Open Inventor的组件库和事件响应
• 2.1.8 管路油液实现仿真的步骤
• 2.2 变矩器内部流场的虚拟现实仿真
• 2.2.1 变矩器模型的建立
• 2.2.2 流场有限元分析的理论知识
• 2.2.3 流场虚拟现实仿真原理
• 2.2.3.1 流场理论数据的读取
• 2.2.3.2 点坐标方法显示流场速度
• 2.2.3.3 完成流场数据的显示
• 2.3 本章小结
• 3 变速器管路油液的虚拟现实仿真
• 3.1 管路油液模型的建立
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 变速器管路油液数字化模型的建立
• 3.2 变速器管路液压系统的分析
• 3.3 变速器管路油液虚拟现实仿真的实现
• 3.3.1 油液物质本身的仿真
• 3.3.2 变速器档位控制和变换仿真
• 3.3.3 场景图的渲染
• 3.4 管路油液虚拟现实仿真的显示
• 3.5 管路油液虚拟现实仿真的结论
• 3.6 本章小结
• 4 变矩器内部流场的有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 变矩器工作原理
• 4.3 流场分析软件ANSYS的CFX模块简介
• 4.4 变矩器内部流道模型的处理及网格划分
• 4.5 CFX对流道边界条件及计算域的设置
• 4.6 流场数值模拟的结果及分析
• 4.7 本章小结
• 5 变矩器内部流场的虚拟现实仿真
• 5.1 流场虚拟现实仿真步骤
• 5.2 流场虚拟现实仿真的技术实现
• 5.3 模拟仿真的结果与讨论
• 5.3.1 泵论流场的矢量显示
• 5.3.2 涡轮流场的矢量显示
• 5.3.3 涡轮流场出口的矢量显示
• 5.4 本章小结
• 6 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果