论文题目: 液体粘性调速离合器工作机理研究与模糊控制器试制
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械电子工程
作者: 洪跃
导师: 刘谨
关键词: 粘性调速离合器,模糊控制器,摩擦副,幂率流体
文献来源: 上海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 液体粘性调速离合器是利用多个摩擦圆盘间的油膜剪切力来传递动力,并通过改变油膜厚度实行无级调速。本文主要从其工作机理的解析入手,分析液体粘性调速离合器的工作机理与输出特性,讨论了影响粘性离合器的各种因数,同时采用模糊技术,探讨实现模糊控制的可行性,以及对模糊控制器的研制作了尝试。 鉴于近年来工程中广泛采用聚α-稀烃型、聚酯型等合成油作润滑剂;在调速范围内,液体粘性调速离合器中的摩擦副往往工作在流体润滑、混合润滑、边界润滑直到直接接触的工况;基于这些特点,笔者采用了幂律型非牛顿流体模型、Patir-Cheng的平均流量模型、GT两粗糙平面接触模型构建了粘性调速离合器摩擦副工作机理的研究模型,同时计入了油膜的惯性与热效应影响。文章详细地叙述与推导了适应粘性调速离合器摩擦副工作机理的雷诺方程、摩擦副之间的流体平均能量方程、摩擦副表面微凸体接触的压力方程、和固体传热方程。在流体润滑、流体混合润滑状态下,进行了的数值计算,对粘性调速离合器的摩擦副材料、沟槽形状、表面粗糙度、热效应等对传递转矩、平均推进压力、输出转速、以及膜厚比的影响进行了讨论分析。本文指出了被动盘表面开设沟槽不但可以形成动力润滑,而且更重要的是可以对摩擦副表面起冷却作用:不同沟槽形状对工作机理的影响不大。但沟槽数量与沟槽角度会对工作特性有一定的影响;对于粘性调速离合器而言,其摩擦副的热效应主要有于相对转速所致,相对转速越大,则热效应越显著;流体惯性效应通常不显著,只有当摩擦盘半径较大且绝对转速高于1500转/分时,才需考虑。本文还揭示了摩擦副工作时所涉及的输出转速、传递转矩、平均推进压力以及摩擦副间隙等参数之间的相互关系。所有这些将对粘性调速离合器的设计有着指导意义。 基于工作机理的分析,根据粘性调速离合器的运行特性,作者建立了动态分析模型,首先采用了近似线性控制理论对其进行了定量分析与仿真,讨论了调速稳定性的基本要素。当粘性调速离合器工作在动力润滑区域,系统是稳定的,但进入混合润滑状态时,系统工作处于不稳定状态,需要采用反馈闭环系统来实现稳定控制。考虑到粘性调速离合器属于非线性系统,很难用数学方程组来描述其系统状态特性,所以尝试用模糊控制技术来实现调速控制。文章主要从实际应用的角度阐述了模糊控制技术的基本方法,对模糊控制技术在粘性调速离合器上的应用进行了讨论,建立了模糊控制的研究模型,构建了模糊变量、控制规则控制表,并对其完成了控制仿真,证实了实现模糊控制的可行性。本文还根据现有的技术与硬件条件,叙述了模糊控制器研制以及试验过程。这些分析与试验为未来控制器设计提供了依据。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
1．1 粘性调速离合器简介
1．2 粘性调速离合器运行的几个关键问题
1．3 粘性调速离合器国内外研究概况
1．4 粘性调速离合器研究内容
1．5 粘性调速离合器研究方法
1．6 粘性调速离合器研究的特点
第2章 基本方程
2．1 摩擦副的雷诺方程
2．1．1 摩擦副的模型
2．1．2 摩擦副的雷诺方程
2．1．3 非牛顿流体的雷诺方程
2．1．4 表面粗糙度的雷诺方程
2．1．5 表面粗糙度的膜厚公式
2．2 摩擦副传递的转矩
2．2．1 流体传递的转矩
2．2．2 微凸体接触传递的转矩
2．3 摩擦副中油膜的平均热能量方程
2．4 摩擦副的热传导方程
第3章 数值计算
3．1 数值计算的基本方法
3．1．1 有限差分公式
3．1．2 双重网格计算技术
3．1．3 交替方向计算技术
3．1．4 迭代收敛准则
3．2 雷诺方程的离散
3．3 平均能量方程的离散
3．4 摩擦副传热方程离散
3．5 摩擦副传递的转矩
3．6 摩擦副总推力的计算
3．7 计算流程
第4章 计算结果与分析
4．1 牛顿流体与非牛顿流体的影响
4．2 几何参数的影响
4．3 热效应的影响
4．4 负荷影响
4．5 铜基材料
4．6 基本结论
4．6．1 摩擦副表面几何型貌
4．6．2 摩擦副材料
4．6．3 粘性流体特性
4．6．4 外负荷
第5章 粘性调速离合器模糊控制分析与控制器设计
5．1 粘性调速离合器的动态分析
5．1．1 粘性调速离合器的动态模型
5．1．2 粘性调速离合器的仿真分析
5．2 粘性调速离合器系统的模糊控制与控制器设计
5．2．1 模糊控制器的语言变量与其对应的数值变量
5．2．2 控制规则
5．2．3 实际物理量控制表
5．2．4 MATLAB仿真
5．3 粘性调速离合器系统模糊控制技术的实现
5．3．1 模糊控制系统的硬件构成
5．3．2 模糊控制系统的软件
第6章 粘性调速离合器模糊控制器试验
6．1 控制器的速度检测
6．2 磁传感器反馈的调速控制器
6．3 编码器反馈的调速控制器
第7章 主要结论与展望
7．1 主要结论
7．2 展望
参考文献
作者在攻读博士研究生期间发表的论文
致谢
符号表
博硕士学位论文同意发表声明
学位论文在《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》发表意见书
发布时间: 2005-09-16
参考文献
- [1].液体粘性传动（HVD）技术的研究[D]. 陈宁.浙江大学2003
相关论文
- [1].液粘调速离合器流体剪切传动机理研究[D]. 黄家海.浙江大学2011
- [2].湿式自动离合器接合过程特性的研究[D]. 胡宏伟.浙江大学2008
- [3].CVT湿式离合器接合过程非线性模型及特性研究[D]. 冯挽强.吉林大学2008
- [4].无级变速器湿式离合器系统起步控制研究[D]. 张飞铁.湖南大学2008
- [5].液体粘性传动调速起动及其控制技术研究[D]. 孟庆睿.中国矿业大学2008
- [6].湿式离合器金属带式无级变速器（CVT）控制策略研究[D]. 罗永革.浙江大学2002
- [7].机械式自动变速器的控制策略研究[D]. 黄建明.重庆大学2004
- [8].液体粘性传动（HVD）技术的研究[D]. 陈宁.浙江大学2003
- [9].离合器式螺旋压力机的研究[D]. 杨雪春.南昌大学2000
- [10].表面形貌对纸基湿式摩擦离合器摩擦特性的影响及机理分析[D]. 李本海.机械科学研究总院2006