车用粘性式限滑差速器建模仿真与台架试验研究

【摘要】：粘性式限滑差速器是车辆驱动防滑控制中的理想部件，也是提高汽车牵引通过性和行驶主动安全性的一项高薪技术，在国外汽车产品上得到了越来越广泛的应用。在国内，这方面的研究开发工作也开始引起重视，但是至今还没有自主开发的产品投放市场。本文结合吉林大学与某工厂共同承担的国家经贸委重大科研项目“限滑差速器研究开发”，主要针对粘性式限滑差速器输出限滑转矩特性和产品设计开发等方面进行了一定理论分析及试验研究，其主要研究工作和结论如下： 利用液体粘性传动理论对粘性式限滑差速器传递转矩的模型简化，得出了粘性传动传递剪切转矩的计算公式。分析了影响其传递转矩特性的各因素，并由此得出综合考虑各影响因素的粘性式限滑差速器限滑转矩的理论计算模型。该模型表述了相关因素对粘性式限滑差速器传递剪切转矩的影响，其中主要是左右轮转速差与工作温度。另外，本文对粘性式限滑差速器的峰值特性作了一定分析。 本文经过对粘性联轴器传热过程的一系列简化，利用传热学理论，建立了粘性联轴器的换热模型。利用此模型可求解出粘性式限滑差速器工作过程中各时刻的温度。并通过建立求解差速器壳体内压力的计算公式，结合第二章所述的限滑转矩的计算方法，即可在粘性式限滑差速器参数一定和输入转速差已知情况下，求解粘性式限滑差速器各时刻所传递的转矩。利用MATLAB／SIMULINK软件对粘性式限滑差速器限滑转矩、限滑差速器壳体内的温升特性以及壳体内的压力变化进行了仿真计算分析。 参与完成了具有独立自主知识产权的限滑差速器的产品设计开发。分析了限滑差速器各部件的特性，并对摩擦元件的设计、传动液的选取、传动液的动密封问题进行了技术分析研究。 利用台架试验测定粘性式限滑差速器的限滑转矩输出特性，并分析了粘性式限滑差速器在各种因素(硅油粘度、填充率、主从动片间距及转速差)的变化下对其限滑转矩输出特性的影响。通过对 吉林大学硕士学位论文 也里里里里里里里里月里里旦绝里里里里里里里里里里里里巴里里l里里里里里里巴里里口巴里里里里口里目里口巴里里里里巴巴里巴里里县里里里 试验数据与试验曲线的分析得知，硅油工作温度愈低，填充的硅油 粘度越大，叶片间隙愈小，两输出轴间的转速差愈大，粘性式限滑 差速器所传递的限滑转矩就愈大。其中，左右论转速差及其工作温 度对粘性式限滑差速器整个传递转矩的特性影响较明显。 通过对汽车转向行驶过程的动力学分析，对汽车各参数特性进 行了一定的线性简化，建立了考虑粘性式限滑差速器在内的用于分 析汽车操纵稳定性的八自由度“三轮汽车”数学模型。所建数学模 型可用于分析粘性式限滑差速器的限滑转矩对后轮驱动汽车操纵 稳定性能的影响，同时根据此数学模型利用MATLAB/sIMULINK 软件对汽车操纵稳定性进行了动态仿真。通过对装有粘性式限滑差 速器汽车与装有普通式差速器汽车的稳态回转运动、蛇行行驶及在 转向角阶跃输入时的瞬态响应特性进行了仿真对比分析，得出了只 要粘性式限滑差速器设计的合理，在满足有效地提高汽车牵引通过 性和动力性的同时，还提高了汽车的行驶主动安全性，改善了汽车 的操纵稳定性。 综上所述，本文所做研究工作将使我国对粘性式限滑差速器 转矩传递特性的研究更加深入，进一步提高粘性式限滑差速器理论 分析与计算的准确性，从而使其与整车进行更好的匹配。同时本文 所做研究工作使人们对粘性式限滑差速器的认识更加深刻，将会促 进人们对粘性式限滑差速器技术的研究与探讨，提高粘性式限滑差 速器设计与整车操纵稳定性能的匹配的程度，并加快我国粘性式限 滑差速器产品化的进程。另一方面，本文在利用计算机仿真学进行 限滑差速器进行压力方面所做的尝试，也将推动MATLAB仿真技 术对粘性式限滑差速器壳体进行更加精确细致的分析。