本文關(guān)鍵詞：基于典型工況的裝載機動力總成優(yōu)化

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【摘要】：裝載機動力總成合理匹配,是充分發(fā)揮系統(tǒng)各部件性能的基礎(chǔ),是滿足整車動力性和經(jīng)濟性能的保證。因此,動力總成優(yōu)化的研究對裝載機節(jié)能減排具有重要意義。目前國內(nèi)對裝載機動力總成優(yōu)化的研究,多以優(yōu)化液力變矩器循環(huán)圓直徑和傳動系速比為主,對發(fā)動機特性參數(shù)的優(yōu)化較少。因此,通過對裝載機載荷譜數(shù)據(jù)進行采集分析,獲取典型作業(yè)循環(huán)下發(fā)動機功率分流情況,對動力總成的優(yōu)化,整車經(jīng)濟性能的提升具有重要意義。本文針對某企業(yè)ZL50型裝載機油耗較高的問題進行了研究,試驗測試發(fā)現(xiàn),整車匹配轉(zhuǎn)速較高,發(fā)動機運行分布點偏離最佳油耗區(qū),需要對動力總成進行優(yōu)化設(shè)計。通過閱讀相關(guān)文獻,掌握了裝載機動力總成匹配的流程與方法,以及載荷譜數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析方法。采用樣條插值法建立了發(fā)動機、液力變矩器等部件的數(shù)學(xué)模型,可以用于計算整車動力性和牽引性能。通過試驗測取了裝載機V型作業(yè)的載荷譜數(shù)據(jù),包括：發(fā)動機轉(zhuǎn)速及扭矩、油耗率、傳動軸轉(zhuǎn)速及扭矩、車速、檔位、液壓泵工作壓力等基本參數(shù)。采用小波分形維數(shù)法對載荷譜信號進行去除異常值處理后,分析了循環(huán)作業(yè)過程液壓系統(tǒng)工作壓力變化特點,得到了鏟裝不同物料時液壓系統(tǒng)消耗的扭矩�；诙绦谐�,采用主成分分析和聚類法構(gòu)建了ZL50輪式裝載機典型工況作業(yè)參數(shù),并通過概率統(tǒng)計分析及工況分布驗證了其有效性。建立了輪式裝載機反向仿真模型,并借助MATLAB平臺開發(fā)了裝載機動力總成匹配分析軟件,以典型作業(yè)工況為輸入?yún)?shù)進行了仿真,對比仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)得出：93.77%變速比仿真結(jié)果和94.04%的發(fā)動機轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果誤差在2%以內(nèi),循環(huán)油耗仿真結(jié)果誤差為4.7%。因此,基于MATLAB建立的裝載機整車仿真模型,可以較準(zhǔn)確地模擬動力總成各部件的循環(huán)作業(yè)參數(shù),對于研究裝載機循環(huán)作業(yè)經(jīng)濟性具有一定的指導(dǎo)作用。基于發(fā)動機與液力變矩器全功率匹配方法,提出了根據(jù)液壓系統(tǒng)實際消耗扭矩標(biāo)定發(fā)動機外特性的方法,并以ZL50輪式裝載機為例,對其電控發(fā)動機進行了外特性的標(biāo)定與試驗。試驗結(jié)果表明：標(biāo)定發(fā)動機外特性后,裝載機鏟裝不同物料時每循環(huán)作業(yè)油耗降低6%～11%,并且部分工況下作業(yè)效率得到提高,可以為整車多模式運行提供指導(dǎo)。最后,基于建立的反向模型,采用遺傳算法,以循環(huán)燃油消耗量最小為目標(biāo),優(yōu)化了傳動系的傳動比。綜上所述,本文對ZL50輪式載機動力總成建模仿真、發(fā)動機外特性標(biāo)定、典型作業(yè)工況構(gòu)建以及傳動比優(yōu)化等方面進行了較為系統(tǒng)的研究。提出了裝載機典型作業(yè)工況構(gòu)建方法和發(fā)動機外特性標(biāo)定方法,為輪式裝載機及相關(guān)工程機械動力總成優(yōu)化匹配提供了一定的研究基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：輪式裝載機 GUI 典型作業(yè)工況 模型 仿真
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH243
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 研究背景及意義14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 裝載機動力總成匹配與載荷譜分析的理論與方法20-30
• 2.1 動力總成建模20-26
• 2.1.1 動力系統(tǒng)子部件建模20-24
• 2.1.2 整車動力學(xué)建模24-26
• 2.2 動力總成匹配理論26-28
• 2.2.1 匹配原則26
• 2.2.2 匹配流程及方法26-28
• 2.3 數(shù)據(jù)處理方法28-29
• 2.3.1 小波變換28
• 2.3.2 分形維數(shù)28-29
• 2.3.3 剔除奇異點方法29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 裝載機載荷譜測試、分析及典型作業(yè)工況構(gòu)建30-46
• 3.1 載荷譜測試30-33
• 3.1.1 測試系統(tǒng)開發(fā)30-31
• 3.1.2 測試對象及儀器選擇31-32
• 3.1.3 試驗過程32-33
• 3.2 數(shù)據(jù)處理與分析33-37
• 3.2.1 降噪去除奇異值33-34
• 3.2.2 液壓泵典型載荷歷程制取與分析34-37
• 3.3 典型作業(yè)工況構(gòu)建37-44
• 3.3.1 構(gòu)建流程37-38
• 3.3.2 特征值選擇與計算38-39
• 3.3.3 提取主成分39-40
• 3.3.4 聚類構(gòu)建典型作業(yè)工況40-41
• 3.3.5 行駛工況構(gòu)建41-42
• 3.3.6 裝載工況構(gòu)建42
• 3.3.7 典型作業(yè)工況有效性分析42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 動力總成優(yōu)化方法及軟件設(shè)計46-60
• 4.1 優(yōu)化流程46
• 4.2 優(yōu)化設(shè)計模型46-50
• 4.2.1 整車動力學(xué)模塊修正48
• 4.2.2 液力變矩器模型修正48-50
• 4.2.3 發(fā)動機模塊修正50
• 4.3 發(fā)動機外特性標(biāo)定50-52
• 4.3.1 基于載荷譜數(shù)據(jù)標(biāo)定外特性曲線理論50-52
• 4.3.2 約束條件52
• 4.3.3 外特性標(biāo)定52
• 4.4 遺傳算法優(yōu)化傳動比52-53
• 4.4.1 設(shè)計變量52-53
• 4.4.2 約束條件53
• 4.4.3 目標(biāo)函數(shù)53
• 4.5 優(yōu)化軟件設(shè)計53-58
• 4.5.1 主界面介紹53-54
• 4.5.2 發(fā)動機數(shù)據(jù)庫界面54
• 4.5.3 液力變矩器數(shù)據(jù)庫界面54-55
• 4.5.4 液壓系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫界面55-56
• 4.5.5 發(fā)動機與變矩器匹配界面56-57
• 4.5.6 整車參數(shù)輸入界面57
• 4.5.7 發(fā)動機運行工況點分析界面57
• 4.5.8 循環(huán)計算與傳動比優(yōu)化界面57-58
• 4.6 本章小結(jié)58-60
• 第五章 發(fā)動機外特性標(biāo)定及傳動比優(yōu)化60-68
• 5.1 發(fā)動機外特性標(biāo)定60-65
• 5.2 仿真模型有效性驗證65-66
• 5.3 基于遺傳算法的傳動比設(shè)計66-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 第六章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 全文總結(jié)68-69
• 6.2 展望69-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74-76
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文76-77
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表77

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本文編號：687271