【摘要】：重型車(Heavy Vehicle,HV)濕式橋(Wet Axle,WA)具有很強(qiáng)的抵抗污染能力,使得車輛能適應(yīng)各種不同行駛環(huán)境,內(nèi)置濕式多片制動(dòng)器則表現(xiàn)出較好的制動(dòng)穩(wěn)定性和可靠性,輪邊減速可使車輛結(jié)構(gòu)進(jìn)一步輕量化,并能提高車輛的通過性。因此具有諸多優(yōu)點(diǎn)的濕式橋被越來(lái)越多的重型車、越野車及軍用車輛所采用。但因其三段封閉,結(jié)構(gòu)緊湊,制動(dòng)器內(nèi)置,橫跨左右車輪等特點(diǎn)導(dǎo)致了濕式橋內(nèi)熱分布問題突出,又因?yàn)樯a(chǎn)效率要求、作業(yè)場(chǎng)地大小、駕駛員駕駛習(xí)慣等因素的影響,造成了濕式輪轂內(nèi)熱變化劇烈。重型車濕式橋在工作過程中存在齒輪嚙合損耗、軸承損耗、攪油損耗、濕式摩擦偶件帶排損耗、制動(dòng)摩擦損耗等多種能量損耗,其傳動(dòng)生熱較大,特別是車輛循環(huán)作業(yè)工況下,制動(dòng)摩擦生熱量巨大。較低的油溫會(huì)降低傳動(dòng)效率,較高油溫降低傳動(dòng)效率的同時(shí),還會(huì)加速油品劣化,降低制動(dòng)性能以及導(dǎo)致輪轂密封失效等問題的發(fā)生。因此,對(duì)重型車濕式橋的熱分析并保證橋內(nèi)適合的熱分布和變化,對(duì)提高車輛的經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、可靠性以及作業(yè)效率具有重要意義。本文結(jié)合柳工輪式裝載機(jī)濕式橋的開發(fā),針對(duì)輪式裝載機(jī)濕式橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),研究輪式裝載機(jī)制動(dòng)能量以及濕式橋內(nèi)傳動(dòng)能量損耗,對(duì)不同工況下的濕式橋溫升及溫度分布展開研究,探討了影響濕式橋內(nèi)生熱與散熱的因素,提出了平衡和優(yōu)化濕式橋內(nèi)部熱分布的方法,為重型車濕式橋的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供理論參考。論文的主要內(nèi)容如下:(1)濕式驅(qū)動(dòng)橋制動(dòng)能量影響因素理論分析與試驗(yàn)研究。針對(duì)輪式裝載機(jī)作業(yè)方式、制動(dòng)狀態(tài)以及濕式橋結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行剖析,建立制動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型,分析對(duì)比兩類作業(yè)狀態(tài)下的制動(dòng)能量分配、影響因素及變化趨勢(shì)。然后分解循環(huán)作業(yè)階段,考慮客觀作業(yè)場(chǎng)地、主觀駕駛習(xí)慣以及企業(yè)工作效率要求,分析車輛整備重量、初始制動(dòng)車速及行進(jìn)方向等方面影響,對(duì)制動(dòng)能量變化進(jìn)行試驗(yàn)研究。(2)濕式橋系統(tǒng)熱源鍵合圖理論建模與不同類型能量損耗分析。建立適合重型車的不同能量損耗類型的數(shù)學(xué)模型�？紤]多種因素影響下的濕式橋系統(tǒng)能量流耗差異,利用鍵合圖理論建立濕式橋傳動(dòng)系統(tǒng)鍵合圖模型及其系統(tǒng)狀態(tài)方程,最終確定了重型車輛濕式橋傳動(dòng)系統(tǒng)熱源模型。根據(jù)系統(tǒng)熱源模型對(duì)車輛循環(huán)作業(yè)四個(gè)不同階段進(jìn)行濕式橋能量損耗類型、分布及變化分析,并對(duì)不同能量損耗影響因素進(jìn)行分析。為下一步濕式橋熱分析及優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。(3)濕式輪轂熱流固耦合分析。針對(duì)濕式輪轂嚴(yán)重的熱積聚現(xiàn)象,建立了包括數(shù)值模型與物理模型的濕式輪轂熱流場(chǎng)分析模型。對(duì)濕式輪轂整體、濕式制動(dòng)器鋼片以及摩擦片溝槽冷卻潤(rùn)滑油進(jìn)行了熱分析。最后,對(duì)濕式輪轂內(nèi)與摩擦片溝槽內(nèi)兩處冷卻潤(rùn)滑油進(jìn)行流場(chǎng)分析。從生熱和散熱兩個(gè)方面找到重型車濕式橋熱積聚現(xiàn)象的原因,這為解釋重型車輛高效作業(yè)下濕式輪轂內(nèi)冷卻油油品劣化加快提供依據(jù),也為濕式輪轂設(shè)計(jì)優(yōu)化提供參考。(4)重型車濕式橋散熱機(jī)理與熱平衡優(yōu)化分析。對(duì)濕式橋零部件熱分配、熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流及熱輻射等熱傳遞特性進(jìn)行研究,考慮零部件間的關(guān)系后設(shè)定傳熱零部件為節(jié)點(diǎn),分析并確定不同節(jié)點(diǎn)熱阻,根據(jù)熱源和節(jié)點(diǎn)熱傳遞關(guān)系利用熱網(wǎng)格法建立了濕式橋的熱分析模型,對(duì)重型車濕式橋的溫升過程進(jìn)行求解,研究濕式橋的瞬時(shí)熱特性及熱平衡溫度,并進(jìn)行了濕式橋優(yōu)化熱分析。(5)基于某重型車的濕式橋溫升試驗(yàn)研究。根據(jù)重型車濕式橋工作特點(diǎn),設(shè)計(jì)并搭建基于實(shí)車作業(yè)的濕式橋溫升測(cè)控系統(tǒng),建立基于d SPACE的仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ?利用Control Desk綜合試驗(yàn)軟件建立實(shí)時(shí)測(cè)控界面。最后基于重型車濕式橋試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行原理設(shè)計(jì)整車試驗(yàn)的總體方案。設(shè)計(jì)的濕式橋溫升試驗(yàn)主要包括原車濕式橋溫升試驗(yàn)和優(yōu)化后濕式橋溫升試驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果顯示測(cè)試值與分析值分布規(guī)律基本接近,說(shuō)明建立的重型車濕式橋熱分析模型比較適合,數(shù)值分析方法正確。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U463.2
【圖文】：

統(tǒng)都浸在潤(rùn)滑油里，由于制動(dòng)生熱功率較大，潤(rùn)滑油還必須具有冷卻的作用，此類車橋稱為濕式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋，本論文簡(jiǎn)稱濕式橋。如圖 1.1 所示。圖1.1 重型車濕式橋Fig. 1.1 Wet axle of heavy vehicle最近，國(guó)內(nèi)外很多重型車輛企業(yè)研究中心對(duì)濕式橋不斷展開研究，美國(guó)、德國(guó)、日本的企業(yè)研究成果在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，且已經(jīng)成功開發(fā)出各種性能優(yōu)越的濕式橋。國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)也在不斷引進(jìn)消化吸收，并不斷提高濕式橋的各方面性能[261]。但這種結(jié)構(gòu)緊湊三段封閉的濕式橋，在載重較大的循環(huán)作業(yè)重型車的部

重慶大學(xué)博士學(xué)位論文差較大，甚至有些過程無(wú)法進(jìn)行試驗(yàn)。因此，理論分析、數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究三者應(yīng)有機(jī)協(xié)調(diào)地結(jié)合，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，這樣才是研究熱物理過程理想而有效的方法。1.3 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線重型車工程應(yīng)用領(lǐng)域廣且專業(yè)要求高，因此類型較多差異較大�，F(xiàn)階段，相對(duì)起重與運(yùn)輸機(jī)械，濕式橋在裝卸機(jī)械上應(yīng)用較多，尤其是應(yīng)用廣泛的輪式裝載機(jī)。本文以四輪驅(qū)動(dòng)鉸接式 50 型前卸裝載機(jī)濕式橋?yàn)檠芯繉?duì)象，整車及濕式橋結(jié)構(gòu)及參數(shù)見圖 1.2 和圖 1.3 及表 1.1。濕式橋?yàn)檎w式雙級(jí)減速濕式多片制動(dòng)式車橋，主傳動(dòng)及差速器總成位于橋包內(nèi)，輪轂左右對(duì)稱，輪轂內(nèi)裝有濕式多片制動(dòng)器與輪邊減速器，雙級(jí)減速為單級(jí)螺旋錐齒輪橋包主傳動(dòng)減速與輪轂單行星排減速，具體的濕式橋結(jié)構(gòu)，如圖 1.4 所示。

重慶大學(xué)博士學(xué)位論文差較大，甚至有些過程無(wú)法進(jìn)行試驗(yàn)。因此，理論分析、數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究三者應(yīng)有機(jī)協(xié)調(diào)地結(jié)合，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，這樣才是研究熱物理過程理想而有效的方法。1.3 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線重型車工程應(yīng)用領(lǐng)域廣且專業(yè)要求高，因此類型較多差異較大�，F(xiàn)階段，相對(duì)起重與運(yùn)輸機(jī)械，濕式橋在裝卸機(jī)械上應(yīng)用較多，尤其是應(yīng)用廣泛的輪式裝載機(jī)。本文以四輪驅(qū)動(dòng)鉸接式 50 型前卸裝載機(jī)濕式橋?yàn)檠芯繉?duì)象，整車及濕式橋結(jié)構(gòu)及參數(shù)見圖 1.2 和圖 1.3 及表 1.1。濕式橋?yàn)檎w式雙級(jí)減速濕式多片制動(dòng)式車橋，主傳動(dòng)及差速器總成位于橋包內(nèi)，輪轂左右對(duì)稱，輪轂內(nèi)裝有濕式多片制動(dòng)器與輪邊減速器，雙級(jí)減速為單級(jí)螺旋錐齒輪橋包主傳動(dòng)減速與輪轂單行星排減速，具體的濕式橋結(jié)構(gòu)，如圖 1.4 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2754842