基于电流变液的商用车冷却风扇离合器研究

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1、—————————————————————基于电流变液的商用车冷却风扇离合器研究——————————————————————ResearchonElectrorheologicalFluidFanClutchforCommercialVehicle——————————————————————作者姓名：周建鹏专业名称：车辆工程指导教师：王云成教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月6日摘要基于电流变液的商用车冷却风扇离合器研究在商用车冷却系统中，采用传统的风扇离合器时，因不能实现连续调控，往往难以起到良好的冷却作用，导致发动机过热、油耗上升

2、、不良排放等一系列问题，对商用车的运营带来不利影响。本文结合某预研项目“商用车新型风扇离合器的研究开发”，提出一种基于电流变液的新型风扇离合器结构方案，对其工作原理、结构设计、控制策略进行了理论研究与仿真分析，主要研究内容如下：首先，本文对电流变液的组成成分、性能特点和设计需求进行了理论探讨，同时对电流变液力学特性及影响因素进行了相关分析；选择采用沉淀法制备的铬掺杂二氧化钛电流变液作为风扇离合器的工作介质，并通过力学性能实验获得了电流变液的剪切应力与电场强度的关系曲线，为后续研究提供技术前提。其次，本文讨论了冷却风扇的性能特点和工作需求，并在比

3、较平行盘式和同心圆筒式传动形式的基础上，确定采用同心圆筒式作为电流变液风扇离合器的结构形式；进而对其传动机构、支撑部分、绝缘、密封等主要元件进行了结构设计，并对极限传递转矩进行计算，计算结果表明其力矩传递能力能够满足目标商用车的工作需求。再次，本文以冷却水温作为控制参数，制定了电流变液风扇离合器的控制策略，进而将温度偏差和温度偏差变化率作为模糊控制器的输入，控制电压为输出，并采用高斯函数描述温度偏差和控制电压，采用三角函数描述温度偏差的变化率，完成了模糊PID控制器的设计。最后，本文结合所制定的控制策略和所设计的模糊控制器，构建了基于MATLA

4、B/Simulink和AMESim软件的联合仿真模型，主要包括电流变液风扇离合器控制模型和冷却系统工作模型，并利用所构建的仿真模型进行了典型工况的仿真研究，仿真结果验证了控制策略和控制器的有效性和实用性。本文的研究对于改进商用车风扇离合器的工作性能有一定的理论意义和实际价值，也有利于提升商用车的技术水平和推广电流变液的市场应用。关键词：电流变液，风扇离合器，结构设计，模糊控制，仿真研究IABSTRACTResearchonElectrorheologicalFluidFanClutchforCommercialVehicleInthecooli

5、ngsystemofcommercialvehicles，thetraditionalfanclutchesareoftendifficulttohaveagoodcoolingeffectbecauseitcan'timplementcontinuouscontrol,whichwillleadtoaseriesofproblemssuchasengineoverheating,additionalfuelconsumption,harmfulemissionsandsoon.Theseproblemswillbedisadvantageou

6、stotheoperationsofcommercialvehicles.Combinedwithapre-researchproject"Theresearchanddevelopmentofnewfanclutchforcommercialvehicles",thispaperproposesanewfanclutchbasedonElectroheological(ER)fluidsandresearchesitsworkingprinciple,structuredesignandcontrolstrategy.Themainresea

7、rchcontentsareasfollows:Firstly,thispaperdiscussescomposition,characteristicsandworkingrequirementsofERfluidsforfanclutchandanalyzesitsmechanicalpropertiesandinfluencefactors.ComparingthedifferentERfluids,itselectschromium-dopedTiO2ERfluidasworkingmediumofthefanclutch.Itobta

8、insrelationshipbetweenitsshearstressandelectricalfieldstrengthbybenchperfor