双排叶片液力缓速器及其控制系统研究

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1、双排叶片液力缓速器及其控制系统研究ResearchonHydrodynamicRetarderwithDouble-rowBladesandItsControlSystem作者姓名：葛林杉专业名称：机械设计及理论指导教师：马文星教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年5月29日摘要双排叶片液力缓速器及其控制系统研究车辆的限速和制动是极为重要的，它涉及车辆的行驶安全性。液力缓速器作为一种车辆辅助制动装置以其高速制动转矩大、制动平稳舒适、良好的散热能力及恒速制动等优点得到了广泛的应用。我国相关交通行业标准

2、中明确要求特大型客车，高一级、高二级、高三级大型客车以及高二级中型客车必须安装缓速装置。重型载重汽车虽未强制安装，但也有超过60%的车辆选择安装液力缓速器。国外的车辆辅助制动装置主要有电涡流缓速器和液力缓速器两种，其中液力缓速器占有98%的市场份额。随着重型载重汽车及大客车的发展，对液力缓速器提出了大能容、小尺寸、动态响应快的新要求。围绕着新要求，本文从双排叶片液力缓速器结构设计及多目标优化、双排叶片液力缓速器内部流动机理分析、双排叶片缓速器控制系统改进等方面进行了系统的研究，主要的研究工作和结论如下：

3、1.双排叶片液力缓速器设计及多目标优化在单排液力缓速器的基础上，对液力缓速器结构进行改进，充分利用液力缓速器径向空间，缩短轴向空间，设计出新型双排叶片液力缓速器。液力缓速器性能的影响参数较多，而且每个影响参数都有相应的较优值区间，由经验得到的参数方案并不一定能达到双排叶片液力缓速器最佳性能，因此需要对各参数进行整体优化去寻找最优的参数方案。以双排叶片液力缓速器制动转矩和容量为目标函数，根据双排叶片液力缓速器工作及结构要求，选定设计变量，结合液力缓速器研究经验，给出约束条件。选择拉丁超立方试验获得样本点，

4、应用径向基函数构建代理模型。比较常用的三个多目标优化算法，并选择非支配排序遗传算法-Ⅱ进行优化计算。通过对比优化前与优化后双排叶片液力缓速器的制动转矩和容量，说明优化后双排叶片液力缓速器制动性能大幅提升，并且容量有所下降。2.优化的双排液力缓速器流动机理分析及制动性能对比对单排液力缓速器和优化后双排叶片液力缓速器进行不同充液率、不同转速工况下的数值计算。分析了优化后的双排叶片液力缓速器在不同充液率、相同转速和不同转速、相同充液率工况下的轴截面、叶片压力面、叶片吸力面的速度及压力分布。通过对比单排液力缓速

5、器和双排叶片液力缓速器的制动性能，说明优化后双排叶片液力缓I速器制动性能优于单排液力缓速器。3.双排叶片液力缓速器液压控制系统分析及建模对液力缓速器液压控制系统流量特性进行研究，寻找出液力缓速器充液时间的影响参数，通过改进液力缓速器控制阀结构及出口节流阀控制信号来调整影响参数，从而提高液力缓速器的响应速度。分别对改进前后液力缓速器控制系统中各组成阀的压力流量特性、阀芯动力平衡方程等进行分析。分别建立先导阀仿真模型、液力缓速器仿真模型、改进前后液力缓速器控制阀仿真模型及改进前后液力缓速器液压控制系统联合仿

6、真模型。4.双排叶片液力缓速器动态充油过程机电液联合仿真分析分别对改进前后的液力缓速器控制系统进行联合仿真，提取及分析液力缓速器进出口流量、进出口流量差、充液时间及变速箱润滑装置进口流量。对液力缓速器液压控制系统改进前后的进出口流量、进出口流量差、充液时间及变速箱润滑装置进口流量进行对比分析，结果表明液压控制系统改进后的液力缓速器响应时间较短，比改进前控制系统的响应快速，并说明了改进后控制系统在整个循环过程中具有增大分流区间流量的作用，而对其他区间流量只在变化速度及达到稳定状态的时间上有着微小的影响。关

7、键词：液力缓速器，多目标优化，液压控制系统，机电液联合仿真IIAbstractResearchonHydrodynamicRetarderwithDouble-rowBladesandItsControlSystemSpeedcontrolandbrakingofvehiclesareextremelyimportantfordrivingsafety.Asanauxiliarybrakingdevice,thehydrodynamicretarderischaracterizedbythelargeh

8、igh-speedbrakingtorque,thesmoothandcomfortablebrakingprocess,thegoodheatdissipationperformanceandconstantbrakingspeed,sothatithasbeenwidelyused.Thestandardinthetransportationindustryrequiresclearlythattheextralargepassenge