基于中国交通特征的车辆行驶工况及载荷谱的研究

摘要

变速器是汽车的重要组成部件，变速器的好坏对汽车的经济性、动力性、安全性都有密不可分的关系。目前对变速器性能的考核主要借鉴国外的考核方法，但我国交通特征与国外存在差异性，并且一些变速器出现了水土不服的现象。本文基于中国的交通特征，研究车辆行驶工况和载荷谱，用于变速器可靠性的考核。
　　首先，分析了道路试验数据的采集方案，主要采集汽车速度、挡位信号和变速器输入端扭矩。车速的采集采用五轮仪的原理，然后根据速比关系和车轮滚动半径计算出车速。挡位信号，需要安装挡位传感器，并把开关形式的信号转换为数字量信号来记录。变速器输入端扭矩，由于试验条件的限制，没有直接测量该扭矩。而是分析汽车受力，然后推导出变速器的受力情况，从而计算出变速器输入端的扭矩。
　　其次，研究了载荷谱的构建方法，主要应用雨流计数方法。雨流计数法包括等值数据压缩、峰谷值提取、去除无效幅值和循环数的提取四个步骤。又因为四点法既简单又不易出现误判，所以采用四点法进行雨流循环的判定。根据上述理论编写了MATLAB程序，处理得到了各挡位的扭矩分布图。另外，利用等效损伤理，得到了变速器基于扭矩、转速的稳态加载方案。
　　再次，研究了车辆行驶工况的构建，先利用雨流计数方法中的等值压缩、峰谷值提取和去除无效幅值对原始采集数据进行过滤；然后采取定步长截断方法获取行驶片段的样本；再用聚类分析方法筛选出有代表性的行驶片段。按照上述方法，编写MATLAB程序对原始数据进行处理，得到了高速、中速和低速三个行驶工况，将这三个行驶工况拼接可以得到最终的行驶循环工况。
　　最后，总结了载荷谱和行驶工况在变速器加载领域的应用方法，表明了载荷谱和行驶工况在实际应用中的科学性和可行性。

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第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外变速器的发展现状

1.3 变速器测试技术发展的现状

1.4 循环工况的研究现状

1.5 本课题的研究目的、内容和特点

第二章 变速器的疲劳损伤理论

2.1 变速器疲劳损伤的常见形式

2.2 疲劳累积损伤理论

2.3 等量疲劳损伤分析

2.4 本章小结

第三章 道路载荷数据的采集

3.1 道路载荷谱采集方案的分析

3.2 试验方法的确定

3.3 变速器受力分析

3.4 信号采集系统

3.5 本章小结

第四章 载荷数据处理方法的研究

4.1 雨流计数法

4.2 雨流计数法的程序实现

4.3 等效损伤理论的应用

4.4 本章小结

第五章 载荷谱的构建

5.1 变速器输入端扭矩的计算

5.2 将数据按档位分组

5.3 雨流计数处理

5.4 本章小结

第六章 行驶循环工况的构建

6.1 定步长截取法

6.2 主成分分析

6.3 聚类分析

6.4 循环工况的构建

6.5 本章小结

第七章 变速器加载实验技术

7.1 四驱五电机台架

7.2 变速器加载布置方案

7.3 变速器加载实验技术

7.4 本章小结

第八章 结论

8.1 研究成果与总结

8.2 存在问题与展望

参考文献

附录A

致谢