摘要：针对单一能量系统无法充分发挥其优势,无法较好满足拖拉机作业时随机载荷谱密度大的问题,设计了基于氢燃料电池、动力电池、超级电容并联的电动拖拉机复合式能量系统.基于Haar小波与逻辑门限规则的分层解耦控制能量管理策略,实现了负载需求功率的高频信号、次高频信号、稳态信号的分层解耦,并对解耦后的功率信号进行功率分配.进行了模型在环仿真测试,结果表明:与功率跟随式控制策略及模糊控制策略相比,所建立的分层解耦控制策略氢燃料电池平均效率在试验循环内分别提高了2.85%、1.21%,整车等效氢气消耗量分别降低了16.11%、6.88%.本控制策略可以在满足整车负载需求功率的基础上提高整车经济性,并使燃料电池以高效平稳的工作状态输出功率.

摘要：针对液压机械无级变速器(HMCVT)换段离合器油压跟踪控制过程中,不匹配干扰造成实际油压与期望油压产生偏差的问题,提出了一种基于扩张观测器的全局终端滑模控制算法,以实现油压的高精度跟踪控制。通过建立带有不匹配干扰的非线性湿式离合器数学模型,推导了油压控制系统的状态方程,使用扩张观测器对不匹配干扰进行估计,设计了一种能够快速收敛的全局终端滑模控制算法,并将干扰估计值补偿到控制算法中以提高控制精度和降低滑模控制的抖振。基于全局终端滑模控制算法设计了换段离合器油压跟踪控制器,通过试验对控制器效果进行了验证。结果表明,扩张观测器能够有效观测不匹配干扰,与传统终端滑模控制算法相比,基于本文算法设计的油压跟踪控制器动态响应时间仅为0.13 s,超调量为0.08 MPa,且无明显抖振。在换段过程中,冲击度降低12.7%,滑摩功减少10.2%,表明所提油压跟踪控制算法具有较好鲁棒性,能够改善换段离合器的接合品质。

摘要：针对液压机械无级变速器在换段过程中的动力中断和换段冲击问题,该研究以三段式液压机械无级变速器第二段切换第三段为例,通过建立动力学模型分析理论换段点下两段位的液压路功率方向变化规律,提出基于液压路功率方向的两阶段换段离合器转矩交接方法,并使用分段函数对两阶段离合器转矩交接轨迹进行优化,通过仿真对转矩交接方法正确性进行了验证。为了实现转矩的跟踪控制,基于终端滑模控制的方法设计了离合器控制器,通过对油压的跟踪控制实现转矩的跟踪控制,通过试验验证了控制器有效性。仿真和试验结果表明:在负载换段过程中,所提换段离合器转矩交接方法能够实现动力的平稳过渡,终端滑模控制器能够实现离合器油压的跟踪控制,从而实现转矩控制。在输入轴转速1 000 r/min,负载700 N·m工况下,使用终端滑模控制器控制两换段离合器进行换段,输出轴转速的波动范围为-20.6~7.4 r/min,输出轴转矩波动范围为-117.4~107.9 N·m,换段过程中最大冲击度为-6.16 m/s3,换段离合器的最大滑摩功为508.45 J,换段过程中无动力中断。该研究可为液压机械段变速器的换段控制提供参考。

摘要：针对双电机驱动电动拖拉机的多工况作业需求,提出了一种电动拖拉机双向耦合装置结构基本方案。在对行星齿轮机构传动理论研究的基础上,对提出的方案进行拓扑设计,推导各个方案的转速转矩关系式,通过分析其传动特性,优选出最终方案。对优选出的方案进行动力匹配、参数计算及参数化建模,得到双向耦合装置的三维模型。基于ADAMS搭建耦合装置的虚拟样机模型,对其进行运动学仿真分析,并试制样机进行装机试验。基于ANSYS Workbench建立耦合装置的有限元模型,通过模态分析,求得其前10阶振型以及相应的振型图。仿真和试验结果表明:设计的电动拖拉机双向耦合装置可实现功率的双向耦合流动,且响应速度快、动力传递平稳、无较大冲击;双向耦合装置的1阶固有频率为1905.5 Hz,高于电动机激振频率带1020~1380 Hz,可避免产生共振,满足电动拖拉机多工况作业需求。

摘要：针对目前拖拉机驾驶室设计中人机工程操纵性和舒适性存在的不足,根据GB/T 21935—2008标准对人体各个关节部位角度及长度的定义,结合GB/T 6235—2004对座椅标志点位置的推荐,通过理论计算建立人体各关节的数学模型。基于RAMSIS软件对人体操纵进行仿真分析,提出针对GB/T 21935—2008标准中规定的人机操纵舒适区和可及区优化后的范围,构建驾驶座椅两侧人体操作舒适区三维模型,结合RAMSIS软件对现有的拖拉机驾驶室内部操纵部件进行了校核优化。脚油门踏板面由最初与地板面夹角45°调整为35°,并将脚油门位置整体向外移25 mm,制动踏板面宽度减短40 mm,同时将主变速杆距离地面265 mm处结构向外调整20 mm,手制动初始位置抬高45 mm。对优化后样机内各部件操纵力和行程进行实际测量及场地试验,验证了提出的人体操作舒适区三维模型的正确性。本研究为拖拉机驾驶室人机工程设计提供了一个操纵部件布置位置舒适区的数学模型,为后续拖拉机驾驶室设计提供参考,拓展了人机工程学在拖拉机设计领域内的应用,并提高拖拉机驾驶的舒适性。

摘要：[目的]本文旨在研究拖拉机液压机械无级变速器(HMCVT)动力换段过程中换段离合器摩擦副的热失效机理。[方法]以拖拉机HMCVT换段离合器对偶钢片为研究对象,研究其瞬态温度场。采用试验与仿真相结合的方法,通过采集拖拉机动力换段过程中摩擦副接合油压和摩擦副转速差时变曲线,分析滑摩转速差对摩擦副生热的影响。通过建立换段离合器对偶钢片有限元模型,研究不同时刻不同转速差下对偶钢片沿半径方向的温度分布规律。编写LABVIEW温度监测系统,设计拖拉机HMCVT换段离合器动力换段试验,并将温度试验结果与仿真结果进行对比分析。[结果]仿真得到拖拉机HMCVT动力换段过程中换段离合器对偶钢片瞬态温度场。结果表明不同时刻、不同位置、不同转速差下对偶钢片温升不同,转速差越大温升值越大,由于外齿毂和输入毂油孔处油液的冷却润滑作用,对偶钢片外径处温度相对内径和中径低,温升最高点出现在距对偶钢片圆心的81%处。仿真值与试验值曲线的变化趋势基本一致,同一时刻试验温升值略低于仿真温升值。[结论]本研究为解决重型拖拉机HMCVT换段离合器冷却润滑难题,提高换段离合器动力换段过程中传动系统使用性能及整车的可靠性提供理论依据。

摘要：随着排放法规的升级,发动机采用闭式曲轴箱通风将成为一种趋势,但曲轴箱通风携带的油雾和PM等污染物会对发动机零部件造成污染,同时对发动机性能也会产生影响。为降低该影响,针对一台直列4缸柴油机上采用缸盖罩盖内集成预分离器,再串联一个外置分离器的两级分离曲轴箱通风方案,在发动机台架上进行了曲轴箱通风机油携带量的试验,并与开式曲轴箱通风系统进行了性能对比。结果表明:采用两级分离曲轴箱通风方案满足设计要求,可以将曲轴箱通风机油携带量控制在0.106 g/h以内,外置油气分离器分离效率在92%以上;与开式曲轴箱通风相比,闭式曲轴箱通风NRTC循环燃油消耗率仅增加了0.4%,NO_(x)稳态比排放基本不变,NRTC循环NO_(x)和PM排放分别增加了1%和3.4%,对性能标定影响不大。

摘要：针对传统玉米收获机脱粒装置设计中试验复杂、研发周期长等问题,以及更好地评价其动力学特性,提出一种基于虚拟样机技术的玉米收获机脱粒装置设计方法.对脱粒装置进行方案设计,确定脱粒滚筒、传动元件等关键部件的相关参数;基于SolidWorks和ADAMS平台创建脱粒装置的虚拟样机模型,根据实际工况添加驱动和负载函数进行仿真分析,结果表明,负载力和力矩的冲击对输入端带轮转速影响小,输出端脱粒滚筒转速响应较快,系统稳定性好,传动效率高,动平衡满足标准要求;通过试验验证了虚拟样机的正确性,可为玉米收获机脱粒装置数字化设计与优化提供参考.

摘要：针对现有拖拉机变速器存在机械结构复杂、挡位数较多、模式切换繁琐等问题,提出了一种串联式液力机械复合传动方案(Series hydraulic and mechanical hybrid transmission,HMD)及其配套拖拉机总体设计方法,包括功能需求、传动路线设计、组件特性分析、性能参数计算、仿真模型搭建、作业性能对比。针对无级调速模块有效性设计牵引性能与匹配性能试验,合理的发动机匹配使得液力传动最高效率达到0.894,重载与轻载区段能够实现无级变速,工况适应性良好。性能对比结果表明:HMD牵引特性场位于原拖拉机与HMCVT之间,各挡牵引功率峰值幅度变化平稳,深谷面积明显减小;犁耕工况下,牵引力覆盖范围平均提升15.3%,负载作业速度平均提升8.2%;旋耕工况下,动力输出功率平均提升1.7%。研究可为多模式无级变速拖拉机总体设计提供技术路线参考。

摘要：针对串联式混合动力拖拉机的特点,建立了整车动力学模型,设计了恒温器式控制策略、恒温器式+制动能量回收控制策略.为进一步提高串联式混合动力拖拉机的整车燃油经济性,采用非线性规划遗传算法(NLPGA)优化恒温器式控制策略关键参数.通过AVL-Cruise与Matlab/Simulink联合仿真,结果表明:3种策略均可有效地维持电池荷电状态在指定范围内.在犁耕工况下,基于NLPGA优化的能量管理策略的燃油消耗率比恒温器式降低了29.25%,比恒温器+制动能量回收式降低了9.35%;累计燃油消耗量分别比两者降低了31.50%和1.74%;电池荷电状态SOC比两者分别提高8%和6%.