纯电动汽车两档自动变速器传动系统的热分析

【摘要】：目前,迫于石油能源的紧张,同时伴随着温室效应、有毒气体排放量增加等环境问题的出现,世界各国已逐步展开对纯电动汽车相关技术的研究与开发。 现行电动汽车电驱解决方案通常是由电动机、减速器以及差速器匹配而成,由于这种结构的集成度低,故其动力性能大大受到限制,因此采用两档变速传动机构逐渐引起了人们的关注。由于其体积小、高集成度的结构特点,随之导致系统的散热面积减小,传热条件变差,系统的温度骤热升高。高温将会给系统的正常工作带来各种不利影响,比如齿轮、轴承等重要零部件发生胶合,润滑油分解变质等,因此对纯电动汽车的传动系统进行整体热分析,研究传动系统的传热规律及温度场分布具有很重要的理论意义及实用价值。 本文以一款我们自行研制的纯电动汽车两档自动变速器为研究对象,通过分析系统动力传递路线及热流传递路径,对系统部件进行合理的节点划分。基于机械原理相关理论及相关设计要求,对系统内的齿轮、轴承等关键部件进行了力学分析和计算；根据摩擦损失原理建立齿轮传动系统(采用浸油润滑)内齿轮、轴承、同步器摩擦副热源的功率损失计算模型：对于斜齿轮副,分别从滑动摩擦损失、搅油损失及风阻损失三个方面建立斜齿轮副的热功率损失计算模型；对于滚动轴承,通过对各类轴承的尺寸结构及工作条件进行分析,分别建立球轴承、圆锥滚子轴承及滚针轴承的摩擦功率损失计算模型；对于锁环式同步器,通过对其结构及发热机理进行分析,建立同步器的摩擦热功率损失计算模型。根据传热学原理及热阻计算理论计算得到齿轮、轴承、箱体等与润滑油及空气接触表面的对流换热系数,进而建立各节点间的热阻计算模型。在此基础上,基于热网络法建立系统的热网络图及热平衡方程,并借助Matlab软件编程求解,计算得到系统在一档工况下的所有节点的稳态温度响应数据及分布变化规律；通过搭载系统温度台架试验,采集系统在稳定工作状态下若干关键节点温度值,并与理论分析结果进行对比,验证理论分析方法的正确性。 【关键词】：纯电动汽车 两档传动系统 摩擦热源 热网络法 稳态温度场
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;U463.2
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 目录11-13
• 插图清单13-14
• 表格清单14-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 课题的研究背景及意义15-17
• 1.2 课题的研究现状17-19
• 1.3 本文的主要研究内容19-21
• 第二章 两档齿轮传动系统的力学分析21-33
• 2.1 传动方案的确定21-24
• 2.2 传动系统的参数选择与匹配24-27
• 2.2.1 驱动电机的匹配24-25
• 2.2.2 传动比的匹配25-27
• 2.3 关键零部件的受力分析27-32
• 2.3.1 齿轮力学分析27-29
• 2.3.2 轴承力学分析29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 两档齿轮传动系统热功率损失研究33-48
• 3.1 传动系统的热源分析33
• 3.2 斜齿轮副热功率损失的确定33-40
• 3.2.1 啮合摩擦功率损失34-37
• 3.2.2 搅油损失37-38
• 3.2.3 风阻损失38-39
• 3.2.4 齿轮的摩擦功率损失39-40
• 3.3 滚动轴承热功率损失的确定40-45
• 3.3.1 滚动轴承的摩擦力矩计算模型40-44
• 3.3.2 滚动轴承的摩擦功率损失44-45
• 3.4 同步器热功率损失的确定45-47
• 3.4.1 同步器啮合力分析45-46
• 3.4.2 同步器的摩擦功率损失46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 热阻模型研究48-54
• 4.1 导热热阻模型的建立48-49
• 4.2 对流换热热阻模型的建立49-53
• 4.2.1 特征数49-50
• 4.2.2 对流换热系数的确定50-53
• 4.2.3 对流换热热阻的确定53
• 4.3 本章小结53-54
• 第五章 基于热网络法的纯电动汽车两档自动变速器传动系统热分析54-72
• 5.1 热网络法概述54
• 5.2 传动系统热网络节点的确定54-56
• 5.3 热网络图的建立56-59
• 5.4 热平衡方程的建立59-65
• 5.5 算法实现及计算结果分析65-68
• 5.6 纯电动汽车传动系统内关键节点的稳态温度测定实验68-71
• 5.6.1 系统温度测定试验台架68-70
• 5.6.2 实验数据分析70-71
• 5.7 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 总结72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间的科研项目及成果情况78

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