纯电动汽车无离合器机械式自动变速器的研究

【摘要】：当前电动汽车上普遍使用固定速比减速器，该传动方式结构简单，但是对驱动电机性能提出了较高要求，增加了整车生产成本。本论文针对电动汽车用多档变速箱进行了研究，开发了无离合器机械式自动变速器（CLAMT）。主要研究内容和创新点为： 1、针对某款纯电动轿车的无离合器机械式自动变速器（CLAMT）进行系统分析，阐述了其工作原理，并进行了总体方案设计。 2、为了更好的将CLAMT与传动系统匹配，制定了电动汽车传动系统方案。根据整车参数与性能要求，进行了驱动电机、动力电池选型，确定了CLAMT档位参数和各档传动比。据此，对CLAMT的本体和换挡机构进行了选型和参数设计，并进行了强度、刚度校核。 3、利用CRUISE软件对配备有所设计CLAMT的整车进行了动力性、操控性和经济性仿真，验证了传动系统设计的合理性。 4、使用ADAMS软件验证CLAMT的合理性。在SolidWorks和ADAMS软件建立了CLAMT虚拟样机模型，并对其进行运动学和动力学分析，验证了变速器设计的合理性。 5、对换挡过程中同步阶段的换挡品质进行了研究。建立了CLAMT换挡过程的动力学模型，对换挡同步阶段换挡品质的影响因素进行了分析；对换挡力和电机调速精度对同步阶段换挡品质的影响规律进行了研究。对安装在样车上的CLAMT进行了台架实验，验证了CLAMT机构设计的合理性。 实验和仿真结果表明：所设计开发的无离合器机械式自动变速器（CLAMT）系统性能稳定，换挡性能良好，具有一定的设计参考和推广应用价值。 【关键词】：电动汽车 CLAMT 传动系统 换挡品质
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72;U463.212
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景与意义9-10
• 1.2 电动汽车发展概况10-12
• 1.2.1 国外电动汽车发展概况10-11
• 1.2.2 国内电动汽车发展概况11-12
• 1.3 电动汽车使用的 AMT 研究概况12-14
• 1.3.1 AMT 的发展概况12-14
• 1.3.2 电动汽车 AMT 的研究概况14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第2章 CLAMT 的组成及工作原理16-21
• 2.1 CLAMT 的总体设计方案16-17
• 2.1.1 变速器的主要功能16
• 2.1.2 电动汽车保留离合器与否的分析16-17
• 2.2 CLAMT 的组成及工作原理17-19
• 2.3 CLAMT 换挡的原理19-20
• 2.3.1 驱动电机的输出模式19-20
• 2.3.2 换挡过程的电机的调速控制20
• 2.4 CLAMT 的优势20-21
• 第3章 驱动系统选型与 CLAMT 传动比的确定21-29
• 3.1 整车传动系统传递路径的确定21
• 3.2 整车参数及性能要求21-22
• 3.3 驱动电机参数设计22-25
• 3.3.1 驱动电机功率的选择22-24
• 3.3.2 驱动电机转速的选择24
• 3.3.3 驱动电机转矩的选择24-25
• 3.4 传动系统传动比设计25
• 3.5 动力电池参数设计25-26
• 3.5.1 电池组电压的确定25-26
• 3.5.2 锂离子电池组容量26
• 3.6 课题计算实例26-28
• 3.7 变速器档位数的确定28-29
• 第4章 搭载 CLAMT 的纯电动汽车性能仿真与结果分析29-40
• 4.1 仿真软件 CRUISE 简介29
• 4.2 整车仿真模型的搭建29-35
• 4.2.1 整车模块30-31
• 4.2.2 电机模块31-32
• 4.2.3 电池模块32-33
• 4.2.4 主减速器模块33-34
• 4.2.5 车轮模块34
• 4.2.6 制动器模块34-35
• 4.2.7 Cockpit 模块35
• 4.3 计算任务的设定35-37
• 4.3.1 计算任务35-36
• 4.3.2 道路模型36
• 4.3.3 行驶工况模型36-37
• 4.4 仿真及结果分析37-40
• 4.4.1 动力性仿真结果37-38
• 4.4.2 工况行驶仿真结果38-40
• 第5章 CLAMT 变速器的设计与仿真40-52
• 5.1 变速器本体设计40-45
• 5.1.1 变速器传动结构方案确定40-41
• 5.1.2 中心距的初选41
• 5.1.3 齿轮形式和材料41
• 5.1.4 齿轮主要参数的设计41-42
• 5.1.5 各挡齿轮齿数的分配42-43
• 5.1.6 齿轮轮齿强度计算方法43-45
• 5.2 变速器轴的设计45-47
• 5.2.1 初选轴的尺寸45
• 5.2.2 轴的受力计算45-46
• 5.2.3 轴的强度和刚度计算46-47
• 5.3 变速器换挡机构的设计47-52
• 5.3.1 变速器换挡机构的类型47-48
• 5.3.2 CLAMT 换挡机构的作用和要求48
• 5.3.3 CLAMT 的电控电动换挡机构方案设计48-49
• 5.3.4 CLAMT 电控电动换挡机构的参数设计49-52
• 第6章 变速器的运动学与动力学仿真分析52-62
• 6.1 变速器三维模型的建立52-53
• 6.2 斜齿轮接触刚度分析53-56
• 6.2.1 ADAMS 接触理论53
• 6.2.2 啮合齿轮接触的接触刚度53-56
• 6.3 ADAMS 模型的建立56
• 6.4 运动学仿真分析56-57
• 6.5 动力学仿真分析57-59
• 6.6 仿真结果分析59-62
• 第7章 CLAMT 换挡品质的研究62-77
• 7.1 变速器换挡过程分析62-64
• 7.1.1 CLAMT 换挡过程的动力学模型的建立62-63
• 7.1.2 换挡过程动力学分析63-64
• 7.2 变速器换挡品质的定义与影响因素64-67
• 7.2.1 冲击度64-66
• 7.2.2 滑磨功66-67
• 7.2.3 换挡时间67
• 7.3 同步阶段换挡品质的研究67-71
• 7.3.1 同步器的结构与工作原理67-69
• 7.3.2 同步阶段数学模型的建立69-70
• 7.3.3 同步阶段换挡品质的影响因素70-71
• 7.4 同步器同步过程仿真71-74
• 7.4.1 同步器仿真模型建立71-72
• 7.4.2 换挡力对换挡品质的影响72-74
• 7.5 换挡性能测试74-77
• 第8章 总结与展望77-79
• 8.1 全文总结77-78
• 8.2 后续工作展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 攻读学位期间的研究成果83

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