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混合动力汽车动力分配器壳体结构改进及优化

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 16:47:10
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混合动力汽车动力分配器壳体结构改进及优化【摘要】:混合动力汽车将传统内燃机和电力推进系统相结合,是从传统汽车发展到纯电动汽车的理想过渡产品。混联式混合动力汽车将串联式和并联式的优点

【摘要】:混合动力汽车将传统内燃机和电力推进系统相结合,是从传统汽车发展到纯电动汽车的理想过渡产品。混联式混合动力汽车将串联式和并联式的优点相结合,充分发挥了发动机和电动机各自的优势,实现整车节能减排。动力分配器是混联式混合动力汽车动力耦合系统的核心部件,通过它可以实现混合动力车不同工作模式间的转换,其性能直接关系到整车性能。 丰田公司生产的混合动力汽车普锐斯,应用行星轮系作为动力分配器,在混合动力汽车市场取得了巨大的成功。随着我国对混合动力汽车研究的深入,对开发具有自主知识产权动力分配器的需求日渐强烈。本文在国家自然科学基金项目(51075179)的资助和支持下,基于课题组提出的应用传统差速器中锥齿轮行星轮系作为混合动力汽车动力分配器的研究方向,对该动力分配器壳体在原始设计方案的基础上进行了改进设计,并对改进后的壳体进行了有限元分析和优化。 首先,本文通过对现有车辆仿真模型的修改,建立搭载本文所研究动力分配器的整车仿真模型。通过仿真获得车辆行驶过程中动力分配器锥齿轮行星轮系工况,并基于此工况设计行星轮系。对锥齿轮接触行为进行有限元分析,形成了一套精确可行的锥齿轮建模、划分网格、接触有限元分析方法。 其次,在传统差速器壳体基础上对动力分配器壳体进行了改进设计,且充分考虑了壳体周边部件在发动机舱内布局合理性。对改进结果用有限元方法进行了分析,指出保证足够的刚度对该壳体的重要性。 再次,用有限元接触分析对比理想未修形直齿锥齿轮与齿向修鼓后齿轮对壳体刚度不足造成的齿轮轴线偏斜角度和齿轮沿轴线退让距离变化的响应,从而确定了动力分配器壳体刚度指标。 最后,借助CAD-CAE方法进行了试验设计并获得试验采样点数据,基于试验采样点建立了壳体质量和变形量的代理模型,并基于此模型对壳体进行了优化。 【关键词】:混合动力汽车 动力分配器 代理模型 优化
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U469.72
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-9
  • 第一章 绪论9-15
  • 1.1 国内外混合动力汽车发展现状9-11
  • 1.2 混合动力汽车动力耦合系统研究现状11-13
  • 1.3 本文研究背景和意义13-14
  • 1.4 本文主要内容14-15
  • 第二章 动力分配器行星轮系设计15-26
  • 2.1 动力分配器工况仿真分析15-18
  • 2.2 动力分配器行星轮系设计及有限元接触分析18-25
  • 2.2.1 行星锥齿轮设计18-19
  • 2.2.2 基于精确球面渐开线的直齿锥齿轮模型建立19-20
  • 2.2.3 直齿锥齿轮网格划分技术20-22
  • 2.2.4 基于 ABAQUS 的直齿锥齿轮接触有限元分析22-25
  • 2.3 本章小结25-26
  • 第三章 动力分配器壳体结构改进26-37
  • 3.1 动力分配器原始方案分析26
  • 3.2 动力分配器结构改进26-33
  • 3.2.1 空间布置方案分析27-29
  • 3.2.2 改进后结构说明29-33
  • 3.3 动力分配器壳体有限元分析33-36
  • 3.4 本章小结36-37
  • 第四章 动力分配器壳体刚度对齿轮啮合影响37-43
  • 4.1 直齿锥齿轮齿向载荷分布不均37-38
  • 4.2 直齿锥齿轮齿向修鼓38-39
  • 4.3 壳体刚度对齿向载荷分布影响39-42
  • 4.3.1 齿轮轴线偏斜对齿向载荷分布影响39-41
  • 4.3.2 齿轮沿轴线退让对齿向载荷分布影响41-42
  • 4.4 壳体刚度指标确定42
  • 4.5 本章小结42-43
  • 第五章 基于代理模型的动力分配器壳体优化43-61
  • 5.1 代理模型技术44-47
  • 5.1.1 多项式响应面法44-45
  • 5.1.2 径向基函数法45-47
  • 5.1.3 代理模型误差分析47
  • 5.2 试验设计47-52
  • 5.2.1 试验设计方法47-49
  • 5.2.2 试验指标的确定49-52
  • 5.2.3 确定试验因素并选取适当水平52
  • 5.3 差速耦合装置壳体代理模型构建52-56
  • 5.3.1 实施试验设计52-53
  • 5.3.2 构建代理模型53-56
  • 5.4 差速耦合装置壳体优化56-60
  • 5.4.1 优化算法56-58
  • 5.4.2 优化策略和优化结果分析58-60
  • 5.5 本章小结60-61
  • 第六章 结论与展望61-63
  • 6.1 全文总结61
  • 6.2 研究展望61-63
  • 参考文献63-68
  • 附录68-70
  • 作者简介及攻读硕士学位期间所取得的科研成果70-71
  • 致谢71


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