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类菱形混合动力电动汽车耦合器的优化设计

作　者: 蒋智庆
导　师: 金秋谈
学　校: 湖南大学
专　业: 车辆工程
关键词: 混合动力电动汽车耦合器类菱形车可靠性有限元
分类号: U469.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着中国经济的快速增长,政府对汽车市场政策逐渐放宽,使汽车消费市场进入一个蓬勃发展阶段,但伴随着能源问题的出现,传统的汽车面临着一些高能耗的问题,解决当务之急的混合动力电动汽车逐渐诞生,也使混合动力电动汽车成为汽车行业的一个焦点。同时中国汽车建立自主的产品开发能力成为我国汽车工业发展的一个重要战略制高点。湖南大学自主研发了类菱形混合动力电动汽车,该车完全采用自主研发,从总布置到动力组成都采用了新的模式,而耦合器是其动力混合的关键,耦合器的可靠性决定了动力混合性能。本文在对混合动力电动汽车的发展状况、基本分类、基本原理进行概述的基础上,对类菱形混合动力电动汽车用到的耦合器进行了研究,主要研究内容如下:(1)对混合动力电动汽车与传统内燃机汽车和纯电动汽车进行了对比研究,总结了混合动力电动汽车的特点;分别对串联式、并联式和混联式混合动力电动汽车的结构形式、驱动形式和特点进行了分析和总结。(2)对所设计的新型动力耦合器的运动学和动力学参数进行了研究,完成了该新型耦合器的基本结构设计,确定了耦合器的结构参数。通过adams软件针对混合动力汽车的常用工况对耦合器进行了仿真验证,通过仿真找到了输出转矩最大的工况点,并将此作为耦合器行星齿轮有限元应力分析的边界条件。(3)对耦合器的主要部件——行星齿轮进行了数字化设计,利用UG软件建立了行星齿轮几何模型,对所设计的新型耦合器的行星齿轮进行了传统强度校核计算。(4)介绍了优化设计、模糊优化设计的基本概念,讨论了模糊优化设计的数学模型和解法以及模糊综合评判,建立了齿轮的模糊优化模型,根据模糊优化理论以体积最小为优化目标对齿轮参数进行了优化设计。(5)利用有限元分析软件ANSYS对轮齿进行应力分析,找出了强度比较弱的位置,分析对耦合器的影响,提出了几种优化方案,比较得出了最优的齿轮优化方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-17
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 混合动力电动汽车耦合器的发展现状  12-14
    1.2.1 国外混合动力电动汽车动力耦合器的研究现状  12
    1.2.2 国内混合动力汽车动力耦合器的研究现状  12-14
  1.3 混合动力电动汽车的发展趋势  14-15
  1.4 课题目的与主要研究内容  15-17
    1.4.1 课题目的  15
    1.4.2 本文主要研究内容  15-17
第2章混合动力电动汽车研究  17-30
  2.1 混合动力电动汽车的特点  17-18
  2.2 混合动力汽车的原理  18-28
  2.3 混合动力电动汽车各种驱动类型的比较分析  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章耦合器的结构设计及动力学分析  30-45
  3.1 动力耦合器的结构功能与设计  30-37
    3.1.1 动力耦合器的功能  30-31
    3.1.2 新型动力耦合器的结构设计  31-34
    3.1.3 耦合器参数的选取  34-36
    3.1.4 耦合器的特点  36-37
  3.2 新型动力耦合器的仿真  37-44
    3.2.1 新型动力耦合器的adams 建模与仿真  37
    3.2.2 adams 建模  37-38
    3.2.3 新型动力耦合器的adams 仿真  38-44
  3.3 本章小结  44-45
第4章耦合器齿轮的数字化设计及强度计算  45-54
  4.1 引言  45
  4.2 齿轮实体模型  45-51
    4.2.1 UG 软件  45-48
    4.2.2 用UG 建立直齿锥齿轮模型  48-51
  4.3 耦合器行星齿轮的强度计算  51-53
    4.3.1 行星齿轮弯曲强度的计算  51-52
    4.3.2 行星齿轮齿面接触强度的计算  52-53
  4.4 本章小结  53-54
第5章耦合器齿轮模糊优化设计  54-69
  5.1 模糊优化设计  54
  5.2 模糊优化设计的相关概念  54-61
    5.2.1 水平截集  54-55
    5.2.2 目标函数、约束条件及设计变量  55-56
    5.2.3 隶属函数  56-57
    5.2.4 模糊优化设计的数学模型及其解法  57-60
    5.2.5 模糊综合评判  60-61
  5.3 模糊优化问题求解的基本思想  61-62
  5.4 齿轮模糊优化模型的建立  62-67
    5.4.1 原始条件及设计要求  62
    5.4.2 确立设计变量和目标函数  62-63
    5.4.3 建立约束条件  63-64
    5.4.4 隶属函数的选择  64-65
    5.4.5 齿轮模糊优化数学模型  65-67
  5.5 求解及结果对比分析  67-68
    5.5.1 优化模型的特殊性及求解思想  67-68
    5.5.2 优化结果对比分析  68
  5.6 本章小结  68-69
第6章基于ANSYS 的轮齿结构设计  69-89
  6.1 有限元概述  69-72
  6.2 ANSYS 软件  72-74
  6.3 有限元分析在本文中的应用  74-75
  6.4 耦合器齿轮有限元模型的建立与求解  75-88
    6.4.1 齿轮实体模型的建立  75-77
    6.4.2 有限元模型的建立  77
    6.4.3 网格划分  77-80
    6.4.4 定义边界条件  80-82
    6.4.5 结果分析  82-83
    6.4.6 轮齿优化  83-88
  6.5 本章小结  88-89
总结及展望  89-91
参考文献  91-95
致谢  95

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