混合动力电动汽车动力合成与切换装置的速比与动力匹配规律研究

【摘要】： 混合电动汽车(HEV)作为目前汽车领域能缓解能源紧张压力和减少污染的最可行的手段，已经成为现在世界汽车领域研究的热点。混合电动汽车在由传统燃料汽车向燃料电池汽车的转变过程中扮演着承上启下的角色。动力合成与切换装置作为混合电动汽车的重要部分，它是用在混合动力电动汽车上面用来实现能量的整和与分配的机械装置，混合动力汽车有至少两个动力源，一般混合动力电动汽车有一个发动机和一个电动机来提供动力，本文研究装置主要是为了实现在两个动力源同时工作时，动力耦合与分配的问题。本文研究的动力合成与切换装置的核心是一套行星齿轮系统，它能实现不同输入转速和动力的合成，有可靠的能量分流，能量流方向的变更而且结构紧凑，方便控制，而且有效，可靠，它与传统的动力传动技术紧密结合，能支持多种工作模式。以行星齿轮机构的动力耦合能实现复杂的工作条件需求，因此将会是今后研究和发展的重点。 本文结合理论模型，进行结构尺寸的优化计算，取得最佳模型尺寸结构参数；同时以UG软件为平台，搭建动力合成与切换装置的模型；通UG，ADAMS进行运动学和动力学仿真分析；对动力合成与切换装置在不同工况下输入输出的速比和动力匹配关系进行研究。 通过对动力合成与切换装置速比与动力匹配规律的研究，本文认识到了匹配的本质是优化问题，本文所提出的匹配类别中，尽管已有产品妥善解决，但从优化角度全面地去寻找更好的设计结果，也有较大潜力，值得深化研究和应用。有很多匹配类别的内容中，可以建立数学模型，但有些内容难于建立，需要考虑经验试验和借鉴案例去寻找满意解；此外，最优解往往是理想的结果，实际应用可能结构上不易实现，有时次优解会更好。也认识到，分系统的最优化不一定是整个系统的最优化，要保证主要的可以适当牺牲次要指标来协调。系统匹配优化有其不可替代的策略，但在设计中，若与有限元仿真乃至虚拟技术等结合，能更好的发挥设计技术的集成优势。 【关键词】：HEV 动力合成与切换 行星齿轮 UG ADAMS 动力匹配 速比
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 引言8
• 1.2 动力合成与切换系统简介8-9
• 1.2.1 机构特点9
• 1.3 核心机构简介9-13
• 1.3.1 行星齿轮技术现状和展望11-13
• 1.4 本课题研究的目的13
• 1.5 研究内容13-15
• 第二章 动力耦合与匹配15-22
• 2.1 动力合成与切换的现状15-16
• 2.2 行星齿轮机构对HEV传动效率的影响16-17
• 2.3 耦合与匹配的概念的提出17-18
• 2.4 系统匹配的基本内容18-19
• 2.4.1 与结构布置有关的匹配18
• 2.4.2 与性能有关的匹配18
• 2.4.3 与控制有关的匹配18-19
• 2.4.4 与强度,刚度有关的匹配19
• 2.5 匹配的基本理论和方法19-20
• 2.5.1 系统分解19
• 2.5.2 匹配方法19-20
• 2.6 匹配设计的流程20
• 2.7 一般结论20-22
• 第三章 优化计算22-36
• 3.1 基本理论模型22-24
• 3.2 动力合成与切换装置动力和速比参数24
• 3.3 齿轮传动设计24-31
• 3.3.1 目标函数的确立24-25
• 3.3.2 齿轮参数确定以及约束条件的约定25-26
• 3.3.3 行星齿轮传动系统中的配齿计算26-27
• 3.3.4 齿轮许用应力27-29
• 3.3.5 行星齿轮传动的强度计算29-31
• 3.4 齿轮模型尺寸参数的确定31-32
• 3.5 齿轮轴尺寸的确定32-36
• 3.5.1 齿轮轴的尺寸计算32-36
• 3.5.1.1 材料选择的条件32-33
• 3.5.1.2 轴的结构设计33
• 3.5.1.3 轴的强度校核33-36
• 第四章 基于UG的建模与速比的仿真分析36-42
• 4.1 UG简介36-37
• 4.2 UG模型的建立与装配37-38
• 4.3 基于UG的运动学仿真38-42
• 4.3.1 确定运动仿真分析方案38
• 4.3.2 定义运动仿真分析的连杆和标记点38
• 4.3.3 定义旋转副和齿轮副38-39
• 4.3.4 动力合成与切换装置的运动仿真分析39
• 4.3.5 电机为主要动力源发动机参与工作时的仿真39-40
• 4.3.6 发动机为主动力源电机减速至退出工作时的仿真40-42
• 第五章 基于ADAMS仿真的动力匹配规律的分析42-54
• 5.1 ADAMS简介42
• 5.2 ADAMS模块简介42-47
• 5.2.1 ADAMS与虚拟样机技术44-45
• 5.2.2 ADAMS的理论基础45
• 5.2.3 ADAMS软件的基本算法45-47
• 5.3UG和ADAMS之间的数模转化47-49
• 5.4ADAMS的动力学分析49-54
• 第六章 结论和展望54-55
• 参考文献55-57
• 致谢57

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