纯电动汽车两挡自动变速器壳体结构分析及改进

【摘要】：随着不可再生资源不断减少、环境污染等问题日益突出，我国汽车工业承受着巨大的节能环保压力，急需对汽车产品结构进行合理化调整，以适应社会可持续发展需求。纯电动汽车具有零排放、低噪声等优点，已成为世界各国的研究热点，是21世纪重要的新型绿色环保交通工具。大力发展新能源汽车，特别是纯电动汽车，对解决我国汽车工业持续发展面临的能源和环保问题具有重大现实意义。 变速器对纯电动汽车的整车性能有重要影响，是车辆行驶时传递动力，控制速度不可缺少的重要部件。变速器壳体是变速器的基础件，起到安装、保护齿轮传动机构的作用。变速器工作过程中，壳体因齿轮啮合传动承受较大载荷。为保证变速器正常工作，壳体结构应具有良好的静动态性能。由于壳体结构较复杂，且受力极不均匀，难以用传统解析法方法对其进行刚强度计算。针对以上难点，提出应用有限元法对壳体进行结构分析。本文以某国产纯电动汽车两挡自动变速器（2AMT）壳体为研究对象，应用有限元分析软件ABAQUS对其进行了静动态分析，并根据分析结果对壳体实施了改进。本文完成的主要工作及成果如下： 1）研究了纯电动汽车2AMT的结构及工作原理。在极限工况下对变速器传动系进行了力学分析，得到了低挡和高挡工况下各齿轮轴所受力的大小和方向。 2）应用三维建模软件CATIA V5R19建立了纯电动汽车2AMT的实体模型，并根据有限元分析的需要对壳体模型进行了合理简化。应用有限元分析软件ABAQUS建立了2AMT壳体的有限元模型，详细阐述了网格划分、材料属性的定义、壳体轴承座载荷施加及位移约束的过程。 3）应用ABAQUS/Standard求解器对2AMT壳体有限元模型进行求解，得到了壳体的应力及位移分布云图，确定了壳体的强度薄弱环节。据此对2AMT壳体进行了改进，结果表明：改进后的壳体强度及刚度得到了较大改善，同时实现了产品的轻量化。基于改进后的壳体模型，生产了2AMT样品，对2AMT样品进行了耐久性试验，试验结果表明，壳体的强度及刚度满足使用要求。 4）分别在自由状态和约束状态下，对2AMT壳体进行模态分析，得到了壳体的前十阶固有频率及振型。经分析计算，在常用车速下，2AMT内部激励不会使壳体发生共振，壳体具有良好的动态性能。 【关键词】：纯电动汽车 两挡自动变速器 壳体 有限元法 强度 刚度 改进 模态分析 耐久性试验
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72;U463.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 课题研究方法12-15
• 1.3 AMT发展现状15-17
• 1.3.1 国外AMT发展现状15-16
• 1.3.2 国内AMT发展现状16-17
• 1.4 文献综述17-18
• 1.5 课题来源及主要研究内容18-20
• 第2章 2AMT传动系力学分析20-29
• 2.1 纯电动汽车2AMT的结构及工作原理20-21
• 2.2 纯电动汽车2AMT传动系受力分析21-28
• 2.2.1 低挡工况传动系受力分析21-25
• 2.2.2 高挡工况传动系受力分析25-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 2AMT壳体有限元模型的建立29-39
• 3.1 2AMT壳体三维模型的建立29-31
• 3.1.1 2AMT壳体实体模型的建立29-30
• 3.1.2 2AMT壳体实体模型的简化30-31
• 3.2 2AMT壳体有限元模型的建立31-38
• 3.2.1 几何模型的导入32
• 3.2.2 定义材料属性32-33
• 3.2.3 网格划分33-35
• 3.2.4 载荷及位移约束35-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第4章 2AMT壳体有限元静力分析及改进39-56
• 4.1 有限元静力学分析基本理论39-42
• 4.1.1 结构离散化39-40
• 4.1.2 单元分析40-41
• 4.1.3 整体分析41-42
• 4.2 壳体强度校核理论42-43
• 4.3 2AMT壳体有限元静力分析43-46
• 4.3.1 静强度分析43-44
• 4.3.2 静刚度分析44-46
• 4.4 壳体结构改进设计46-54
• 4.5 2AMT耐久性试验54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第5章 2AMT壳体模态分析56-67
• 5.1 模态分析方法56-58
• 5.1.1 模态分析概述56-57
• 5.1.2 模态分析理论57-58
• 5.2 2AMT壳体模态分析58-65
• 5.2.1 自由模态计算59-61
• 5.2.2 约束模态计算61-63
• 5.2.3 结果分析63-65
• 5.3 本章小结65-67
• 结论与展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录74

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