混合動(dòng)力汽車動(dòng)力分配器殼體結(jié)構(gòu)改進(jìn)及優(yōu)化

【摘要】：混合動(dòng)力汽車將傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)和電力推進(jìn)系統(tǒng)相結(jié)合，是從傳統(tǒng)汽車發(fā)展到純電動(dòng)汽車的理想過(guò)渡產(chǎn)品。混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車將串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，充分發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)各自的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)整車節(jié)能減排。動(dòng)力分配器是混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力耦合系統(tǒng)的核心部件，通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力車不同工作模式間的轉(zhuǎn)換,其性能直接關(guān)系到整車性能。 豐田公司生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車普銳斯，應(yīng)用行星輪系作為動(dòng)力分配器，在混合動(dòng)力汽車市場(chǎng)取得了巨大的成功。隨著我國(guó)對(duì)混合動(dòng)力汽車研究的深入，對(duì)開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)動(dòng)力分配器的需求日漸強(qiáng)烈。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51075179）的資助和支持下，基于課題組提出的應(yīng)用傳統(tǒng)差速器中錐齒輪行星輪系作為混合動(dòng)力汽車動(dòng)力分配器的研究方向，對(duì)該動(dòng)力分配器殼體在原始設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，并對(duì)改進(jìn)后的殼體進(jìn)行了有限元分析和優(yōu)化。 首先，本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有車輛仿真模型的修改，建立搭載本文所研究動(dòng)力分配器的整車仿真模型。通過(guò)仿真獲得車輛行駛過(guò)程中動(dòng)力分配器錐齒輪行星輪系工況，并基于此工況設(shè)計(jì)行星輪系。對(duì)錐齒輪接觸行為進(jìn)行有限元分析，形成了一套精確可行的錐齒輪建模、劃分網(wǎng)格、接觸有限元分析方法。 其次，在傳統(tǒng)差速器殼體基礎(chǔ)上對(duì)動(dòng)力分配器殼體進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，且充分考慮了殼體周邊部件在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)布局合理性。對(duì)改進(jìn)結(jié)果用有限元方法進(jìn)行了分析，指出保證足夠的剛度對(duì)該殼體的重要性。 再次，用有限元接觸分析對(duì)比理想未修形直齒錐齒輪與齒向修鼓后齒輪對(duì)殼體剛度不足造成的齒輪軸線偏斜角度和齒輪沿軸線退讓距離變化的響應(yīng)，從而確定了動(dòng)力分配器殼體剛度指標(biāo)。 最后，借助CAD-CAE方法進(jìn)行了試驗(yàn)設(shè)計(jì)并獲得試驗(yàn)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，基于試驗(yàn)采樣點(diǎn)建立了殼體質(zhì)量和變形量的代理模型，并基于此模型對(duì)殼體進(jìn)行了優(yōu)化。 【關(guān)鍵詞】：混合動(dòng)力汽車 動(dòng)力分配器 代理模型 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 國(guó)內(nèi)外混合動(dòng)力汽車發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.2 混合動(dòng)力汽車動(dòng)力耦合系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文研究背景和意義13-14
• 1.4 本文主要內(nèi)容14-15
• 第二章 動(dòng)力分配器行星輪系設(shè)計(jì)15-26
• 2.1 動(dòng)力分配器工況仿真分析15-18
• 2.2 動(dòng)力分配器行星輪系設(shè)計(jì)及有限元接觸分析18-25
• 2.2.1 行星錐齒輪設(shè)計(jì)18-19
• 2.2.2 基于精確球面漸開(kāi)線的直齒錐齒輪模型建立19-20
• 2.2.3 直齒錐齒輪網(wǎng)格劃分技術(shù)20-22
• 2.2.4 基于 ABAQUS 的直齒錐齒輪接觸有限元分析22-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 動(dòng)力分配器殼體結(jié)構(gòu)改進(jìn)26-37
• 3.1 動(dòng)力分配器原始方案分析26
• 3.2 動(dòng)力分配器結(jié)構(gòu)改進(jìn)26-33
• 3.2.1 空間布置方案分析27-29
• 3.2.2 改進(jìn)后結(jié)構(gòu)說(shuō)明29-33
• 3.3 動(dòng)力分配器殼體有限元分析33-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 動(dòng)力分配器殼體剛度對(duì)齒輪嚙合影響37-43
• 4.1 直齒錐齒輪齒向載荷分布不均37-38
• 4.2 直齒錐齒輪齒向修鼓38-39
• 4.3 殼體剛度對(duì)齒向載荷分布影響39-42
• 4.3.1 齒輪軸線偏斜對(duì)齒向載荷分布影響39-41
• 4.3.2 齒輪沿軸線退讓對(duì)齒向載荷分布影響41-42
• 4.4 殼體剛度指標(biāo)確定42
• 4.5 本章小結(jié)42-43
• 第五章 基于代理模型的動(dòng)力分配器殼體優(yōu)化43-61
• 5.1 代理模型技術(shù)44-47
• 5.1.1 多項(xiàng)式響應(yīng)面法44-45
• 5.1.2 徑向基函數(shù)法45-47
• 5.1.3 代理模型誤差分析47
• 5.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)47-52
• 5.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法47-49
• 5.2.2 試驗(yàn)指標(biāo)的確定49-52
• 5.2.3 確定試驗(yàn)因素并選取適當(dāng)水平52
• 5.3 差速耦合裝置殼體代理模型構(gòu)建52-56
• 5.3.1 實(shí)施試驗(yàn)設(shè)計(jì)52-53
• 5.3.2 構(gòu)建代理模型53-56
• 5.4 差速耦合裝置殼體優(yōu)化56-60
• 5.4.1 優(yōu)化算法56-58
• 5.4.2 優(yōu)化策略和優(yōu)化結(jié)果分析58-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第六章 結(jié)論與展望61-63
• 6.1 全文總結(jié)61
• 6.2 研究展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 附錄68-70
• 作者簡(jiǎn)介及攻讀碩士學(xué)位期間所取得的科研成果70-71
• 致謝71

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