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电动轮轮边减速器的优化设计研究及有限元分析
| 论文题名： | 电动轮轮边减速器的优化设计研究及有限元分析 |
| 关键词： | 电动轮;轮边减速器;优化设计;有限元模型 |
| 摘要： | 轮边减速型电动轮是一种新型车辆驱动技术，具有传动效率高、成本低等优点，在电动汽车领域中呈现出了很好的应用前景。汽车对电动轮结构尺寸的要求有限，这同时也对电动机的功率密度提出了一定的要求，在一定程度上限制了其发展。采用结构紧凑的轮边减速器可以在较大程度上提高电动轮整体性能，对促进电动轮驱动技术的发展有重要的意义。 论文以减速器径向尺寸和轴向尺寸最小为优化目标展开研究。综述了电动轮驱动技术的发展概况和趋势，根据当前电动汽车及电动轮驱动技术的发展情况，研究了适用于电动轮的轮边减速器类型，并分析了电动轮对NGW行星齿轮减速器的结构要求。介绍了机械优化设计和接触问题有限元法的基本概念、原理和算法。建立了轮边减速器优化设计的数学模型，结合行星齿轮的结构特点和运动特点，以分支定界算法为基本思想，引用定轴线齿轮传动的计算公式，构造了轮边减速器的专用优化算法。研究了优化设计流程，并基于M语言编制了相应的优化设计程序，在Matlab平台上开发出优化设计软件。结合算例对优化设计软件进行了分析和验证，取得了较好的优化结果。多组的分析数据表明，经过优化设计的电动轮轮边减速器，其中心距可以减少18％～26％，轴向尺寸可减少30％以上，在较大程度上减小了轮边减速器的结构尺寸。与以往将离散变量视为连续变量的优化方法相比，该优化设计算法和步骤避免了由于圆整设计变量而带来的问题，更加适合于包含混合变量的齿轮优化设计问题。 论文还采用有限元仿真分析的方法进一步验证了优化算法和程序，基于接触问题有限元理论，应用三维建模软件对多组优化设计数据进行参数化建模，采用ANSYS有限元分析软件对齿轮接触应力和弯曲应力进行了仿真分析和计算。分析结果表明，经过优化的齿轮参数可以满足电动轮的工作要求。 |
| 作者： | 李洋 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 刘鸣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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