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电动汽车两档行星式自动变速器的设计与研究
| 论文题名： | 电动汽车两档行星式自动变速器的设计与研究 |
| 关键词： | 纯电动汽车;传动系统;自动变速器;行星齿轮;速比优化 |
| 摘要： | 全球传统燃油车保有量每年持续增长，给人们出行带来方便的同时也给能源、环境、交通等方面带来了严峻的挑战。为了改善全球环境问题、缓解能源危机，世界各国都在积极开展对纯电动汽车关键技术的研究。本文基于某校企合作项目开发一款两档行星齿轮的变速器，尽可能提高整车动力性和续航能力，降低整车对电机性能的要求。首先，简要叙述了纯电动汽车的国内外发展背景、国内外变速器的发展现状，根据所研究车型的基础参数初步确定选定驱动电机的型号，然后针对本次研究车型的特点和成本要求确定了整车的传动系统的设计方案，并初步确定通过两档变速器来提升电动汽车的动力性和经济性，确定了传动系传动比的上下限所满足的条件。 为进一步提升整车性能，对两档行星齿轮变速器各档位传动比进行优化，并以整车动力性和经济性为优化目标，建立优化算法的多目标优化函数。针对遗传算法在优化过程中出现早熟而收敛于局部最优的问题，提出以模拟退火算法调整遗传算法优化过程中的系数，来满足优化迭代结果收敛于整体最优。在MATLAB中编写模拟退火遗传算法优化程序，经过迭代优化最终得到各档位最优传动比。 利用行星齿轮传动的优点设计了行星齿轮式两档变速器，并基于模拟退火遗传算法优化得到的各档位传动比，对行星齿轮变速器各档位的齿轮参数进行了设计计算。为实现变速器的自动换档功能，在变速器结构上设计了蜗轮蜗杆式自动换档机构。在确定变速器参数的基础上建立了变速器的三维模型，确定变速器关键零部件尺寸参数，为进行有限元分析提供参数及模型基础。 在确定变速器结构及参数的基础上，利用ADAMS软件建立变速器的虚拟样机模型，同时基于Matlab/Simulink环境，建立整车纵向动力学、电机、电池、主减速器以及变速器换挡规律模型，将变速器虚拟样机模型与整车模型进行联合仿真，仿真结果表明，所设计变速器及其他零部件参数的选取能够满足整车动力性与经济性指标要求，汽车传动比在优化后经济性能与动力性能均有明显提升。 对行星齿轮变速器关键零部件——行星齿轮、行星架、主减速齿轮进行有限元建模。确定行星齿轮变速器关键零部件加工材料，在赋予零件材料属性后确定有限元分析的边界条件。齿轮工作过程中常常在齿根部位发生破坏，为校核变速器齿轮齿根强度，按照实际工作时电机最大转矩，进行齿根弯曲强度的有限元分析，根据分析结果可知齿轮齿根最大弯曲应力小于材料最大许用应力，满足强度要求。 |
| 作者： | 刘政 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 孙骏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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