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Hy-Vo齿形链传动系统动力学分析及结构拓扑优化设计
| 论文题名： | Hy-Vo齿形链传动系统动力学分析及结构拓扑优化设计 |
| 关键词： | 混合动力汽车;Hy-Vo齿形链;传动系统;动态特性;应力变化;疲劳寿命;轻量化设计 |
| 摘要： | Hy-Vo齿形链因具有变节距特性，能够减少多边形效应，减小冲击和振动、降低噪声、减轻磨损等优点而被广泛应用在汽车传动领域。然而作为一种高端传动产品，其设计开发技术长期被国外发达国家所垄断。目前，国内关于齿形链传动系统设计分析及结构优化方面研究很少，尚不具备齿形链传动系统正向主动开发与结构轻量化设计的能力，使得Hy-Vo齿形链传动系统自主品牌的发展受到严重阻碍，导致了国产混动系统、变速器、分动箱使用的Hy-Vo齿形链传动系统陷入长期依赖国外进口的被动局面。 为了满足混合动力汽车传动用Hy-Vo齿形链传动系统传动性能和可靠性寿命的设计要求，论文结合产学研合作项目，在详细介绍齿形链研究现状的基础上，提出了Hy-Vo齿形链传动系统各部分设计计算方法，分析了系统的动态特性、应力变化及疲劳寿命，利用有限元静力学分析及拓扑优化理论实现了Hy-Vo齿形链传动系统结构的轻量化设计，最后通过对比分析验证了轻量化设计的可行性。 论文提出了Hy-Vo齿形链传动系统具体参数的设计方法，完成了系统动力学建模及仿真分析。根据仿真结果，从系统运行轨迹、链节角速度波动情况及瞬时传动比误差方面分析了系统运行的稳定性，从链条张力、链板与链轮啮合冲击方面分析了系统传动中的受力情况。分析结果表明，本文所设计的Hy-Vo齿形链传动系统能够满足设计要求。 论文阐述了多柔性体动力学相关理论，利用刚柔耦合分析，研究了柔性链板和柔性销轴在啮合过程中的接触力及应力变化规律，合理预测了链板及销轴的疲劳寿命。结果表明，链板和销轴能够满足强度和耐久性设计要求。 论文从节能减排、降耗增效的角度，结合有限元分析和结构拓扑优化理论，对链板和导板进行静力学分析并建立了拓扑优化的数学模型，完成了链板和导板的优化设计，使得系统结构减重了11.58%，实现了轻量化设计。最后对比分析优化前后系统的动态特性、应力及疲劳寿命变化规律。研究发现，轻量化的Hy-Vo齿形链传动系统不仅有更好的传动性能和更高的传动效率，而且满足强度和可靠性寿命要求，验证了本文的Hy-Vo齿形链传动系统结构轻量化设计的可行性。 论文的研究成果为混合动力汽车传动用Hy-Vo齿形链传动系统的动力学特性分析、性能评估以及轻量化设计提供了一种有效可靠的研究方法，对打破国外技术垄断，填补国内在该领域技术空白，实现Hy-Vo齿形链传动系统进一步完全国产化具有重要的指导意义。 |
| 作者： | 王天瑞 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 冯增铭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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