电动轮轮边减速器的优化设计研究及有限元分析

发布时间：2019-10-12 03:57

【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。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH132.46

【参考文献】

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本文编号：2547874