插电式混合动力汽车动力耦合机构设计与分析

发布时间：2020-08-13 06:57

【摘要】：动力耦合机构是插电式混合动力汽车关键部件之一,其构型设计越来越受到国内外研究学者的关注。行星齿轮机构具有两个自由度,能够耦合发动机和电机的转速与转矩,因此逐渐被应用于动力耦合机构构型设计。本文以国家新能源汽车产业技术创新工程项目为依托,设计了一种单电机单行星排动力耦合机构,并对其进行有限元和动力学仿真分析研究。主要研究内容如下:首先,分析比较了动力耦合机构三种功率分配方式的优缺点,在此分析基础上,本文设计了一种输入功率分配方式的动力耦合机构,通过离合器和制动器的控制,能够实现十种工作模式,并能够满足插电式混合动力汽车工作所需模式。同时基于杠杆法等效原理,分析动力耦合机构的各工作模式。其次,基于插电式混合动力汽车整车参数和性能指标进行整车主要动力部件选型与参数匹配,同时在此基础上进行了动力耦合机构的参数设计,确定了动力耦合机构各构件的主要参数,并运用CATIA软件建立动力耦合机构的三维模型。最后,根据已建立的动力耦合机构三维模型,基于HyperWorks软件进行动力耦合机有限元分析。通过静力分析,得到动力耦合机构最大齿根弯曲应力小于许用弯曲应力,结果表明该动力耦合机构满足工作使用要求。通过模态分析,获得动力耦合机构前十阶模态频率,仿真结果表明该动力耦合机构能够避免与外部激振频率发生共振破坏。同时基于Adams软件分析动力耦合机构的动力学特性,结果表明该动力耦合机构速度满足运动关系要求,其啮合力呈现周期性变化特性。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.7
【图文】：

能源危机,燃油车,气候变暖,石油

随着全球经济和科技的不断快速发展，气候变暖和能源危机已经成为当今社会需要解决的两大难题。气候变暖的主要因素为温室气体二氧化碳大量排放；而石油以及其他自然资源作为一种不可再生能源，因此有必要寻找未来可替代能源以应对能源危机。传统燃油车不仅消耗大量的石油而加剧能源危机，而且排放出一氧化碳、氮氧化物、硫化物、未燃碳氢化合物、颗粒物等造成空气污染[1]。对此多国已经宣布禁售燃油汽车时间表来应对上述两大难题，同时各大车企也逐步加大对新能源汽车的研发来代替传统燃油车[2]。新能源汽车主要指运用非传统可再生燃料作为动力来源，并综合汽车整车控制和电驱动方面的新技术来开发出具有耗能低、排放污染小等优点的汽车。新能源汽车大致可分为：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车、太阳能电池汽车以及其他类型汽车等[3]。因此加大研究和推广新能源汽车是应对当今社会两大难题的首要举措。我国已经成为世界上第一大汽车产销国，在今后的一段时期我国汽车产量还将继续保持增长，由此我国将面临能源和环境所带来更为严峻的挑战[4]。为应对上述挑战，我国也逐步加快推进新能源汽车产业化进程。图 1.1 为我国新能源汽车发展历程。

混合动力汽车,串联式,发动机

图 1.2 串联式插电式混合动力汽车结构简图Fig 1.2 Schematic structure of series PHEV并联式插电式混合动力汽车联式插电式混合动力汽车其工作方式为发动机和电机共同提供汽车工，二者动力通过转矩耦合装置进行耦合。发动机提供主要动力，电机力用于汽车加速或爬坡工况下。其结构简图如图 1.3 所示。其主要优于平衡发动机转速使其工作在最佳燃油区域，同时电机能够将多余的电能储存起来。其主要缺点为发动机与驱动轮之间还存在机械连接，一直工作在最佳燃油区域[10]。

混合动力汽车,并联式,发动机

【参考文献】