纯电动汽车变速箱超越离合器寿命分析与测试
发布时间：2022-01-21 19:14
随着能源短缺、全球变暖等诸多问题,汽车行业开始越来越重视节能减排了,因此纯电动汽车将成为我国新能源汽车发展的主要方向。其中变速箱是汽车传动系统的关键装置,对比传统的单挡变速箱而言,两档变速箱能够明显提高纯电动汽车的经济性和动力性。同时为了满足纯电动汽车能够无动力中断换挡的要求,超越离合器已经被应用到纯电动汽车两档变速箱当中。本文所研究的超越离合器需要搭配某纯电动汽车两档变速箱,所以需要满足此变速箱的使用要求。通过对超越离合器的结构设计、力学性能仿真分析、疲劳寿命和换挡冲击试验测试四个方面对超越离合器进行研究。主要研究内容如下:1.详细介绍了超越离合器的研究背景及意义,国内外对超越离合器的研究现状,以及超越离合器的工作原理。2.对超越离合器结构进行设计,利用CATIA软件建立超越离合器三维模型;使用Hyper Mesh软件对内圈和外圈分别进行网格划分;在此基础上,利用ABAQUS有限元软件,根据超越离合器的倒挡和前进挡两种工况,分别对内圈和外圈进行静力学仿真分析;用过FE-SAFE软件分别对超越离合器的内圈和外圈的疲劳寿命进行仿真分析。分析结果表明,超越离合器的内圈和外圈最大应力都小于许...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
外特性曲线
吉林大学硕士学位论文6ABAQUS对其分别在两种工况下进行静力学仿真分析，之后将静力学仿真结果文件导入FE-SAFE对其疲劳寿命进行仿真分析。在ADAMS中搭建虚拟样机模型，进行动力学仿真，分析其升档和降档过程。最后搭建试验台架对其进行试验测试。本文主要的研究内容如下：1.通过搭载变速箱的参数和纯电动汽车的参数对超越离合器进行结构尺寸设计，通过CATIA软件建立三维模型。然后将超越离合器内圈和外圈实体模型分别导入HyperMesh中进行几何清理和网格划分，检查网格质量满足要求，建立准确的有限元模型。2.对超越离合器进行静力学仿真分析和疲劳寿命仿真分析。分析计算超越离合器分别在倒挡和一档两种危险工况下所受载荷。通过ABAQUS对两种危险工况下超越离合器的刚强度进行仿真计算。然后将其静力学结果文件分别导入到FE-SAFE软件中，在软件中对材料模型进行：S-N曲线和载荷谱信息等的设定输入，最终计算出内圈和外圈的疲劳寿命。3.利用动力学仿真软件ADAMS得到超越离合器动态特性。搭建两档变速箱虚拟样机模型，对其进行动力学仿真，对设计参数的正确性进行了验证；仿真了两档变速箱的升档与降档过程，对仿真结果进行了详细的分析。4.分别对超越离合器进行疲劳寿命与冲击换挡试验。改写现有TCU程序，将TCU作为底层驱动板，搭建控制器。对超越离合器进行加工，并且搭建惯量盘台架对超越离合器进行疲劳寿命实验测试和换挡冲击试验测试。论文总体路线如下图1.3所示：图1.3论文总体路线
第2章滚柱式超越离合器结构设计与有限元建模11心圆弧来代替截取的对数螺旋面的部分，这不仅可以让超越离合器工作可靠，使用寿命高，而且易于加工，降低制造加工成本。综合考虑超越离合器可靠性、使用寿命和制造加工成本，偏心圆弧接触面作为本文外圈的接触面。（2）滚珠受力分析超越离合器滚珠受力分析：当超越离合器内圈作为从动件输出动力，而外圈作为主动件传递扭矩时，滚珠会被楔紧到较小的楔形空间当中，滚珠受力如图2.4所示[34]。BOAFTNBfARARBfBαβωNA图2.4滚柱受力图点B为滚柱与内圈相接触的点，NB为滚柱受到内圈给的压力，fB为滚柱与内圈之间的摩擦力，RB为其合力，方向由B指向A。点A滚柱与外圈相接触的点，NA为滚柱受到外圈的压力，fA为滚柱与外圈之间的摩擦力，RA为其合力，方向由A指向B。忽略不计其中预紧弹簧压力FT。则滚珠的受力平衡条件为：ABABNNRRcosωcosβ===..........................................(2.1)滚珠所受摩擦力为：AAf=Ntanω...................................................(2.2)BBf=Ntanβ...................................................(2.3)在△BOA中，AO=BO=r，则=，即=，=。超越离合器自锁的条件为：滚珠与外圈和内圈之间的最大静摩擦力大于滚珠实际受到的摩擦力，即：
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈汽车变速器故障分析和维修[J]. 刘晶晶. 内燃机与配件. 2019(21)
[2]新能源汽车技术发展的机遇与发展趋向探寻[J]. 胡晓晓. 汽车实用技术. 2019(18)
[3]新能源汽车使用现状及发展趋势[J]. 张慧菊. 中国新技术新产品. 2018(14)
[4]单向超越离合器在汽车中的应用[J]. 张少龙,李泽强,李继锋,李媛媛,王高峰. 汽车工业研究. 2018(06)
[5]面向嵌入式软件开发的UML到Simulink模型转换方法[J]. 郭鹏,李亚晖,孙磊,蔡晓乐. 计算机科学. 2016(02)
[6]基于ABAQUS和FE-SAFE的半刚性基层路面反射裂缝和疲劳寿命的数值分析（英文）[J]. 王飔奇,黄晓明,马涛,祝谭雍,汤涛,刘琬辰. Journal of Southeast University（English Edition）. 2015(04)
[7]变速器加速疲劳试验方法分析[J]. 王铁,赵富强,张瑞亮,王延忠. 汽车工程. 2013(12)
[8]对斜撑超越离合器力学性能的影响分析[J]. 朱楚,朱如鹏,靳广虎. 机械制造与自动化. 2012(05)
[9]楔形超越离合器的力学模型[J]. 林辉. 机械工程师. 2012(05)
[10]外星轮滚柱式超越离合器的设计[J]. 陈怀刚,梁兴江,李慎华,赵圣卿. 轴承. 2012(05)
硕士论文
[1]纯电动汽车变速箱壳体CAE分析及拓扑优化[D]. 彭显昌.吉林大学 2019
[2]纯电动AMT车辆无动力中断换挡控制[D]. 张杰.吉林大学 2019
[3]纯电动汽车变速箱换挡机构的设计与性能分析[D]. 包凯.吉林大学 2017
[4]电动车用无刷直流电机低速特性的研究[D]. 朱姗姗.河北科技大学 2017
[5]基于ABAQUS/FE-SAFE的动力总成橡胶悬置的疲劳性能研究[D]. 王德亮.湖南大学 2017
[6]电动汽车用两挡AMT换挡过程研究及仿真分析[D]. 王建文.重庆大学 2016
[7]纯电动汽车两挡变速器换挡最优控制[D]. 梁琼.吉林大学 2015
[8]航空发动机高速附件传动系统研究和设计[D]. 张再德.南京航空航天大学 2007
本文编号：3600807
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
外特性曲线
吉林大学硕士学位论文6ABAQUS对其分别在两种工况下进行静力学仿真分析，之后将静力学仿真结果文件导入FE-SAFE对其疲劳寿命进行仿真分析。在ADAMS中搭建虚拟样机模型，进行动力学仿真，分析其升档和降档过程。最后搭建试验台架对其进行试验测试。本文主要的研究内容如下：1.通过搭载变速箱的参数和纯电动汽车的参数对超越离合器进行结构尺寸设计，通过CATIA软件建立三维模型。然后将超越离合器内圈和外圈实体模型分别导入HyperMesh中进行几何清理和网格划分，检查网格质量满足要求，建立准确的有限元模型。2.对超越离合器进行静力学仿真分析和疲劳寿命仿真分析。分析计算超越离合器分别在倒挡和一档两种危险工况下所受载荷。通过ABAQUS对两种危险工况下超越离合器的刚强度进行仿真计算。然后将其静力学结果文件分别导入到FE-SAFE软件中，在软件中对材料模型进行：S-N曲线和载荷谱信息等的设定输入，最终计算出内圈和外圈的疲劳寿命。3.利用动力学仿真软件ADAMS得到超越离合器动态特性。搭建两档变速箱虚拟样机模型，对其进行动力学仿真，对设计参数的正确性进行了验证；仿真了两档变速箱的升档与降档过程，对仿真结果进行了详细的分析。4.分别对超越离合器进行疲劳寿命与冲击换挡试验。改写现有TCU程序，将TCU作为底层驱动板，搭建控制器。对超越离合器进行加工，并且搭建惯量盘台架对超越离合器进行疲劳寿命实验测试和换挡冲击试验测试。论文总体路线如下图1.3所示：图1.3论文总体路线
第2章滚柱式超越离合器结构设计与有限元建模11心圆弧来代替截取的对数螺旋面的部分，这不仅可以让超越离合器工作可靠，使用寿命高，而且易于加工，降低制造加工成本。综合考虑超越离合器可靠性、使用寿命和制造加工成本，偏心圆弧接触面作为本文外圈的接触面。（2）滚珠受力分析超越离合器滚珠受力分析：当超越离合器内圈作为从动件输出动力，而外圈作为主动件传递扭矩时，滚珠会被楔紧到较小的楔形空间当中，滚珠受力如图2.4所示[34]。BOAFTNBfARARBfBαβωNA图2.4滚柱受力图点B为滚柱与内圈相接触的点，NB为滚柱受到内圈给的压力，fB为滚柱与内圈之间的摩擦力，RB为其合力，方向由B指向A。点A滚柱与外圈相接触的点，NA为滚柱受到外圈的压力，fA为滚柱与外圈之间的摩擦力，RA为其合力，方向由A指向B。忽略不计其中预紧弹簧压力FT。则滚珠的受力平衡条件为：ABABNNRRcosωcosβ===..........................................(2.1)滚珠所受摩擦力为：AAf=Ntanω...................................................(2.2)BBf=Ntanβ...................................................(2.3)在△BOA中，AO=BO=r，则=，即=，=。超越离合器自锁的条件为：滚珠与外圈和内圈之间的最大静摩擦力大于滚珠实际受到的摩擦力，即：
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈汽车变速器故障分析和维修[J]. 刘晶晶. 内燃机与配件. 2019(21)
[2]新能源汽车技术发展的机遇与发展趋向探寻[J]. 胡晓晓. 汽车实用技术. 2019(18)
[3]新能源汽车使用现状及发展趋势[J]. 张慧菊. 中国新技术新产品. 2018(14)
[4]单向超越离合器在汽车中的应用[J]. 张少龙,李泽强,李继锋,李媛媛,王高峰. 汽车工业研究. 2018(06)
[5]面向嵌入式软件开发的UML到Simulink模型转换方法[J]. 郭鹏,李亚晖,孙磊,蔡晓乐. 计算机科学. 2016(02)
[6]基于ABAQUS和FE-SAFE的半刚性基层路面反射裂缝和疲劳寿命的数值分析（英文）[J]. 王飔奇,黄晓明,马涛,祝谭雍,汤涛,刘琬辰. Journal of Southeast University（English Edition）. 2015(04)
[7]变速器加速疲劳试验方法分析[J]. 王铁,赵富强,张瑞亮,王延忠. 汽车工程. 2013(12)
[8]对斜撑超越离合器力学性能的影响分析[J]. 朱楚,朱如鹏,靳广虎. 机械制造与自动化. 2012(05)
[9]楔形超越离合器的力学模型[J]. 林辉. 机械工程师. 2012(05)
[10]外星轮滚柱式超越离合器的设计[J]. 陈怀刚,梁兴江,李慎华,赵圣卿. 轴承. 2012(05)
硕士论文
[1]纯电动汽车变速箱壳体CAE分析及拓扑优化[D]. 彭显昌.吉林大学 2019
[2]纯电动AMT车辆无动力中断换挡控制[D]. 张杰.吉林大学 2019
[3]纯电动汽车变速箱换挡机构的设计与性能分析[D]. 包凯.吉林大学 2017
[4]电动车用无刷直流电机低速特性的研究[D]. 朱姗姗.河北科技大学 2017
[5]基于ABAQUS/FE-SAFE的动力总成橡胶悬置的疲劳性能研究[D]. 王德亮.湖南大学 2017
[6]电动汽车用两挡AMT换挡过程研究及仿真分析[D]. 王建文.重庆大学 2016
[7]纯电动汽车两挡变速器换挡最优控制[D]. 梁琼.吉林大学 2015
[8]航空发动机高速附件传动系统研究和设计[D]. 张再德.南京航空航天大学 2007
本文编号：3600807
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