39560字硕士毕业论文微型电动汽车自动变速器的研究与仿真分析

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：39560字

论点：变速器,汽车,混合动力

论文概述：

本文所研究的变速器是应用于微型电动汽车的自动变速器。它在结构上与传统变速器相比有着明显的不同。用于电动汽车的机械式变速器都是多轴式的传统机械式变速器，而自动变速器很少被应

论文正文：

第一章引言

1.1电动车发展概述
日本是一个知名的汽车大国，其在国内两家超级汽车公司丰田和本田的市场份额也是众所周知的。然而，由于其土地面积小、资源有限，传统动力汽车的发展不可避免地会受到资源有限的限制。由于上述原因，日本在早年就开始研究和开发电动汽车。作为一种过渡，日本的混合动力汽车技术已经领先于世界。1997年12月，世界上第一辆大规模生产的混合动力汽车普锐斯从日本丰田汽车公司的生产线上下线，并开始在日本市场销售。后来，汽车逐渐进入欧洲和北美市场。迄今为止，普锐斯已被世界上20多个国家接受。相关数据显示，丰田汽车公司在所有电动汽车销售中占有90%的市场份额。根据实际测试，与同类型的油动力车辆相比，普锐斯节省了30%至40%的燃料。继普锐斯混合动力车之后，丰田汽车公司先后推出了两款混合动力车ESTIMA和CROWN。就油耗和性能而言，两款混合动力汽车都比普锐斯更成熟。随后，日本本田汽车公司开发的Insight和Civic混合动力车型也开始投放市场。在中国，尤其是对于思域模型，如果你注意的话，你会发现思域在任何城市的街道上。
美国也是不可否认的汽车强国，但其电动汽车的发展远不如其老对手日本。归根结底，这仍然是由于美国在电动汽车领域的研发力度不够。在美国，整个电动汽车行业甚至还没有形成工业化。只有三大汽车公司小批量生产混合动力汽车，它们的技术尚未完善和成熟。因此，直到现在，日本仍然占据着美国电动汽车市场的1341个席位。近年来，美国似乎已经意识到这一点，对混合动力电动汽车的重视也逐渐增加。美国能源部与三大汽车公司签署合同，共同投资混合动力汽车，加快混合动力汽车的研发步伐。

1.1.2电动汽车在中国的发展
中国是一个能源大国，已经逐渐开始成为一个汽车强国，但其研发能力和技术水平仍远远落后于国际顶级汽车制造商。与其他国家一样，为了节约能源和保护环境，中国正在加紧研发混合动力汽车。随着国家对混合动力电动汽车的不断关注和研发资金的投入，国内混合动力电动汽车已经逐步开始产业化，技术也逐渐走向成熟。经过四年多来来自200多家汽车企业、大学和研究机构的2000多名技术人员的不断努力，中国电动汽车取得了重要进展。越来越多的混合动力车和公共汽车正在进入大城市的街道和小巷。特别是，混合动力公交车已经在北京和武汉等主要城市的公交线上试运行了14万多公里。这表明，国内混合动力汽车的技术水平正逐步从其他主要汽车国家的水平上下降。燃料电池汽车。“十五”期间，国家将其列为12个重大研究项目之一。由于国家的大力支持，燃料电池汽车得到了极大的提高，特别是在燃料利用率、驾驶性能、操纵性能等方面。今年，中国自主研发的燃料电池汽车已经开始进入越来越多的各种能源会议、车展和挑战的展厅，得到了世界各国的广泛认可和赞赏。在2008年北京奥运会上，中国的23辆燃料电池汽车成功行驶了76，000公里。在2010年世博会上，另外196辆车展示了91万公里的令人满意的结果。近日，科技部发言人表示，未来5至10年，燃料电池汽车可能进入商业销售阶段。混合动力电动汽车。目前，中国主要汽车集团正在加大混合动力汽车和纯电动汽车的研发力度。一汽集团开发的HQ3已经进入市场。东风集团的混合动力汽车也已开始完成试运行。长安汽车甚至投资开发电动汽车专用发动机，并得到了相关国家检测机构的认可。其新开发的CV9型号已经下线。奇瑞集团开发的“BSG”混合动力汽车也进入试运行阶段。

第二章传动结构和原理

各种变速器的应用范围因车辆类型和用户需求而异。从传动结构和原理来看，自动传动和手动传动是不同的。下面将详细介绍它们各自的结构和原理。

2.1手动变速器

2.1.1手动变速器的结构
为了改变传动比，通过手动控制换档拨叉来改变变速器齿轮的啮合状态，从而达到变速的目的。这种传输称为手动传输。汽车的驱动方式不同，变速器的外形也不同，但其基本组成和结构基本相同，一般由动力传动机构、变速执行器和减速输出机构三部分组成。作为变速器的核心部分，变速器执行器还负责实现变速器的输出。它主要由三部分组成:变速轴、变速齿轮和拨叉机构。根据传动轴的不同数量，手动变速器可分为双轴式和三轴式。

2.1.2手动变速器原理
为了帮助理解标准变速器的基本原理，本文以图2-1所示的空档的简单双速变速器为例。离合器通过输入轴与发动机相连。输入轴与齿轮成一体，齿轮通过键套在输入轴上。(离合器的功能是连接电源。变速器和发动机之间的连接或断开通过它来控制。当离合器踏板松开时，变速器和发动机直接连接，变速器随着发动机的旋转而旋转。输入轴和与之相连的齿轮的速度与发动机的速度相同。踩下离合器踏板时，变速器与发动机断开。此时，尽管汽车不动，发动机仍在旋转空。如图2-1所示，中间轴本身与它上面的所有齿轮作为一个整体旋转，因为中间轴和它上面的齿轮也作为一个整体连接。输入轴和中间轴通过它们各自的汽笛齿轮直接连接，因此当输入轴旋转时，中间轴也随着输入轴的旋转而旋转。因此，一旦离合器接合，中间轴可以直接从发动机获得动力。

第3章变速器主要部件的参数设计……29-43
3.1行星齿轮系零件的选择原则……29-33
3.2齿轮结构和参数计算……33-41
3.2.1齿轮结构设计……33 [/BR/] 3.2.2齿轮参数设计……33-41 [/BR/] 3.3轴尺寸选择……41-43
第4章变速器的建模、仿真和分析……43-57[/溴/] 4.1微克建模……43-51
4.1.1 UG软件简介……43-44
4.1.2 UG三维建模……44-51
4.2亚当斯运动学仿真分析……51-57
4.2.1亚当斯软件概述……51
4.2.2亚当斯软件动力学仿真……51-57
第5章行星齿轮系关键零件的ANSYS仿真分析……57-67
5.1 ANSYS软件概述……57-58
5.2行星齿轮副齿面接触应力……58-64
5.3轴ANSYS静力学分析……64-67

结论

本文研究的变速器是一种应用于微型电动汽车的自动变速器。它在结构上明显不同于传统的传动方式。电动车辆中使用的机械变速器是多轴传统机械变速器，而自动变速器很少应用于电动车辆。上述变速器由行星齿轮系和同步器组成。它通过手动控制换挡拨叉和换挡同步器的位置来换挡，从而将同步器与不同的单元连接起来，实现不同的输入和输出。因此，该变速器不仅具有手动变速器节能降耗、效率高、可控性好的优点，而且具有结构紧凑、质量集中(行星齿轮系轴结构更紧凑、质量相对集中)和自动变速器控制方便的优点。这也是本文的创新之处。本文根据五菱光荣模型和五菱光荣提供的车辆参数对变速器进行了选择和设计。本文所做的工作总结如下:
(1)为了让大家更方便地了解变速器，在第二章中，详细介绍了变速器，包括其结构、原理、优缺点，并通过第二章后半部分的内容对本文所研究的微型电动汽车自动变速器进行了单独清晰的说明，从而更清楚地展示了本文所研究的变速器与传统变速器的区别。
(2)通过第二章的内容，我们对变速器有了深刻的了解，然后根据五菱荣耀车型给出的车辆参数和电机参数，选择和设计了整个变速器的零部件。设计内容包括所有参数，包括齿数、传动比、中心距离、齿数、模数、压力角、螺旋角、齿宽、轴径和键尺寸，以便更好地匹配电机，使汽车充分发挥其最优越的性能。
(3)根据变速器的上述设计参数，在第4章中利用UG 3D建模软件对整个变速器进行建模。建模内容包括太阳轮、行星轮、齿圈、行星架和同步器，并对整个变速器进行简单建模。UG软件组装完成后，将整个模型导入到ADAMS动力学仿真分析软件中，分别对整个变速器的两个齿轮进行运动学仿真分析，根据仿真分析结果判断整个变速器结构的合理性以及是否有数千个相关零件。
(4)将第四章建模输入轴和齿轮副导入到ANSYS分析软件中，对行星轮系的输入轴和齿轮副的关键部件进行静态分析，分析输入轴的扭转应力和齿轮的接触应力，并将分析结果与实际材料的许用应力进行比较，判断设计部件是否满足强度条件。
总之，通过对整个变速器的设计、建模、运动学仿真和静力学分析，可以为进一步的研发提供初步的理论基础。然而，由于时间和自身能力的限制，以及传输系统本身的复杂性，本文所研究的课题需要进一步完善。在变速器设计、仿真和分析的全过程中，我还发现了本文所研究的变速器的一些固有缺陷，如:本文所研究的双速前进自动变速器，低速档用于爬山或需要低速大扭矩输出，而直接档用于正常行驶。这种传动方式不同于传统的传动方式，结构简单，制造成本低，维护成本低。但与此同时，它也有自己的缺点:首先是效率问题。电机启动时，处于低速运行区域，这意味着电机的效率非常低。因此，当道路堵塞并且需要频繁启动和减速时，电机效率将变低，并且宝贵的电池功率将被浪费。

参考
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