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38900字硕士毕业论文混合动力电动客车机械自动变速器数据优化设计方法研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:38900字
论点:优化,混合动力,汽车
论文概述:

本文研究的是混合动力客车的机械式自动变速器的结构参数。希望能优化传动比参数和结构参数。使整车在保证动力性的前提下,具有更好的经济性。还有就是在保证可靠性的前提下使得变速器

论文正文:

第一章导言

1.1简介
随着社会的快速发展,汽车早已成为人们生活中不可或缺的交通工具。汽车工业的蓬勃发展使其成为能源消耗和环境污染的主体之一。能源是制约现代工业发展的重要因素,环境也是人们日益关注的问题。目前,世界原油价格正在迅速上涨。节能减排已经成为世界各国人民的共识。因此,研究汽车节能技术迫在眉睫。新能源汽车作为传动燃油汽车向纯电动汽车的过渡产品,目前具有较大的潜力和新型,具有初步的市场前景。因此,中国也建议加快新能源汽车的研发,并希望尽快实现工业化[1】。

1.2混合动力汽车概述
通常有两种新能源汽车。一种是使用除汽油和柴油以外的其他类型燃料的车辆,另一种是仍然使用汽油和柴油作为动力源,但具有先进技术、原理和结构的发电厂新结构和技术的车辆[2]。主要有三种不同类型:混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池电动汽车[3,4]。

1。混合动力汽车的定义
本研究的主要对象是混合动力汽车。混合动力电动汽车是指那些使用传统汽油和柴油动力源以及电动机作为动力源的新型汽车。电动机的增加提高了车辆在低怠速下的功率和经济性,符合[5,6]节能减排的大趋势。混合动力电动汽车因其内燃机动力和电力的结合而逐渐被市场所接受,具有传统汽车加油方便、行驶里程长、污染小、效率高的共同优势,并以较小的成本增长获得了可观的经济性和排放,从而成为国内外电动汽车行业发展的焦点[7-16]。

2。混合动力电动汽车的基本原理
混合动力电动汽车的基本原理是使用燃料转换装置(如内燃机)、储能装置和电动机作为混合动力来源。在一系列严格控制策略的控制下,燃料转换装置、储能装置和电动机在驾驶条件下尽可能在高效率和低排放区域工作。在车辆制动的情况下,通过调节发电机或电动机的工作面积来回收部分制动期间产生的能量,从而提高混合动力电动车辆在多种工作条件下运行时的燃料经济性、废气排放和其他使用性能[17-19]。

3。混合动力电动汽车的优势
它不仅具有传统石油燃料汽车的高比能量和高比功率的优势,提高了纯电动汽车的行驶里程,还具有纯电动汽车节能和低排放的特点,显著提高了整车的燃油经济性,实现了两车优势的统一[20]。

1.3机械自动变速器的基本原理
汽车变速器是用来协调发动机转速和车轮转速的传动装置,使发动机能够充分发挥其最佳动力性能。汽车变速器具有不同的传动比,以扩大驱动轮扭矩和车轮转速的工作范围,使车辆在不同的工况下可以获得不同的牵引力和速度,发动机在不同的传动比下可以高性能运行。变速箱有倒档,使车辆能够向后行驶,而不改变发动机的旋转方向。变速器的空档可暂时中断动力变速器,使发动机起动和怠速,并便于变速器换档[21-23]。机械自动变速器(AMT)是一种新型变速器[24],它在传统齿轮变速器的机械结构上增加了电子控制单元(ECU),实现电控换挡。

第2章优化设计理论

2.1优化设计概述
优化设计是基于电子计算机技术广泛应用的现代设计方法。这种方法的基本操作工具是计算机。基于优化原理和方法,它是一种先进的设计技术,在各种方案中寻找最佳设计参数集,以达到最佳目标。优化设计的思想可以应用于许多领域,不仅仅是工程领域。随着科学技术的发展和进步,优化设计已经并正在发挥越来越重要的作用。国民经济的快速发展和科学技术的进步也促进了优化设计应用的发展。优化设计是一种重要的科学设计方法,可以大大提高设计效率。最后,通过优化设计获得了一组优化设计参数,该组参数是[38]的最优解。最佳设计为获得最佳设计方案提供了有效的工具和方法[39]。目前,优化设计已经广泛应用于各种设计领域[40】。优化设计过程是对设计主题的分析、数学模型的建立、优化方法的选择和计算机的使用。计算机技术在优化设计中的应用具有以下特点:由于其优化设计思想,有必要建立一个优化的数学模型来正确反映实践中面临的设计问题。利用优化方法的设计方法,方案参数的调整会沿着方案使用的更好方向自动进行,从而方便地选择最优方案,这也是指导我们在接下来的第三章中优化传动比参数的思路。设计的一般过程是首先确定约束条件和目标函数的数学模型。设计使用计算机,由于计算机的计算速度快,分析和计算计划的时间很短,因此可以从大量计划中快速选择“最佳计划”。特别是在机械设计领域,受到高度尊重。因此,这种设计方法是一个巨大的变化。它能最好地解决许多更复杂的问题。此外,它可以提高设计效率,从而缩短设计周期。它还可以为设计者提供大量的设计分析数据。有助于检验设计结果,取得显著的经济效益。它还可以提高工业产品的设计质量和效率[41]。

第三章混合动力客车模型的建立......17
3.1巡航软件建模基础......17
3.2 AMT混合动力客车理论模型.......31
3.3车辆型号和主要参数........31
3.4传动比参数的优化......33
3.5车辆性能比较......37
3.6本章摘要........42
第4章变速器档位参数的优化....43
4.1目标函数....43
4.2优化变量的选择......44
4.3制约因素....46
4.4优化主程序....53
4.5优化结果....54
4.6本章摘要....54
第5章论文摘要和展望.......57
5.1文件摘要....57
5.2纸张展望....57

结论

本文确定了混合动力城市客车AMT参数优化的研究思路。介绍了国内外机械自动变速器和混合动力城市客车的发展现状。研究了优化设计理论、数学模型和算法,确定了总体优化思路。选择CRUISE软件进行经济和动态分析,使用MATLAB优化工具箱进行优化。以fmincon函数为优化主函数,计算约束非线性函数的最小值,并对函数、数学模型和算法进行了详细研究。学习使用MATLAB优化工具箱。分析CRUISE软件并详细解释每个模块。这为仿真模型的建立奠定了基础。根据混合动力城市客车的特殊性和机械自动变速器的特殊性,选择了相应的模块。
使用CRUISE,可以建立一个仿真模型来描述具有机械自动变速器的混合动力电动客车的车辆系统。此外,CRUISE的内置矩阵运算优化模型用于优化传动比。多次设置初始值、最终值和步长,并将传动比设置为矩阵计算的唯一优化变量。计算结果的比较表明,在最佳传动比下,它具有最佳的经济性,能够满足动态性能的要求,并有一定的改善。将所建立的模型应用于混合动力客车的动力性和经济性仿真分析。获得了最大爬坡能力、最大速度、连续加速换挡时间以及各档加速度与速度的对比关系。最后,建立了优化算法函数模型,建立了以最小齿轮系体积为优化目标的目标函数数学模型。考虑中间轴的轴向力、重合度、模数和齿宽等因素,建立了考虑可靠性的设计变量和约束条件。通过以fmincon函数为优化主函数的MATLAB编程,编程调试目标函数和约束条件程序,对齿轮参数进行优化计算,最终得到一套相对合理的传动齿轮系统参数。最后,将齿轮系体积轻量化优化结果进行对比,验证优化思路和方法的正确性和可行性。

参考
[1]王伟。并联混合动力汽车驱动电机的调节和匹配[。吉林大学,2007。
[2]孙逢春陈清泉。现代电动汽车技术[。北京:北京理工大学出版社,2002。
[3]俞志胜夏群生。汽车理论[。北京:机械工业出版社。2006.
[4]何亮。AMT并联混合动力电动客车动力系统的控制与仿真。成都:西南交通大学硕士论文,2012年
[5]广树一茂。K. Eitaro。http://sblunwen.com/jxzylw/混合动力汽车储能用飞轮恒压液压系统的研究。美国汽车工程师学会文件第2004-01-3064号。
[6]陈艳丽·张袁坤。基于极限环的液压混合动力汽车特性分析[[]。中国科技科学,2012,55。[/比尔/] [7]舒宏。并联混合动力汽车能源管理初探[。重庆大学,2008。
[8]旱地健康。谭光波。混合动力汽车的动力输出装置[。[丰田汽车有限公司/BR/] [9]石广魁。研究丰田混合动力系统的应用顾问[。汽车技术,2003,第9期。
[10]俞陶勇。混合动力汽车的优化设计和控制。吉林大学博士论文,2010年。