并联混合动力汽车用行星齿轮机构的研究

【摘要】： 本文以并联混合动力汽车(PHEV)用单、双排行星齿轮机构为主要研究对象,进行了运动学、动力学性能以及车辆主要动力部件选型的深入研究,并对其稳态和动态性能进行了仿真分析,为PHEV最佳结构方案的确定和控制策略的制定及完善提供了有价值的理论依据与方法指导。 本文首先分析了PHEV用行星齿轮机构的结构特点,从单排行星齿轮机构两自由度的特性出发,提出了三个基本构件与双动力源的六种连接方式以及PHEV多种工作模式,并介绍了键合图理论在行星齿轮传动系统中的应用,为进一步利用该理论建模分析奠定了基础。 通过对PHEV用单、双排行星齿轮机构的传动比、功率流图、传动效率以及稳定运行工况下参数关系的理论及仿真分析,结合PHEV对动力合成装置的要求,对六种传动方案进行了比较,提出了最佳结构方案并对其稳态性能进行了仿真分析。同时,从动力合成的角度提出了稳定运行时PHEV双动力源的最佳动力耦合工作点。 基于键合图理论,在考虑了系统的阻尼、刚度和转动惯量影响的情况下,建立了PHEV用单、双排行星齿轮机构在不同工作模式下的动态模型,推导了相应的系统状态方程。进一步对其动态性能进行了仿真分析,从而提出了PHEV工作模式切换的动态过程中双动力源的最佳动力耦合工作点。 在上述工作的基础上,从行星齿轮机构原有的机械属性出发,进一步针对PHEV用单、双排行星齿轮机构的综合性能进行了分析,由此,提出了PHEV用行星齿轮机构选型原则。 最后,从本文研究的实际出发,给出了PHEV的控制策略及其主要动力部件的选型及参数匹配的原则,建立了基于ADVISOR2002的PHEV驱动系统仿真模型,并在ADVISOR2002的平台上进行了仿真分析,仿真结果满足PHEV的要求。 【关键词】：并联混合动力汽车 行星齿轮机构 性能分析 键合图理论 仿真分析
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U463.212.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题9-12
• 1.2.1 国内研究现状9-10
• 1.2.2 国外研究现状10-12
• 1.3 本文研究的内容与研究方法12-14
• 1.3.1 本文研究的内容12-13
• 1.3.2 本文的研究方法13-14
• 2 PHEV用行星齿轮机构概述14-21
• 2.1 引言14
• 2.2 行星齿轮传动的特点、类型简介14-16
• 2.3 PHEV用单、双排行星齿轮机构16-18
• 2.3.1 结构分析17-18
• 2.3.2 动力系统的工作模式18
• 2.4 行星齿轮机构动力学的研究18-20
• 2.4.1 键合图在行星齿轮传动系统研究中的应用19
• 2.4.2 键合图建模与仿真的理论依据19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 3 PHEV用行星齿轮机构的稳态特性分析21-37
• 3.1 引言21
• 3.2 传动比分析21-23
• 3.2.1 单排21-22
• 3.2.2 双排22-23
• 3.3 运动学的参数关系23-26
• 3.3.1 单排23-24
• 3.3.2 双排24-26
• 3.4 力矩分析26-28
• 3.4.1 单排26-27
• 3.4.2 双排27-28
• 3.5 功率分析28-32
• 3.5.1 相当功率比28-29
• 3.5.2 功率流图29-30
• 3.5.3 功率关系30-32
• 3.6 传动效率分析32-36
• 3.6.1 行星齿轮传动效率的常用公式32-33
• 3.6.2 效率分析33-35
• 3.6.3 综合效率分析35-36
• 3.7 本章小结36-37
• 4 PHEV用行星齿轮机构的键合图模型37-50
• 4.1 引言37
• 4.2 键合图模型的建立37-44
• 4.2.1 键合图的基本理论38-39
• 4.2.2 单排行星齿轮机构的键合图模型39-41
• 4.2.3 双排行星齿轮机构的键合图模型41-44
• 4.3 系统的状态方程44-49
• 4.3.1 单排系统各种工作模式下的状态方程45-46
• 4.3.2 双排系统各种工作模式下的状态方程46-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5 PHEV用行星齿轮机构的性能仿真分析50-65
• 5.1 稳态性能仿真分析50-56
• 5.1.1 仿真模型的建立50-51
• 5.1.2 单排仿真结果及分析51-54
• 5.1.3 双排仿真结果及分析54-56
• 5.2 动态性能仿真分析56-62
• 5.2.1 状态方程的求解及仿真实现56
• 5.2.2 单排仿真结果及分析56-60
• 5.2.3 双排仿真结果及分析60-62
• 5.3 综合性能分析62-63
• 5.4 本章小结63-65
• 6 PHEV主要动力部件选型及仿真分析65-76
• 6.1 引言65
• 6.2 PHEV布置方案和控制策略65-66
• 6.2.1 布置方案65
• 6.2.2 PHEV的控制策略65-66
• 6.3 主要动力部件的选型66-70
• 6.3.1 选型的初始条件和要求66-67
• 6.3.2 动力部件的选型及参数匹配67-70
• 6.4 仿真分析70-74
• 6.4.1 ADVISOR2002仿真软件简介70-71
• 6.4.2 基于ADVISOR2002的驱动系统仿真模型71-74
• 6.4.3 仿真结果及分析74
• 6.5 本章小结74-76
• 7 全文总结76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 附录1 仿真结果81-83
• 附录2 硕士期间发表的论文83

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