混合动力汽车动力分配器动态特性分析

【摘要】：动力耦合装置是混联式混合动力汽车的核心部件，其动态性能直接影响到混合动力汽车传动系统的传动性能。由丰田公司研发生产的混合动力汽车——Prius是目前最成功的混合动力汽车产品，其动力耦合装置系统THS已经申请了专利保护。我国要加快混合动力汽车的研发，必须研发具有自主知识产权的动力耦合装置。本文结合国家自然科学基金项目——“多场耦合条件下混合动力汽车动力耦合器的设计理论与方法(51075179)”,对差速耦合式混合动力汽车PSD的驱动机理、传动齿轮接触分析、台架实验测试数据降噪处理以及PSD动态特性进行了一些研究。 (1)分析了汽车差速器的工作原理，指出了丰田混合动力系统THS和PSD具有类似的功能。然后通过Advisor软件对差速耦合式混合动力汽车PSD的转速和扭矩进行仿真分析，指出了其左右半轴齿轮之间具有较大的转速差，并且大转速差一直伴随于PSD工作的始终。 (2)对PSD轮系参数进行了重新设计，同时对PSD传动齿轮进行了有限元接触分析。通过有限元接触分析，给出了PSD传动齿轮的应力变化规律、应力扩散规律以及应力分布规律。 (3)研究了基于小波阈值的信号降噪处理方法。对于基函数的选择、分解层数的选择、阈值的确定以及阈值函数的确定问题进行了讨论，在前人研究的基础上提出了一个新的阈值函数，并通过方波信号、Leleccum信号验证了提出的阈值函数具有良好的降噪性能。最后对PSD台架实验测试转矩和转速信号进行了降噪处理。 (4)建立了PSD多刚体和柔体联合的动力学仿真模型，对PSD在正常和失效工况的动态特性进行了仿真分析，指出PSD连接发电机一端的啮合冲击较小，连接电动机一端的啮合冲击较大，同时PSD在失效工况下，其行星齿轮转速产生了巨大的波动。 本文的研究对于PSD测试数据降噪处理及动态特性分析提供了参考，具有一定的工程指导意义。 【关键词】：混合动力汽车 动力分配器 接触分析 阈值函数 刚柔耦合
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 齿轮有限元分析研究现状10-11
• 1.2.2 信号降噪方法研究现状11-12
• 1.2.3 刚柔耦合研究现状12
• 1.2.4 动力耦合装置研究现状12-15
• 1.3 动力分配器在混合动力汽车中的应用15-17
• 1.4 主要研究内容及技术路线图17-19
• 第2章 PSD 的驱动机理分析19-27
• 2.1 差速器工作原理19-20
• 2.2 丰田混合动力系统 THS20-22
• 2.3 差速耦合式混合动力汽车 PSD22-24
• 2.4 PSD 转速和转矩仿真24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 PSD 轮系设计及有限元分析27-37
• 3.1 PSD 轮系参数设计27
• 3.2 直齿锥齿轮接触分析27-36
• 3.2.1 接触分析基本理论27-28
• 3.2.2 单元类型的选择28-29
• 3.2.3 材料属性定义29
• 3.2.4 网格划分与接触对定义29-31
• 3.2.5 边界条件的施加31-32
• 3.2.6 结果分析32-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 基于小波阈值的 PSD 实测信号降噪处理37-53
• 4.1 小波信号降噪原理37-39
• 4.2 小波阈值信号降噪方法39-43
• 4.2.1 基函数的选择39
• 4.2.2 分解层数的选择39-40
• 4.2.3 阈值的确定40-41
• 4.2.4 常用阈值函数的确定41-42
• 4.2.5 阈值函数的改进42-43
• 4.3 仿真分析43-46
• 4.3.1 信号降噪结果评价指标43-44
• 4.3.2 方波信号仿真分析44-45
• 4.3.3 Leleccum 信号仿真分析45-46
• 4.4 PSD 台架试验测试数据降噪处理46-50
• 4.4.1 驱动电机负载扭矩信号处理47-48
• 4.4.2 PSD 壳驱动转速信号处理48-49
• 4.4.3 实测右半轴驱动转速信号处理49-50
• 4.5 本章小结50-53
• 第5章 PSD 传动系刚柔耦合分析53-65
• 5.1 柔性体的建立53-54
• 5.2 PSD 刚柔耦合模型54-55
• 5.3 PSD 正常工作仿真分析55-61
• 5.4 PSD 失效仿真分析61-62
• 5.5 本章小结62-65
• 第6章 总结与展望65-67
• 6.1 全文总结65-66
• 6.2 研究展望66-67
• 参考文献67-73
• 攻读硕士期间学术成果73-74
• 致谢74

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