论文题目: 轻度HEV混合动力系统轴系机电耦合动力学特性的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 动力机械及工程
作者: 岳东鹏
导师: 郝志勇
关键词: 混合动力电动汽车,轻度混合动力系统,轴系,机电耦合,振动和噪声,电磁参数,多体动力学模型
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文根据轻度混合动力电动汽车(HEV)混合动力系统结构的特性,探讨了混合动力系统轴系在发动机系统和电气系统耦合作用下的振动问题。分析了其轴系扭转等振动产生的原因和特点。增进了对其轴系耦合动力特性和振动规律的全面了解,为设计和故障诊断及振动噪声控制提供详细的理论依据。采用有限元的方法研究了TJ376QE汽油机曲轴及其轴系、混合动力系统轴系的动态特性。建立了包括曲轴和转子等部件的有限元模型,对不同曲轴系统进行了模态分析,得到了混合动力系统轴系在自由状态和约束状态下的固有频率和模态振型,并与TJ376QE汽油机轴系进行了对比。建立了包括曲轴柔性体部件模型、活塞连杆组及转子在内的刚性体部件模型以及构件间约束和作用力模型,并将它们综合建立了混合动力系统轴系的多体动力学分析模型;仿真得出混合动力系统轴系在发动机模式下的三维振动情况,并通过实验测量验证了仿真分析结果。在分析研究影响混合动力轴系振动的主要电机特性参数的基础上,对混合动力系统轴系处于机电耦合作用下的动力学特性进行了全面的分析。分别从电机发电和助推两种不同模式下系统轴系动力学特性进行了探讨,并和发动机模式对比得出一些有益的结论。还就电磁参数对轴系振动影响的机理进行了分析。同时还进行了转子与曲轴联结的可靠性分析计算。根据理论研究的结果及实际运行当中的有关振动和噪声问题进行了一系列的实验研究。通过实验和理论结果的对比两者可以定性的一致。同时还进行了电磁作用对机体表面振动噪声影响的实验研究以及电机瞬态工况对系统性能影响的实验研究。以扭振作为优化目标,仿真分析了不同转子惯量下轴系扭振的变化规律,进行不同的皮带轮对轴系扭振影响的理论研究,通过选用合理的扭振减振器参数做进一步的优化组合,还就电机的结构设计提出了一些有益的改进建议。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 选题研究的背景和目的
1.3 国内外 HEV 研究现状
1.3.1 国外混合动力汽车发展概况
1.3.2 我国混合动力汽车发展概况
1.3.3 混合动力系统的构成
1.3.4 混合动力系统工作特点
1.3.5 混合动力汽车需要解决的问题和关键技术
1.4 内燃机曲轴轴系振动分析研究的现状
1.4.1 分析计算模型
1.4.2 求解方法
1.4.3 非线性振动的研究
1.4.4 振动的试验研究
1.4.5 曲轴轴系三维振动的研究及发展
1.5 本文研究的主要内容和意义
第二章 基于虚拟技术的柔性多体系统动力学及 ISA 动力系统介绍
2.1 虚拟设计及其构成
2.1.1 虚拟设计的概念
2.1.2 虚拟设计的构成
2.2 虚拟技术进行动态仿真分析的理论基础
2.2.1 多体系统动力学的发展和研究现状
2.2.2 多柔体系统动力学研究方法
2.2.3 柔性多体动力学方程的建立
2.3 ADAMS 仿真软件介绍
2.4 ISA 轻度混合动力汽车动力系统介绍
2.4.1 混合动力汽车动力系统开发选型思路
2.4.2 夏利型轻度混合动力电动汽车及动力系统
2.4.3 ISA 系统性能简介
2.4.4 ISA 系统电机选型
第三章 曲轴系统动态特性的有限元分析研究
3.1 有限元法分析简介
3.1.1 有限元法分析计算的思路和做法
3.1.2 结构有限元分析中精度影响因素和解决措施
3.2 曲轴动态特性有限元分析
3.2.1 曲轴有限元模型的单元选取
3.2.2 不同体单元模型和实验结果的比较
3.3 自由条件下轴系动态特性研究
3.3.1 轴系部件的有限元模型
3.3.2 不同轴系自由条件下的模态分析
3.3.2.1 TJ376QE 汽油机轴系动态特性分析
3.3.2.2 夏利 HEV 混合动力系统轴系动态特性分析
3.4 约束条件下混合动力系统轴系动态特性研究
3.4.1 约束条件的处理
3.4.1.1 主轴承支撑
3.4.1.2 阻尼的确定
3.4.2 约束条件下混合动力系统轴系动态特性研究
3.5 小结
第四章 发动机模式下混合动力轴系弹性多体动力学分析
4.1 混合动力系统轴系振动的多体系统动力学的分析方法
4.2 混合动力系统轴系柔性多体动力学的建模及分析
4.2.1 建立曲轴的柔性体模型
4.2.2 建立刚体部件的实体模型
4.2.3 建立约束和激励
4.2.4 混合动力系统轴系柔性多体动力学仿真模型
4.3 混合动力系统轴系动态响应分析
4.3.1 混合动力系统轴系振动的理论分析
4.3.1.1 扭转振动仿真计算分析
4.3.1.2 弯曲振动仿真计算分析
4.3.1.3 纵向振动仿真计算分析
4.3.2 混合动力系统轴系振动分析的实验研究
4.3.2.1 实验测量装置
4.3.2.2 振动测量原理
4.3.2.3 扭转振动测量结果分析
4.3.2.4 弯曲振动测量结果分析
4.3.2.5 纵向振动测量结果分析
4.3.3 混合动力系统轴系振动的仿真与实验结果对比分析
4.4 小结
第五章 机电耦合作用下混合动力系统轴系动力学分析
5.1 电磁参数的分析确定
5.1.1 PMSM 稳态运行数学模型
5.1.2 电磁扭转刚度的确定
5.1.3 电磁阻尼参数的确定
5.2 机电耦合作用下混合动力轴系振动的理论研究
5.2.1 电磁参数对轴系振动的影响机理分析
5.2.2 不同模式下电机对轴系振动影响的仿真研究
5.2.2.1 助推模式下电机对轴系振动的影响
5.2.2.2 发电模式下电机对轴系振动的影响
5.3 电机转子与曲轴联接的可靠性分析
5.4 小结
第六章 机电耦合作用下混合动力轴系振动的实验研究
6.1 机电耦合作用下轴系振动的实验研究
6.1.1 实验研究方法
6.1.2 扭转振动测试结果
6.1.3 弯曲/纵向振动测试结果
6.1.4 振动实验结果与仿真结果的对比分析
6.2 电磁作用对机体表面振动以及整机噪声影响的实验研究
6.2.1 曲轴的三维振动对主轴承力的影响
6.2.2 电磁因素对机体表面振动影响的实验研究
6.2.3 电磁因素对整机噪声影响的研究
6.3 电机瞬态工况的实验研究
6.3.1 发动机驱动电机发电工况
6.3.2 发动机与电机混合驱动工况
6.4 小结
第七章 混合动力系统轴系振动的优化处理和分析
7.1 轴系扭转振动特性的改变
7.2 电机转子转动惯量对轴系振动的影响
7.2.1 转子转动惯量增加对振动的影响
7.2.2 转子转动惯量减小对振动的影响
7.3 扭振减振器结构参数分析
7.3.1 皮带轮转动惯量变化对振动的影响
7.3.2 减振器扭转刚度系数的影响
7.3.3 扭振减振器参数的确定
7.4 参数优选后轴系的扭振分析
7.5 电机结构安装及转子结构优化方案
7.6 小结
第八章 全文总结
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及科研情况
致谢
发布时间: 2006-05-24
参考文献
- [1].车用质子交换膜燃料电池及其混合动力系统性能研究[D]. 王金龙.吉林大学2007
- [2].混合动力城市客车控制策略与试验研究[D]. 王保华.上海交通大学2008
- [3].双电机混合动力系统参数匹配与协调控制研究[D]. 王加雪.吉林大学2011
- [4].单电机多模式混合动力系统的架构设计分析与模式切换研究[D]. 朱福堂.上海交通大学2014
- [5].基于多模型控制的燃料电池汽车混合动力系统优化研究[D]. 谢长君.武汉理工大学2009
- [6].单模复合动力分流混合动力系统开发及热平衡技术研究[D]. 韩兵.江苏大学2011
- [7].面向公交客车应用的混合动力系统机电耦合控制研究[D]. 杨超.燕山大学2015
- [8].混合动力系统用永磁磁通切换双转子电机基础理论研究[D]. 莫丽红.江苏大学2015
- [9].混合动力汽车用径向磁场调制型无刷双转子电机的研究[D]. 白金刚.哈尔滨工业大学2015
- [10].插电式混合动力城市客车动力系统匹配与控制优化研究[D]. 王喜明.北京理工大学2015
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