基于代理模型的HEV齿轮传动元件优化设计方法研究

【摘要】混合动力电动汽车（HEV）作为解决低碳排放的一个重要方式，联合使用基本和辅助能源，具有燃油效率高、排放量少的优点，又有强劲动力和良好的续航能力，逐渐得到越来越多的重视。本文研究的是混合动力汽车动力耦合器内传动齿轮参数优化，希望通过优化获得在混合动力汽车工况下传动齿轮具有更好传动性能、更加轻量化。本文基于国家自然科学基金项目（51075179）对动力耦合器的齿轮传动和优化方法进行研究。分析了温升对齿轮传动的影响，并以轻量化和接触应力为目标对动力耦合器齿轮进行参数优化设计。主要研究工作包括以下内容：首先详细介绍了混合动力汽车的研究背景，通过对齿轮传动国内外研究现状的介绍引入了齿轮优化方法研究。使用advisor获得了混合动力车的使用工况，基于此工况对锥齿轮行星轮系的一对传动齿轮进行了热-弹耦合分析，获得了轮齿传动过程中的温度场分布状况、应力场分布状况以及齿轮高速传动中产生的高温升对齿面接触应力的影响效果。针对轮齿传动过程中的冲击、振动、噪声以及齿面偏载和小端接触应力过大的现象，对轮齿分别进行了齿廓修形和齿向修鼓。通过分析修形方法的特征得出较为适合圆锥齿轮的修形方法，分析结果显示修形后齿轮能够有效改善齿轮传动效率、减少振动噪声、轮齿偏载等状况。提出基于代理模型技术对传动齿轮参数进行多目标优化的方法。使用优化的拉丁超立方法进行实验设计以获取样本点，采用RBF建立了目标函数和设计变量间的代理模型，精度检验证明代理模型用在齿轮优化上的可行性。通过对比NSGA-II和NSGA-II—NLPQL优化结果，证明组合优化效果更好。
【作者】沈望皓；
【导师】王继新；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】混合动力汽车；动力耦合器；多目标优化；代理模型；齿轮；

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