轮边驱动电动汽车的垂向振动分析与结构优化

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1、轮边驱动电动汽车的垂向振动分析与结构优化重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：韩桂忠指导教师：李以农教授兼职导师：金松涛高工学位类别：工程硕士（车辆工程领域）重庆大学汽车工程学院二O一五年五月AnalyzeoftheVerticalVibrationandStructureOptimizationfortheIn-wheelMotorElectricVehicleAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequire

2、mentfortheProfessionalDegreeByHanGuizhongSupervisedbyProf.LiYinongPluralisticSupervisedbySen.Eng.JinSongtaoSpecialty:ME（VehicleEngineeringField）CollegeofAutomobileEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015中文摘要摘要面对世界环境和能源问题的挑战，电动汽车将成为汽车工业未来发展

3、的最佳选择。作为电动汽车发展的一个独特方向，轮边驱动电动汽车因传动效率高、燃油经济性好、动力学可控性好等一系列优点而备受关注，被视为电动汽车的最终驱动形式。但是，整车非簧载质量的显著增大和轮毂电机存在的特殊转矩波动，使得轮边驱动汽车垂向振动恶化进而使得汽车平顺性和操稳性变差。因此，本文针对这个问题，进行了如下研究：①根据现有车辆参数，建立1/4车振动模型，在不同路面、不同车速工况下分别从时域和频域的角度分析轮边驱动电动汽车非簧载质量变大以及轮毂电机波动转矩的引入对车辆垂向振动的影响，为后续车辆减振及性能

4、优化工作打下基础。②引入动力吸振器原理，借助轮毂电机悬置元件将电机“悬浮”，将轮毂电机转化为动力吸振器从而将普通轮边驱动系统转化为减振型轮边驱动系统，并对三种减振型轮边驱动系统进行垂向振动对比分析，基于分析结果，选用了减振效果良好、结构易于实现的减振型轮边驱动系统；此外，分析了轮边驱动系统结构参数对于垂向振动响应的灵敏度。③利用模糊优化方法以提高轮毂电机使用系数为优化目标以轮毂电机尺寸参数为优化变量对轮毂电机进行轻量化设计；在此基础之上，以减小车辆车身垂向加速度以及车轮动载荷为主要优化目标利用“寻优法”

5、对轮毂电机悬置特性参数进行优化，并通过仿真验证优化的有效性。④针对改变系统结构、减轻轮毂电机质量以及优化轮毂电机悬置特性参数仍不能使轮边驱动汽车垂向振动达到集中驱动汽车相同水平的问题，引入主动轮技术思想，在减振型轮边驱动系统中加入主动悬架，提出了基于主动轮技术的轮边驱动系统一体化的新型结构，并在ADAMS软件中建立多体动力学仿真模型验证了结构的正确性；在此基础之上，为主动悬架提出模糊PID控制策略，最后通过建立ADAMS_MATLAB联合仿真验证了控制策略的有效性。关键词：轮边驱动电动汽车，轮毂电机，主

6、动悬架，垂向振动，主动轮I英文摘要ABSTRACTFacingwithchallengeoftheworld-wideenvironmentalpollutionandenergycrisis,electricvehiclewillbeoneofthebestchoicesforautomotiveindustryinthefuture.Asauniquedevelopmentdirectionofelectricvehicles,thein-wheelmotorelectricvehicle(IWM-

7、EV)hasaseriesofadvantagessuchashightransmissionefficiency,goodfueleconomyandgreatcontrollability,etc.Therefore,itiswidelynoticedandspeciallyconsideredtobethefinaldriveform.However,thesignificantincreaseofunsprungmassandthespecialtorquefluctuationofIWMwor

8、sentheverticalperformanceofvehicle.Aimingatthisproblem,thisdissertationcarriesonaseriesofresearchworkwhichareshownasfollows:①Accordingtogivenparameters,establisha1/4vehiclevibrationmodelandanalyzetheeffectoftheincreaseduns