多自由度车用行星变速机构的拓扑综合研究

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1、多自由度车用行星变速机构的拓扑综合研究谢天礼2015年1月中图分类号：U463.2UDC分类号：629多自由度车用行星变速机构的拓扑综合研究作者姓名：谢天礼学院名称：机械与车辆学院指导教师：胡纪滨教授答辩委员会主席：苑士华教授申请学位级别：工学硕士学科专业：机械工程学位授予单位：北京理工大学论文答辩日期：2015年1月21日TopologySynthesisofPlanetaryGearTrainwithMultipleDegreesofFreedomforVehicleCandidateName:XieTianli

2、SchoolofDepartment:SchoolofMechanicalEngineeringFacultyMentor:Prof.HuJibinChair,ThesisCommittee:Prof.YuanShihuaDegreeApplied:MasterMajor:MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:Jan21,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究

3、工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要行星变速机构相对于定轴传动机构具有结构紧凑、传递功率大、易于实现动力换挡等优点，故被广泛用于车辆传动系统。为了满足车辆传动系统的多档位、宽传动范围、高功率密度等要求，通过串联、换联、拆联等实现的多自由度行

4、星机构成为主流的车用行星变速机构。拆联式变结构多自由度行星机构在实现相同速比数时，相对于串联式、换联式所需操纵元件更少，但目前尚缺乏理论指导设计。因此，本文采用由二自由度拓展到多自由度的设计思路，提出了二自由度行星机构递推综合方法，建立了带固定联接边强弱联接属性的图论模型，开展了多自由度多速行星机构的变结构设计，通过性能分析模型实现了多速多自由度行星机构的综合与优选。根据结构离散将行星机构分解为行星排组模块和外力构件模块，建立了二自由度行星机构的图论模型。针对多排机构穷举综合困难的问题，根据档位构成分析，提出了一种基

5、于优选构型的递推综合方法。通过采用复合杠杆法、完全图同构模型等方法消除同构方案，建立了二自由度行星机构综合算法。通过与穷举综合对比验证，该方法在工程上精度是可接受的，能有效提高设计效率。通过档位功率流分析定义了固定联接边的强弱联接属性，即固定联接边对二自由度行星机构速比的参与度分析，建立了带强弱联接属性的行星机构图论模型，为多自由度行星机构的变结构设计提供了理论支撑。采用杠杆分析方法，建立了变结构多自由度行星机构的优选构型及其有效新增固定联接边。通过删除边、增加边和赋权值等方法实现了多自由度行星机构的变结构设计。通过

6、行星机构的赋权图论模型、多力构件识别算法、超定方程求解方法等建立了通用的行星机构传动性能分析模型，开展了多自由度行星机构的速比综合及其元件转速和转矩、传动效率、循环功率等分析。根据换挡逻辑、级比等要求，建立了离合器序列综合算法，并通过全封闭边界、半封闭边界图论模型开展了结构平面性分析。通过多排多自由度行星机构的设计实例验证了变结构多自由度行星机构综合和优选方法的有效性，获得了8速、9速等多速多自由度行星变速方案。关键词：行星机构；拓扑综合；自动变速器；方案设计；图论I北京理工大学硕士学位论文AbstractPlane

7、tarygeartrains(PGTs)havelongbeenappliedinAutomatictransmissions(ATs)becauseofasmallervolume,higherpowerdensityandeasierpower-shiftmanipulationcomparedtothestandardparallelaxisgeartrains.Inordertosatisfythenewadditionalrequirementsforvehiclepowertrain,suchasmult

8、iplespeeds,widerratiorangeandhigherpowerdensity,PGTswithmultipledegreesoffreedom(DOFs)arewidelydevelopedforATbasedonthemethodsofin-series,switched-inputorswitched-outputandv