摘 要

混合动力汽车是当今汽车行业最有发展前景的车型之一，而动力耦合系统是其关键部件之一，动力耦合系统直接关乎到混合动力汽车的整车性能。本设计首先对现有的混合动力耦合系统的种类和特点进行了分类和介绍，然后选择其中的功率耦合型动力耦合系统进行设计，根据实际情况设计了动力耦合系统的整体结构方案。然后根据所给的原型车的数据以及设计要求，进行了整车动力性计算以及动力系统的选型，包括发动机、电动机以及电池还有传动系统参数设计及选型。完成动力系统设计之后，根据动力性计算结果，本设计对所设计的动力耦合系统整体方案进行了更为详尽的结构设计以及具体参数的设计，包括行星齿轮机构的选型和设计，以及具体各个齿轮参数的设计，同时对各个齿轮进行了强度校核，强度均满足要求。除此之外还对系统所组成的各个部件例如轴等部件都进行了具体的选型和设计，还包括系统所必须的一些标准件如轴承等部件的选型，并对所设计的各个部件都进行了细致的强度校核和分析，以及轴承等部件的寿命计算，校核结果均符合要求，表明系统设计合理。设计完成之后，在CATIA软件平台实现了整个系统的三维建模。

本设计主要设计了一套完整的动力耦合系统，并对其中的主要组成部件均进行了强度校核，校核均满足要求。

本文的特色：结构新颖，设计合理，设计很完善。

关键词：混合动力汽车；动力耦合系统；电动汽车；行星齿轮机构

Abstract

Hybrid vehicles is one of the auto industry's most promising models, and dynamic coupling system is one of its key components, the power coupling system directly related to vehicle performance of hybrid vehicles. First, the type and characteristics of the existing hybrid coupling system are classified and described, and then select one of the power coupling type power coupling system designed according to the actual situation of the overall structure of the program design dynamic coupling system. Then according to the prototype of data and design requirements, the selection of vehicle dynamics calculations and power system, including the engine, electric motor and battery as well as driveline design and selection of parameters. After the completion of the power system design, according to the power calculation result, the design of the overall design of the power coupling system solutions in more detailed design and structural design specifications, including the selection and design of the planetary gear mechanism, and every gear design parameters, while checking the strength of the various gears, strength requirements are met. Besides that, for each component of the system,I have carried out detailed selection and design, such as a shaft ,also includes a number of standard parts selection system must be such as bearings and other components, and designed various components are carried out detailed analysis and strength check, as well as the life of bearings and other components of the calculation, checking results are consistent with the requirements showed reasonable system design. and designed various components are carried out detailed analysis and strength check, as well as the life of bearings and other components of the calculation, checking results are consistent with the requirements showed reasonable system design. Finally, in the CATIA software platform to achieve a three-dimensional modeling of the whole system.

In this paper, I have designed a complete power coupling system, and one of the main components are made strength checking, checking requirements are met.

Features of this paper: the new structure, reasonable design, the design is perfect.

Key Words：HEV；Power coupling system；EV；planetary gear mechanism

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题设计背景 1

1.2 课题设计的意义 2

1.3 国内外研究现状 3

1.3.1 国外研究现状 3

1.3.2 国内研究现状 3

1.4 课题设计的内容 3

第2章 动力耦合装置的结构设计 5

2.1 动力耦合装置的分类 5

2.1.1 电-电耦合装置 5

2.1.2 机电耦合装置 5

2.2 动力耦合装置的选型 7

2.3 动力耦合系统总体方案设计 7

2.4 动力耦合装置的工作模式分析 8

第3章 整车动力性计算和参数设计 10

3.1 整车基本参数和设计要求 10

3.1.1 整车基本参数 10

3.1.2 设计要求 11

3.2 混合动力系统参数设计 11

3.2.1 动力源总功率初步设计 11

3.2.2 发动机参数设计 13

3.2.3 电机参数设计 14

3.2.4 电池参数设计 15

3.2.5 传动系参数设计 16

第4章 齿轮参数设计 18

4.1 行星齿轮机构设计 18

4.1.1 行星齿轮特征参数的确定 18

4.1.2 行星齿轮传动参数的确定 18

4.1.3 齿轮的强度校核 23

4.2 常啮合齿轮的设计 25

第5章 轴的设计 27

5.1输出轴的结构设计 27

5.1.1 轴的材料选择 27

5.1.2 初步估算轴径 27

5.1.3 轴的结构设计 28

5.1.4 轴的强度校核 29

5.2发动机轴的结构设计 31

5.2.1 轴的材料选择 31

5.2.2 初步估算轴径 32

5.2.3 轴的结构设计 32

5.2.4 轴的强度校核 33

5.3齿圈轴的结构设计 35

5.3.1 轴的材料选择 35

5.3.2 初步估算轴径 35

5.2.3 轴的结构设计 36

5.2.4 轴的强度校核 37

第6章 附件的校核 39

6.1 键的校核 39

6.1.1 平键的校核 39

6.1.2 花键连接的校核 39

6.2 螺钉的校核 40

6.3 轴承的寿命计算 41

第7章 动力耦合系统的建模 43

7.1齿轮的CATIA建模 43

7.2轴的CATIA建模 44

7.3壳体及盖的CATIA建模 45

7.4其他部件的CATIA建模 45

7.5 装配 45

总结与展望 47

参考文献 48

致 谢 50

第1章 绪论

1.1 课题设计背景

随着人类经济和社会的高速发展以及人口的持续增长，能源与环境的问题不断凸显。众所周知，石油一直是传统汽车的主要能源来源，占到了90%以上。但根据现有的石油探明储量，以及考虑到高速增长的汽车保有量，石油仅够人类使用几十年，能源短缺危机尖锐。同时，以内燃机作为动力来源的汽车尾气带来的雾霾、酸雨等环境问题不断刺痛着人们的神经，对人类的健康造成了极大的威胁。此外，内燃机有着先天的不足，即其能量利用效率理论上只有40%到50%，实际效率更低，所以内燃机造成了巨大的能源浪费，更进一步加重了能源短缺危机。

电动汽车以电能为主要能量来源，而电能来源广泛，可由太阳能等可再生能源转化。同时，电动机效率高，可大大减少能源浪费，同时从根本解决了汽车尾气排放污染的问题。相比于纯电动汽车，混合动力电动汽车具有如下优点：