机械论文:机械工程论文范文10篇

2024年2月9日发(作者：文格)

机械论文：机械工程论文范文10篇

本文是一篇机械工程论文，机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和维修各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。机械工程是工学研究生教育一级学科，工程研究生教育一个领域。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇机械工程论文，供大家参考。

1.1 微型纯电动汽车的研究背景

第一章 绪论

机械工程论文范文篇一

就在中美两国政府投巨资搞电动汽车项目的同时，中国的微型纯电动汽车却在没有任何政府资助，甚至在各地方限制政策压力下，顽强地发展起来。微型纯电动汽车发展速度远快于其它类型的电动汽车，已成为一个成长和发展中的产业，这与社会的需求和其自身的特点是密切相关的。城市的公共交通系统需要微型纯电动汽车。未来的大都市普遍以快速公共交通系统为主，如公共汽车系统、轨道交通系统等。从人们的住所到公共汽车站或者是地铁站或者是轻轨车站的短距离出行通常是步行，或是以自行车、两轮或三轮摩托车等作为交通代步工具。然而，随着生活节奏的加快和人们生活水平的提高，时间观念更加深入人心，使用自行车已经不能满足通勤者时间上的需求，需要寻找一种新型的交通工具。微型纯电动汽车是最好的选择。微型纯电动汽车具有无污染、低噪声、小体积、低速度和易驾驶等优点，使得它可以穿梭于城市的各种道路，能够直接到达出租车都不能到达的深居小巷，这更是其它大型交通工具所不能企及的。微型纯电动汽车的最高时速一般为 60km/h，虽然比一般小汽车的速度慢，但比步行或骑自行车要快得多，完全能够满足通勤者上下班时节约时间的要求。因此纯微型电动汽车作为代步工具是相当合适的。另外，微型纯电动汽车的低速度也提高了它在居住区行驶时的安全性。驾驶微型纯电动汽车，比驾驶小汽车简单得多，即使老人或者下肢残疾的人，也能操纵自如。因此，微型纯电动汽车不仅适合于通勤者的快速交通需要，也能为非通勤者的短距离慢速交通提供方便。

具有低碳环保无污染的微型纯电动汽车仅有市场潜力还不够，还必须还必须通过国家质检中心的型式认证试验，各项指标要满足有关国家标准，还必须有可靠的质量保证和充电、电池保养等服务保障。时下，北方诸多省市（河北、河南、山东）的县城、乡镇风行的微型纯电动汽车，购买使用者不少。经过几年来的实际运作，这类微型纯电动汽车的制造和使用暴露出其固有的缺陷，其主要特征是：简易，在三轮车上安个电机加个车牌；仿制，用游览车、场地车加个车壳成为道路用车；拼装，将市购前桥、后桥拼装成一个底盘，且无设计图纸、工程计算书，零部件没有采用标准化，不通用，维修时无法互换；底盘不耐用、不结实、不牢固；电池容量下降快，使用寿命短；续行里程短，充电时间长等。这类微型纯电动汽车整车结构、控制器、零部件等没有任何标准，安全性能得不到保证，导致部分消费者持观望状态，也阻碍了微型纯电动汽车的发展。微型纯电动汽车其宽度不大于 1.4 米，长度小于 3米，座位有 4 座、2 座或单座，微型纯电动汽车的关键是底盘必须保证机械性能、安全性能，其后桥、变速箱、制动机构等结构件的质量得到保证，其机械、安全性能才有保证。从电动的合理需求，尽可能采取各种技术手段，促进微型纯电动汽车的产业发展。

1.2 微型纯电动汽车的发展现状

20 世纪 80 年代，人们日益关注空气质量和温室效应所产生的影响。到了上个世纪 90年代，一些国家开始实行严格的排放法规，电动汽车被认为是符合“零排放”标准的唯一可用的技术，世界范围内又掀起了电动汽车研究和开发的热潮。至 90 年代末期，国外大汽车公司已开发生产了 100 多种型号的纯电动汽车、燃料电动汽车和混合动力汽车。

（1）车辆的续驶里程有限目前在市场上比较广泛使用的纯电动汽1.2.1 目前的纯电动汽车主要面临的问题

车一次性充电后的车辆续驶里程一般为100-150km，而且这个数字一般都还需要保持适当的车辆行驶速度及具有可靠良好的电池管理系统才能得到实现，而绝大多数电动汽车在一般正常的行驶环境下的车辆续驶里程只有50-100km[19]。与传统的燃油汽车相比较起来，纯电动汽车的有限较短的车辆续驶里程已成为其致命的缺点。

（2）成本过高目前市场上能在示范运行中的各式电动汽车，都是在原有的传统燃油汽车整车底盘，车厢基础上改装而制造成的，即将发动机、油箱等原有动力系统部件悉数拆下，然后再装上驱动电机、

动力电池等相关配套部件设备就形成纯电动汽车。电池、电机及其控制器技术复杂，且其成本很高，另外由于电动汽车采用了一系列的新材料、新技术，根本没有批量化生产，也导致了电动汽车的造价居高不下。

（3）蓄电池性能难以满足要求电动汽车的动力蓄电池的使用寿命最多为 4 年，与传统燃油汽车的寿命相比较时间太短。若采用能量足、寿命较长的电池，其成本较高。普通燃油汽车填充燃料，方便快捷，而当今市场上的电动汽车充电时间一般在 6-8 小时，给电动汽车的使用带来极大不便。现有电动汽车所使用的电池都不能在储存足够能量的前提下保持合理的尺寸和质量。如果电动汽车自身整备质量大，就会影响其加速性能和最大车速的提高。

动力系统是微型纯电动汽车中的关键系统，图 2.1 为微型纯电动2.1 微型纯电动汽车动力系统的基本组成

第二章 微型纯电动汽车动力系统总体设计

汽车的基本构成，从图中可以看出，微型纯电动汽车的动力系统主要由电气系统和机械传动系统组成，电气系统主要由蓄电池组、电动机及其控制器组成；机械传动系统主要是由变速传动装置以及驱动车轮构成。动力系统的控制器可以根据制动踏板和加速踏板输入的信号，发出相应的控制指令来控制功率转换器。功率转换器的功能是调节电动机和电源之间的功率流，控制功率电路的功率输出，实时控制驱动电机的转速和转矩，然后电机输出的动力再通过变速器传动装置，驱动车轮按驾驶员要求行驶[3]。由于这种布置方式仍然有和传统的燃油汽车很多相似之处，如变速器、传动轴、后桥及半轴等机械传动零部件，它只是把传统的燃油汽车的内燃机置换为驱动电机及电机控制器后，就得到了一辆新型的纯电动汽车，所以这种设计处理工作比较简单，方便将传统燃油汽车改装成纯电动汽车。但是，由于其传动过程相对比较长，因而它的传动效率也会相对比较低，但有利于集中精力进行驱动电机及其控制器的研究开发。早期的纯电动汽车研发时常采用这种布置方式。

3.1 微型纯电动汽车动力性分析......... 32-36

第三章 微型纯电动汽车动力性............32-44

3.1.1 最高车速分析.........32-34

3.1.2 爬坡性能分析......... 34-35

3.1.3 加速性能分析......... 35-36

3.2 微型纯电动汽车续驶里程分析......... 36-39

3.3 等速续驶里程影响因素分析......... 39-42

3.4 本章小结......... 42-44

第四章 微型纯电动汽车动力系统参数......... 44-56

4.1 多目标的最优化问题 .........44-47

4.1.1 一般多目标的最优化数学模型......... 44-45

4.1.2 分层的多目标最优化问题......... 45-46

4.1.3 目标规划问题的数学模型......... 46-47

4.2 微型纯电动汽车动力系统参数优化问题......... 47-50

4.3 基于 AUTO-SIZE 的微型纯电动汽车......... 50-53

4.4 微型纯电动汽车动力系统参数优化......... 53-55

4.5 本章小结......... 55-56

第五章 微型纯电动汽车动力性能仿真分析.........56-66

5.1 新能源汽车仿真软件介绍 .........56-57

5.2 微型纯电动汽车动力系统主要部件......... 57-62

5.3 微型纯电动汽车整车性能仿真分析......... 62-65

5.4 本章小结 .........65-66

结论

本文对微型纯电动汽车动力系统进行了研究与设计，本文主要对微型纯电动汽车动力系统中电机电池参数以及传动比进行了理论计算和设计，本文主要完成以下工作：

（1）在分析了微型纯电动汽车现有的动力系统布置形式的基础上，鉴于客观条件，确定了本文的微型纯电动汽车采用机电集成驱动的形式对动力系统进行设计布置，这样的布置形式比较适合微型纯电动汽车低成本的要求。

（2）在确定整车基本参数的基础上，运用汽车理论、电机和电池的相关知识，对传动比、驱动电机、电池等参数进行了理论计算、匹配与设计，并以此为依据，选择永磁无刷直流驱动电机为动力系统的驱动电机，选择铅阀控密闭式铅酸蓄电池为动力系统的动力电池。

（3）本文根据建立的微型纯电动汽车的续驶里程计算数学模型，从整车、电机、电池三个不同方面对微型纯电动汽车续驶里程影响进行了计算和数据分析，以此为基础，再采用两种不同的方式对微型纯点汽车动力系统的参数进行了优化设计，提高了微型纯电动汽车的整车动力性能，增大了续驶里程。

（4）以 ADVISOR2002 为平台，本文对所设计的微型纯电动汽车动力系统进行了仿真分析验证，通过仿真分析验证了本文设计的动力系统符合微型纯电动汽车的动力性能要求，并且本文进行了整车性能试验，进一步验证了动力系统参数匹配的合理性，同时也证实了整车性能已经达到基本要求。

[1] 王贵明,王金懿.电动汽车及其性能优化[M].北京:机械工业出版参考文献

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机械工程论文范文篇二

第1章绪论

1.1课题的背景、目的和意义

轮边减速器作为驱动桥的第二级减速装置，在水利、油田、矿山、建筑工地等车辆上应用广泛。对于大多数的重型汽车，它们常在土壤松软的河滩、沙漠、山地、荒原等恶劣环境中运行作业，车速一般要求较低，但对车辆的动力性要求相对较高，所以传动系的低档总传动比一般要求较大。对于汽车的整个驱动系统，当采用较大的低档总传动比时，分动器、变速器、传动轴等结构的转矩随之增大，为了保证传动的正常进行，它们的结构尺寸也会相应增大。为了避免这种情况，则要尽量使分配到驱动桥上的传动比的比率最大。此时，这部分较大的传动比将主要由中央主减速器承受，同样的会产生较大的转矩，从而导致驱动桥系统的质量和尺寸较大，便无法满足非公路用车、军用重型车、越野车及大型汽车在各种路况下保持良好的通过性，即当汽车在满载且车速平稳的情况下具有足够的离地间隙，以便通过各种环境的路面。在设计重型车辆时，若要求传动系的传动比值和离地间隙都较大，往往将驱动桥设计成具有二级减速的传动系统，即维持中央

为单级减速的情况下在轮毂中间或附近处增加一套轮边减速器，这样不但降低了分动器、差速器、半轴以及主减速器的负荷，还减小了各传动零件的质量、尺寸，使整个驱动系统更加紧凑，提高了汽车的通过性由此可知，在汽车驱动桥上增加一套轮边减速器，不但满足了整个系统传动比的匹配，还起到了减速、增扭的作用，提高了汽车的驱动力。

由于在行星齿轮传动机构中传递的功率可以实现分流，并且该机1.2研究现状

构因输入轴和输出轴在同一轴线上而合理的应用了内喷合，所以该机构具有体积小、承载能力高、传动比大和传动效率高等诸多的优点，常用在大转矩的传动系统上。因此，对行星齿轮传动系统的研究有利于重型汽车轮边减速器的发展。

世界工业发达国家十分重视对行星齿轮传动机构的研究，在该系1.2.1动力学问题的研究现状

统的传动性能、传递功率、结构优化、速度和转矩等方面的研究领先于其他国家，开发了一些新的行星齿轮传动技术，如行星齿轮变速传动、封闭行星齿轮传动等。从动力学角度对行星齿轮传动系统的研究开始于上世纪七十年代，其中以美国军事研究中心和国家航空航天局为主导的科研机构在自由振动、均载、动态稳定性、振动抑制和动态相应等动力学方面开展了深入研究。Botman建立了行星齿轮传动机构的自由振动模型，分析得到了该机构的固有频率[4]。Bahgat基于刚体动力学研究轴承间隙对轮齿承载能力的影响情况，发现行星齿轮传动是一个过约束的系统[5]。August等人研究了简单行星齿轮传动系统的扭转振动和动态载荷后，幵启了对行星齿轮传动弹性动力学方面的研究[6]。Velex等人利用实例对行星齿轮传动系统的固有频率进行了测量，并通过限元法对此系统进行固有频率计算与比较[7]。LinJ.等分析了多个行星齿轮均布的行星齿轮传动振动特性，发现了具有一定规律的三种振动模态[8]。同时与Parker合作，建立了多个行星齿轮分布不均的传动模型，并分析了在自由振动时的固有频率以及振动模态[9]。Comparin建立了一个多间隙的非线性振动模型，并用解析谐波平衡法推导了简谐稳态解的表达式[1"]。后来先后有学者对行星齿轮传动系统动在不同的振动模型下进行了振动特性研究有学者对行星齿轮传动用数值方法进行了动力学研究[20’21]。部分研究者在考虑齿圈的弹性[22’ 23]的情况下对螺旋齿轮行星传动进行了动力学研究。Hidaka给出了一系列关于行星齿轮系统动力学的实验报告[24’ 25]，这些报告结果即使对现今的研究都还是很重要

的。

如图2-1所示，轮边减速器结构中太阳轮3与半轴（扭矩输入轴2.1轮边减速器工作原理

第2章驱动桥轮边减速器失效分析

1)用花键相连接，使太阳轮随输入轴1转动。在中心太阳轮3和齿圈7之间装有四个行星轮5，四个行星轮同时与太阳轮和齿圈相n齿合，行星轮5与支承它的行星轮轴6之间装有圆锥滚子轴承，以减少行星轮轴孔与轮轴间的摩擦，行星轮轴6则装配到行星架4上。齿圈支架10嵌入齿圈7而相连接，对于齿圈支架10则由锁紧螺母9紧固在半轴套管11上，从而齿圈固定不转动。由于行星架4与轮毂间用螺栓相连接，所以由主减速器传递过来的动力经过输入轴1传递给中心太阳轮3，再由哨合原理将动力经四个行星轮5分流，然后再经行星架4传递给轮毂，从而驱使汽车车轮旋转。轮边减速器的工作原理就是将发动机所输出的动力传递给主减速器，再经轮边减速器把传递的扭矩与转速进行降速增扭之后传到车轮上，这样车轮能够在地面附着力

的反作用之下产生大的驱动力，从而使轮边减速器之前的各构件所受的力减小，增加了汽车驱动桥的承载能力，提高了各构件的使用寿命。

汽车驱动桥是否需要使用轮边减速器，要根据实际的工况来确定，2.2轮边减速器的使用要求

可以从以下几方面来分析：(1)对于大多数工程用重型汽车，其工况比较复杂多变，比如，重型汽车的实际载重常大于规定的汽车载重；重型汽车常在无路的环境下行驶，道路的坡度和路面情况变化很大。所以重型汽车的牵引力要求有较大的变化范围，一般在4?5倍左右，甚至达到数十倍，一般要采用轮边减速器。(2)在汽车驱动桥上安装轮边减速器时，要保证它不会妨碍车辆的整体结构。轮边减速器通常安装在车轮附近或轮毂内，如果其结构过大，会使轮毂的结构也跟着增大，会给传动轴带来大的扭矩，增加了传动轴的负担。

3.1 Pro/ENGINEER系统软件介绍......... 35-36

第3章 轮边减速器的Pro/E建模......... 35-51

4.2.2 接触单元的分......... 57

4.2.1 接触问题的基本理论......... 54-57

4.2 接触分析.........54-58

4.1 ANSYS软件概述......... 51-54

第4章 基于ANSYS有限元法的分析......... 51-67

3.7 本章小结......... 48-51

3.6 齿轮的装配......... 48

3.5 直齿圆柱齿轮的建模过程......... 41-48

3.4 直齿轮的建模分析 .........40-41

3.3 齿轮渐开线的几何分析 .........38-40

3.2 关于Pro/ENGINEER的关系式......... 36-38

5.6 动力学均载计算公式的建立......... 73-78

5.5 行星齿轮传动的均载机理......... 72-73

5.4 均载机构的结构类型.........70-72

5.3 均载措施 .........68-70

5.2 行星齿轮间载荷分布不均性......... 67-68

5.1 引言......... 67

第5章 行星齿轮传动机构的均载分析 .........67-83

4.5 本章小结......... 65-67

4.4 行星架的有限元分析......... 63-65

4.3 轮边减速器的有限元分析......... 58-63

4.2.3 面-面接触分析的特点......... 57-58

本文以山东鹏翔汽车有限公司的某型矿用汽车驱动桥为例，开展

结论

5.8 本章小结......... 80-83

5.7 行星齿轮传动的综合误差......... 78-80

了针对汽车轮边减速器的分析研究。全文围绕着轮边减速器的失效进行分析研究，从设计、制造到使用维护方面给出了失效预防措施。主要的工作与结论

(1)分析了重型汽车轮边减速器工作机理，并提出了轮边减速器的使用要求，即在不改变整车结构的前提下使机构拥有足够大的牵引力变化范围，并保证车辆正常转向，同时还要具有最佳的动力性和燃料经济性。

(2)通过对某型号驱动桥轮边减速器的失效分析，并分别从设计、

制造和使用维护等几方面给出了相应的预防措施，对今后轮边减速器的使用和维护具有实用价值。

(3)建立了齿轮渐开线的计算公式，并利用Pro/E软件的单一数据库、参数化以及关系式创建了行星轮系统的三维模型。这种建模方法不但防止了因人为计算失误而引起的模型错误，同时使模型更接近于实际，有助于提高结构分析的精确度。另外，通过对参数和关系式的修改可以生成相同结构的模型，节约了大量的建模时间。

(4)用ANSYS软件对单组外啮合齿轮接触问题进行元分析。由应力云图发现，在行星轮啮合接触处应力集中且最大，此处在作用力的反复作用下已产生疲劳破坏。另外还发现从接触处到啮合轮齿的齿根处应力一直较大，且齿根处应力也较为集中，同时由变形图可知轮齿挠曲变形较大，因此在应力和变形的双重作用下，使轮齿发生折断的几率较大。

(5)通过对行星架的有限元分析发现，行星轮轴、行星架装配处以及行星架螺栓孔处应力集中。在行星架结构的应力集中处则会因强度不够而发生变形或行星轮轴折断。当行星架发生变形时，作用在行星轮上的载荷便出现严重偏载或严重过载，此时极易造成轮齿发生破坏而失效。这与实际失效情况相符，因此提出通过提高系统的均载性能来延长系统的实际使用寿命和增加承载能力。

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机械工程论文范文篇三

第 1 章 绪论

1.1 课题背景

电动汽车是一种以车载电源替代传统内燃机作为动力输出的一种新型车辆。随着环境污染、能源危机及温室效应日趋严重，人们对于环境保护的热情愈发高涨。据统计，我国每年新增石油需求中的三分之二被用于交通运输业。与此同时，汽车的销量还在不断的节节攀升，而且按照现在的增长速度，三年后我国将达到1.5 亿量汽车，届时污染问题、温室效应问题、能源问题都将愈发尖锐。在此背景下，电动汽车以其环保、低碳等突出优点，越来越被人们所青睐。我国电动汽车的发展也在如火如荼的进行着，电动汽车重大科技专项立项 4年来，在广大汽车业界优秀人才的的不懈努力下，取得了令人可喜的进展：新型电动汽车的研发、众多电动汽车技术瓶颈的突破、混合动力汽车在部分城市公交系统中的试驾成功、部分新型电动车成品通过了国家电动汽车相关法律法规的检测等。电动汽车强大的市场潜力和节能效果，“八五”期间就引起了政府的高度重视；及至第九个五年计划，国家重大科技产业工程项目中，电动汽车已经占据了一席之地；五年

过后，电动汽车成立了重大专项，并被列入国家“863”计划，是十五期间的十二个重大专项之一[1]。经过四年的工作，形成了三纵三横的战略发展布局，三纵是指燃料电池汽车、混合动力以及纯电动汽车；三横是指多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统[2]，经过多年的努力，电动汽车研制的成果喜人，使得我国电动汽车事业有了长租的进展。[3]。电动汽车主要分为：纯电动汽车 Battery Electronic Vehicle(BEV)、混合动力汽车 Hybrid

Electronic Vehicle (HEV)、燃料电池汽车 Fuel Cell Electronic

Vehicle(FCEV)三类。三种汽车的特点如下：

纯电动汽车（BEV）：即由电动机驱动的汽车。纯电动汽车以车载（1） 纯电动汽车

电池作为动力储备，以电机作为动力源，驱动汽车行进。电机的安装方式也较为灵活，可以作为传统内燃机的替代品，代替内燃机作为动力输出，电动机装在机舱内；也可以不使用中心电机，使用四个轮毂电机作为动力输出。由于电机的动力输出要靠电池的电力供应作保障，所以对电池的性能要求比较高，目前蓄电池存在技术瓶颈，储能较少且成本较高，而且电池的产业链不是非常健全，使得电池的价格和数量都良莠不齐，制约了电动汽车的发展。同时如果采用轮毂电机，无

疑会给驱动控制算法带来很高的要求。虽然电动汽车是无污染的，但是其电能却来自发电厂饿电力，无法从根本上杜绝污染，但是与集中供热的好处一样，电动汽车的使用在很大程度上减少了对固体微粒污染物、碳硫污染物的排放，，同时，随着更多清洁能源的发现，如风能、水能、太阳能等，电动汽车的综合排放将会越来越少，并减少了人们对于化石燃料枯竭对汽车影响的担忧。除此之外，电动汽车利用晚间非用电高峰时充电，充分增加了电能的利用率。有学者统计，如果将化石燃料直接送至电厂，产生电力送至电动车驱动时的能量利用率要远远高于汽油机直接燃烧化石燃料精炼出汽油的能量利用率。但是电动汽车的发展仍然有很长的一段路要走，是因为与混合动力车相比，电动汽车的充电基础设施建设需要跟多的规模，不仅需要整个汽车行业的努力，同时需要政府的大力配合。

混合动力汽车(HEV)综合了传统内燃机汽车和纯电动汽车两者的（2）混合动力汽车

优点，不仅能使用传统的化石燃料作为能量来源，同时能够从化石燃料提供的能量中提取出电能作为储备，必要时切换至电动驱动。混合动力汽车大致分为一下几种类型：串联式混合动力汽车 Series Hybrid

Electronic Vehicle（SHEV）：这种混合动力汽车内燃机不对整车提供动

力输出，仅仅作为动力源向发电机供电，发电机想电动机供电，由电动机作为动力输出来驱动汽车行驶。并联式混合动力汽车 Parallel

Hybrid Electronic Vehicle（PHEV）：这种类型的混合动力汽车可以实现内燃机与电动机对整驱动的自由转换，既能单独通过内燃机做动力输出，也能通过电动机做动力输出，也能两个同时输出。混联式混合动力汽车 Creole Hybrid Electronic Vehicle（CHEV）：这种类型的混合动力汽车工作方式较为灵活，既能像串联式混动汽车那样内燃机动力源向发电机供电，发电机向电动机供电作为动力输出，也能像并联式混动汽车那样，进行自由的切换。

混合动力汽车目前占据了电动汽车解决大多数的市场份额，而且绝大多数的混合动力汽车东师汽油作为动力的混合动力汽车，不过，柴油型的混合动力汽车随着技术的发展也慢慢崭露头角。混合动力汽车对于动力性的控制更加接近与理想功率曲线，也就是说其动力性、经济型的配比更好，对于大功率输出要求时，发动机不能提供足够的功率，此时电动机可以作为辅助动力输出，采用电池作为能量来源对缺少的功率进行补偿；当需求功率很小时，发动机多余的功率将被发电机以电能的形式储存到电池中去备用。同时由于电池对电能的储存作用，混合动力汽车可以更好的储存下坡、制动时多余的能量，能量利用率高；同时在市区频繁启停的工况下，可以采用电池带动发电机工作，这样不仅提高了汽车的动力性，也同时提高了汽车的经济型。由于两种形式的能量源，保证了混动汽车充足的能量供应，所以不用

担心纯电动汽车对于空调等大功率车载用电器电力需求的问题，而且混合动力汽车还能解决纯电动汽车基础设施建设不足的问题，因为互动汽车可以利用传统的加油站进行能量补充，不像纯电动汽车那样，需要建立起新的充电站。

作为某公司小型电动汽车电控系统开发的一部分，车控系统开发

第 2 章 车控系统开发环境的建立

环境的建立无论对于硬件在环仿真以及快速原型实验都有着非常重要的意义和作用，本文原定是要将建立的整车控制系统放在该开发环境中进行硬件在环仿真，并应用系统中的 dSPACE 产品

MicroAutoBox 进行快速原型的实验，但是由于本文行文时间过早，比相应的项目进度超前，所以相关的工作将在未来的一段时间内完成。但是作为整车控制系统开发工作的一个整体，是很有必要进行一定说明。随着近年来汽车电控系统越来越多的被应用到整车上，电控系统的设计开发也如火如荼的展开了。“工欲善其事，必先利其器”，电控系统的广泛应用必将引导车控系统开发环境的产生，而同时，一个科学、高效的开发环境对于汽车电控系统的开发，能够提供有力的硬件

支持，并且能够缩短汽车电控系统的开发周期，提高汽车电控系统的控制性能。针对某公司汽车控制系统的开发特点，我们设计了相应的车控系统开发环境，该开发环境基于国际上汽车控制系统设计最常采用的“V”型开发流程所设计。针对“V”型开发流程的各个阶段，提出了相应的技术方案。虽然该小型电动汽车驱动控制系统是按照“V”型开发流程在该开发平台上进行的，但是，由于时间很紧，所以一个“V”型开发流程并没有走完，缺少了硬件在环这一块内容。但在之后的时间内，这一内容会予以完成。

3.3.2 仿真结果 .........33-35

3.3.1 离线仿真配置 .........30-33

3.3 系统分析 .........29-35

3.2 系统设计 .........28-29

3.1 功能需求分析......... 27-28

第3章 整车控制系统的网络结构............ 27-38

4.2.3 整车控制系统的总体结构......... 42-44

4.2.2 电动汽车的驱动模式分析......... 41-42

4.2.1 理想的汽车动力性特性 .........40-41

4.2 整车驱动控制策略分析......... 39-44

4.1 综述 .........38-39

第4章 整车驱动控制策略......... 38-65

3.4.3 多总线通信网络......... 36-38

3.4.2 实物测试 .........36

3.4.1 半实物仿真......... 36

3.4 下一步工作计划......... 35-38

3.3.3 初步结论......... 35

5.4 结论......... 72-74

5.3.2 加速工况实验 .........70-72

5.3.1 匀速工况实验......... 68-70

5.3 离线仿真结果及分析......... 68-72

5.2 仿真环境的设置 .........67-68

5.1 Simulink 简介 .........66-67

第五章 ：整车驱动控制系统的仿真......... 65-74

4.4 小结......... 64-65

4.3.2 电机模型的建立 .........47-64

4.3.1 整车模型的建立 .........44-47

4.3 整车控制系统的设计及建模......... 44-64

本文主要立足于某公司小型电动汽车整车控制系统开发的课题，

结论

对课题的相关工作进行进行一个梳理和总结。作为一个整车控制系统，本文所设计的系统是一个非常简单的雏形，功能也较为单一。但是作为课题第一个阶段的一个成果，其意义并不在于系统本身解决了什么问题，而在于他所建立的整体的框架，能够给予未来的设计一个思路。使得整车系统的设计不再繁琐，而是可以在此框架的基础上，不断对模型进行完善，并按照功能需求的不同不断地更新控制策略，增添各种新的系统和模块。随着去年十月份项目开始至今，实验室克服了人力不足的严重困难，在老师的指导下，仅仅几名硕士搭建了这个简单的系统，实属不易。本文从整车控制系统设计的宏观角度出发，首先建立了小型电动汽车整车控制系统设计开发平台，并在该平台的基础上进行整车驱动控制系统的设计。于此同时，也在进行车载网络系统的设计，原计划，在该驱动系统设计结束后，通过所建立的车控系统开发环境进行硬件在环仿真，并在硬件在环仿真结束后赶往浙江嘉兴进行驱动控制系统的实车道路试验。但是因为时间紧、工作量大、人

手不足等困难的限制，导致很难再论文成文前完成最后两个步骤。

本文所设计的从总体上来讲该系统经历了一个从无到有的过程，为将来的整车系统的设计提供了蓝本和框架。通过虚拟仿真，验证了整车驱动系统在匀速工况和加速工况下对车速的控制功能，将理想速度和实际速度的差值控制在 1m/s的范围内，控制效果还是比较好的，虽然实现的功能较为单一，但是还是为未来的工作奠定了基础。本文所建立的系统过于简单，在未来的工作中，首先，将丰富点击模型，继续完成开关磁阻电机及控制器的设计，并且将其放到整车控制系统中进行联立仿真；其次，将网络协议完善，将设计好的驱动控制系统中整车控制器与电机控制器之间的报文生成“.dbc”文件用于与

Dspace 的联立仿真；再次，完成硬件在环的实验和快速原型的实验，通过这个简单的系统走一个完整的“V”型开发方法的过程，一来是熟悉控制器的新型开发流程，二来积累经验、发现问题，用以完善当前的设计。在这些步骤完成之后，即可将制动控制、制动能量回馈、能量管理、车载网络通讯等模块加入整车控制系统，使之更加完善丰富，最终建立一个高效率、高性能、低成本的小型电动汽车整车控制系统。

参考文献

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第 1 章 绪论

机械工程论文范文篇四

拖拉机在农业机械中占据着举足轻重的地位，近些年国产拖拉机1.1 选题背景和意义

从造型到整车性能都有了很大的改进，但其传动系统的设计和控制方面与国外发达国家还有一定的差距[1]。变速器在拖拉机的传动系统中扮演着重要角色，国产拖拉机大部分采用的是传统手动机械式变速器，这种变速器换挡困难，换挡最佳时机不易把握，并且频繁换挡，容易造成驾驶员疲劳，进而影响行驶安全[2]。随着自动变速器在汽车等车辆上的广泛使用，其操纵可控性和方便实用性满足了不同类型驾驶员的需求，给汽车行业带来了巨大效益。为此，人们开始尝试把自动变速技术用于拖拉机，寻求适合拖拉机使用的自动变速器，从而提高拖拉机的技术含量，改善其使用性能。目前，自动变速器主要有三种类型[3]：液力自动变速器（Automatic Transmission,简称 AT ）、电控机械式自动变速器（ Automatic Mechanical Transmission,简称 AMT）和无级自动变速器（Continuously Variable Transmission,简称 CVT）。AT 是最早在汽车上使用的自动变速器[4]，也是目前汽车上使用最广泛的自动变速器。AT 通过机械手段将油门开度和行驶车速等参数转化为液压控制信号，使相应的液压控制阀按照设定好的换挡规律控制换挡执行机构动作，完成自动换挡。AMT 是利用电子控制系统完成离合器接合、分离和变速器挡位变换，实现车辆变速器换挡过程自动化，其优点主要如下[5-7]：

(1) 在原有机械传动结构上进行改装，保留齿轮变速机构，传动效率高。

(2) 耗油量低。经实践证实，比起传统手动变速器和液力自动变速器来AMT 分别省油 5%和 20%。

CVT 长期以来一直是人们心中理想的车辆自动变速方式[8]，采用(4) 易于实现技术与零部件生产的国产化。

(3) 研制和开发成本低。

传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变[9]。但是，CVT 目前在市场中所占比例很小，仅有 1%，由于其设备更换量大、制造困难、市场价格高，因而其产业化的时机还不成熟[10]。可见，AMT 兼有 MT 和 AT 的优点，结构紧凑，工作可靠，能够正确的模拟优秀驾驶员的驾驶水平，可以适时地根据行车工况并按照驾驶员的意愿实现换挡操纵自动化。为了进一步提升拖拉机整机性能，更好地满足拖拉机复杂作业工况和人们的需求，性能优越的 AMT 成为了我国拖拉机行业发展的重点。换挡规律是拖拉机自动变速系统的核心内容，合理的换挡规律可以改善拖拉机换挡品质，满足驾驶员意图，更好地发挥拖拉机的动力性和经济性，提高作业效

率，同时增加了拖拉机整体技术含量，对我国农业机械现代化的发展有着重要意义。

AMT 是在传统手动机械式变速器的基础上，运用现代控制理论、1.2.1 AMT 的基本结构

1.2 AMT 的基本结构和控制原理

传感技术、微控技术和信息处理技术，以电子控制单元（ECU）为核心，采用气动或液压控制方式实现车辆变速器按照实际需求自动换挡[11]。如图 1-1 所示，AMT 控制系统主要有 3 大部分组成：ECU、传感器和执行机构。

离合器接合规律和变速器换挡规律是 AMT 自动控制系统开发的1.3AMT 的研究现状及其关键技术

的核心内容[15]，也是现阶段车辆传动领域研究的重点。

要得到离合器的接合规律关键在于如何更好地解决车辆起步时离1.3.1 离合器接合规律

合器的控制问题[16]。搭载 AMT 的车辆上没有了离合器脚踏板，驾驶员只能通过油门踏板来完成自己的操纵意图。对于不同的驾驶员来说，在不同的作业工况、不同的外界环境条件下所采用的控制策略也不尽相同。车辆起步时，要求起步平稳、离合器和发动机要能够协调配合，同时离合器的使用寿命要长，这些都给实现离合器的起步控制增加了难度。在研究离合器控制性能前期阶段，从研究车辆动力学模型入手通过分析影响车辆起步品质的因素得到离合器的接合控制规律[17],由于运用这种方法往往会使得到的车辆系统动力学模型难以真正满足驾驶员的意图和复杂多变的外界环境条件，最终会导致控制效果不理想。后来，一些学者采用现代智能控制理论改善离合器的控制性能[18]，使离合器控制规律得到提高。

第 2 章 拖拉机 AMT 换挡规律理论研究

换挡规律的确定是拖拉机 AMT 设计的核心，是实现拖拉机传动

系统与发动机的合理匹配、控制车辆及时换入最佳挡位关键。通过分析影响拖拉机动力性和燃油经济性的主要因素以及它们之间的内在关系，结合车辆换挡规律的类型和各自的优缺点，确定出拖拉机自动变速器的换挡规律类型及其相应的控制参数，为制定换挡规律奠定基础

自动变速器的换挡规律主要是针对汽车进行研究的，对于拖拉机2.1 车辆自动变速器换挡规律类型

自动换挡的研究并不深入。换挡规律的合理与否直接影响拖拉机的动力性、燃油经济性、换挡平顺性以及对环境适应性等各种性能的优劣[38]。要确定以牵引作业为主要任务的拖拉机自动变速器换挡规律，应从车辆自动变速器换挡规律的类型出发进行分析。车辆自动变速器换挡规律按照其控制参数的数量主要可分为三种形式：单参数换挡规律、两参数换挡规律和多参数换挡规律。组合型两参数换挡规律是以上几种换挡规律的组合，拥有各种换挡规律的优点，可以在不同油门

开度下很好地满足车辆的使用性能。当油门开度较小时，通常以车辆的行驶稳定性、乘坐舒适性为主，采用单参数换挡规律；当油门开度处于中等大小时，以保证车辆最佳经济性为主，且兼顾动力性，通常采用收敛型两参数换挡规律；当油门开度很大时，则以车辆最佳动力性为主，此时采用等延迟型换挡规律。在行驶环境良好的情况下，车辆大都采用组合型换挡规律。

4.2 模糊控制理论基础 ..........50-52

4.1 模糊换挡策略 ..........48-50

第4章 拖拉机 AMT 自动换挡模糊控制策略..........48-62

3.3 本章小结.......... 47-48

3.2 拖拉机 AMT 经济性三参数换挡规律制定.......... 40-47

3.1 拖拉机 AMT 动力性三参数换挡规律制定.......... 30-40

第3章 拖拉机 AMT 三参数换挡规律制定.......... 30-48

5.4 换挡规律仿真分析.......... 69-74

5.3 换挡过程联合仿真模型.......... 68-69

5.2 换挡规律仿真模型 ..........66-68

5.1 拖拉机动力传动系统仿真模型.......... 62-66

第5章 拖拉机 AMT 换挡规律仿真分析.......... 62-75

4.5 本章小结 ..........61-62

4.4 模糊控制器设计.......... 53-61

4.3 拖拉机 AMT 模糊换挡控制基本原理.......... 52-53

4.2.3 模糊推理..........51-52

4.2.2 隶属函数.......... 50-51

4.2.1 模糊集合与隶属度.......... 50

拖拉机实现自动变速的关键在于最佳换挡规律的制定，即应根据

结论

5.5 本章小结.......... 74-75

5.4.3 仿真结果分析.......... 71-74

5.4.2 仿真工况参数设置.......... 71

5.4.1 拖拉机机组整体仿真模型.......... 69-71

不同的作业工况选择最佳的挡位。本文以东方红—MG 系列轮式拖拉机的机械变速器为基础，借助拖拉机的传动系、整车参数以及发动机试验数据，对其换挡规律进行研究。研究所取得的主要成果可归纳如下:

(1) 研究了影响拖拉机 AMT 换挡规律的动力性和经济性因素，在

分析了汽车等车辆自动变速器换挡规律的分类、各自的适用范围和特点的基础上，确定了拖拉机 AMT 换挡规律的参数类型；分析了拖拉机机组自动换挡控制系统的组成、工作原理以及换挡智能控制策略。

(2) 研究了拖拉机机组动力学和发动机燃油经济性，根据发动机的试验数据，采用曲线拟合的方法构造出发动机的动态转矩模型和发动机耗油量数学模型；通过这些模型得出了能够反映拖拉机机组动力性的驱动力、经济性的小时耗油量与换挡规律控制参数之间关系的数学模型。

(3) 利用得到的拖拉机动力学模型和发动机模型推导出拖拉机

AMT 动力性和经济性换挡规律数学模型，采用图解法与解析法制定了拖拉机 AMT 动力性和经济性三参数换挡规律，并借助计算机编程拟合求出换挡规律曲面。

(4) 根据模糊控制的原理，设计了相应的模糊控制器，利用该控制器对基于传统理论求解得到的降挡规律进行改进，得出了拖拉机

AMT 最佳换挡规律，为进一步提高拖拉机机组作业质量提供了保证。

(5) 利用 Matlab/Simulink 软件构建拖拉机系统仿真模型，介绍了仿真模型各组成模块的工作原理；从而得出了拖拉机 AMT 换挡规律仿真模型，通过该仿真模型对经过模糊改进前后的拖拉机 AMT 动力

性和经济性三参数换挡规律进行仿真分析，分析比较了二者对拖拉机机组动力性和经济性的影响。

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机械工程论文范文篇五

第一章 绪论

1.1 课题来源及背景

课题来源于某热电厂改扩建工程。该热电厂始建于 1995 年，主营业务为热电联产，是所在开发区为改善招商引资环境的重点配套工程之一，也是市重点建设项目之一。 根据开发区的总体发展规模和现有用热负荷增长的实际情况，按照热电联产、集中联片供热的产业政策，经分析论证，该热电厂作为该地区大型的公用热电企业，需要进行改造和扩建。 本次扩建工程规模为二炉二机，其中建设 130t/h

循环流化床锅炉 2 台、12WM抽汽凝汽式汽轮发电机组 1 台、12MW

背压式汽轮发电机组 1 台及相应规模的热网等配套设施。 热电厂早期建设工程由于建设时间早，普遍采用继电器保护。随着继电保护技术的成熟与发展，本次扩建工程采用日益成熟的先进的继电保护装置、测控装置、自动装置等构建全厂电气控制系统，以满足生产日益提高的对系统安全性、稳定性和可靠性的要求。

热电厂早期电气系统使用常规继电保护。常规继电保护是采用继1.2 课题研究的意义

电器组合而成的，通过各种继电器的复杂组合，来实现保护功能，因此存在很多缺点。比如占的空间大,安装不便，调试和检修复杂,一般要停电才能进行,影响正常生产；采用的继电器触点多，大大降低了保护的灵敏度和可靠性；继电器保护功能单一，要安装各种表计才能观察实时负荷，且数据不能远方监控，无法实现远程控制；维护复杂，故障后很难找到问题，运行维护工作量大，运行成本高。 总的来说，常规保护使用的电缆数量多、屏柜多、特别是装置寿命短、运行费用高，因此工程中对其进行改造。 随着电子技术和信息技术的发展，电厂的自动化技术也取得了长足的进步，集散控制系统、厂级监控信息系统、厂级管理信息系统、输煤化水辅助控制系统等在电厂中的到普遍的应用，使电厂运行管理水平不断提高。 厂用电气控制系统简称 EFCS 或 ECS，该系统将电厂原先各自独立运行的各种电压等级配电系统的保护、测控装置通过总线的方式联结起来，构成一个系统，实现了与 DCS 系统的通信，同时通过网络和后台软件，实现了电气系统的协调控制、故障分析和运行管理，提高了整个发电厂的自动控制水平和运行管理水平。 综上，将建厂早期使用的常规保护装置改

造为先进的微机保护装置，构建 ECS系统以加强电气系统的协调控制、故障分析和运行管理，提高整个发电厂的自动控制水平和运行管理水平。热电厂扩建工程构建全厂电气控制系统势在必行。

论文分析了热电厂电气控制系统设计与实现的过程，并运用项目1.3 论文的主要工作

管理先进的理论和方法，结合软件平台，对项目每个阶段的进度、质量和成本等进行约束和协调。 本人所做的主要工作：

1、从工程项目的可行性研究和设计阶段，组织和参与针对设备选型的反复讨论和论证，根据系统的容量要求，选择先进的继电保护装置、测控装置、自动装置等配置扩建机组及其辅机，并比选先进的电网监控系统软硬件，为电气控制系统的实现打下基础。

2、对外与系统软件、硬件厂方技术人员沟通，并提出对软硬件功能和性能方面的要求，督促其定制或改进；对内与开发小组成员之间的沟通，组织和参与系统组态的实施过程，并负责检查完善度。

3、组织系统调试和消缺，完成机组试运行并投入商业运营。

电气控制系统简称ECS，开发ECS的目的是为了对电站电气设备2.1 ECS 系统综述

第二章 项目分析

4、负责项目总体资金的调配和控制工作。

进行实时监控，监控的对象主要有分为两大部分：发电机——变压器组、厂用电系统。 发电机——变压器组部分包括发电机——变压器组和发电机励磁系统。厂用电系统监控对象包括电气和工艺两部分。电气部分包括主厂房系统和辅助电源系统。工艺部分主要指高压电动、低压电动和成套设备。

2.1.1 ECS 的结构