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重型汽车传动系统关键部件能量特性及节能评价研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 我国能源和资源存储状况及能耗状况

1.1.2 节能减排是转变经济发展方式的必由之路

1.2 国内外节能设计研究现状分析

1.2.1 面向能量节约的相关研究

1.2.2 汽车能耗特性及节能设计研究

1.2.3 研究现状总结

1.3 论文研究的目的及内容

1.3.1 论文研究的目的

1.3.2 论文的研究内容

1.3.3 论文的组织结构

第二章 重型汽车传动系统的能量流模型

2.1 重型汽车传动系统运行过程的能量流程和特点

2.1.1 重型汽车传动系统运行过程的能量流程

2.1.2 重型汽车传动系统运行过程的能量消耗特点

2.2 重型汽车传动系统运行过程的能耗分析

2.2.1 传动系统中湿式离合器的能耗分析

2.2.2 传动系统中齿轮传动机构的能耗分析

2.2.3 传动系统中轴承的能耗分析

2.3 重型汽车传动系统的能量传输数学模型

2.3.1 重型汽车传动系统的能量传输数学模型

2.3.2 一般形式的重型汽车传动系统的能量传输数学模型

2.3.3 重型汽车传动系统能量传输数学模型的应用性

2.3.4 重型汽车传动系统能量传输数学模型的数值仿真

本章小结

第三章 重型汽车传动系统关键部件能量因子的提取

3.1 湿式离合器的能量损失机理与特性

3.1.1 湿式离合器起步接合运行过程的性能

3.1.2 重型汽车传动系统湿式离合器的能量传输模型

3.1.3 重型汽车发动机怠速状态下湿式离合器的能量损失机理与特性

3.1.4 重型汽车起步和换挡过程湿式离合器的能量损失机理与特性

3.2 变速器的能量损失机理与特性

3.2.1 重型汽车变速器的结构与工作原理

3.2.2 重型汽车变速器的能量传输模型

3.3.3 重型汽车变速器运行过程的能量损失机理与特性

3.3 传动系统关键部件供油装置的能量损失机理与特性

3.4 重型汽车传动系统关键部件能量因子的提取

3.4.1 能量因子的应用过程模型与提取方法

3.4.2 传动系统关键部件能量因素识别

3.4.3 传动系统关键部件能量因子的提取

本章小结

第四章 基于能量因子的传动系统关键部件节能运行评价分析

4.1 重型汽车传动系统节能运行评价指标体系的建立及权重的确定

4.1.1 重型汽车传动系统关键部件能量因子的耦合分解

4.1.2 重型汽车传动系统节能运行评价指标体系的建立

4.1.3 敏感度分析概述

4.1.4 权重的确定方法

4.2 湿式离合器带排损失评价分析及数值仿真

4.2.1 湿式离合器能量设计参数对带排损失功率的影响

4.2.2 湿式离合器能量设计参数对评价指标的影响

4.2.3 湿式离合器节能运行评价因素的相对敏感度系数和敏感度值获取

4.2.4 湿式离合器节能运行评价因素权重的确定与分析

4.3 变速器载荷损失影响评价分析及数值仿真

4.3.1 变速器能量设计参数对载荷损失功率的影响

4.3.2 变速器节能运行评价因素的相对敏感度系数和敏感度值获取

4.3.3 变速器节能运行评价因素权重的确定与分析

本章小结

第五章 总结与展望

5.1 结论与创新点

5.2 展望

参考文献

攻读博士学位期间的学术活动及成果情况

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摘要

我国汽车拥有量居世界前列,汽车的使用不但消耗了较多能源,而且其尾气排放造成了对环境的严重影响。大量统计调查表明:重型汽车能量利用率较低。因此,对重型汽车行驶过程能量损耗特性、节能技术及节能运行评价的研究意义较大。
  本文针对国内外在重型汽车传动系统能量损失特性方面系统研究的不足,在国家自然科学基金课题(项目编号:50775061)和安徽省教育厅自然科学项目(项目编号:KJ2011B050和KJ2014A040)的支持下,对能耗较大的重型汽车传动系统的能量流程、能量损失特性、能量因子的提取与表达及节能运行评价方法展开了研究。其主要内容包括:
  根据重型汽车传动系统的能量传输特点,建立了重型汽车传动系统运行过程的能量流程,分析了重型汽车传动系统功率传输特性、能耗组成部分和能耗特点。在此研究基础上,从系统的角度提出了传动系统能量传输数学模型,然后利用该数学模型对重型汽车在怠速、原地起步、高档位加速和中高速匀速行驶四种工况下进行仿真,仿真结果显示四种工况下的传动系统最大损失功率分别占发动机额定输出功率的9.3%、20.7%、7.3%和1%,结果与重型汽车在相同工况下燃油消耗量的变化规律基本吻合,验证了模型的有效性。本文以此模型为理论依据,分别分析了湿式离合器和变速器在怠速、原地起步和换挡加速过程中的能量损失机理与特性,识别出影响湿式离合器和变速器能量消耗的能量因素。
  以传动系统关键部件运行过程能量损失机理与特性为依据,采用模糊数学理论方法,对识别出的能量因素进行可控性分析和处理,获得强可控能量因素集,然后采用机械、物理、控制等多学科原理知识对其进行原理分析,提取出重型汽车传动系统关键部件能量因子集。通过解耦和聚类等分析方法对所提取的能量因子进行处理,得到具体的可直接用于设计的能量设计参数集。
  探索了基于能量因子的传动系统关键部件节能运行评价分析方法。基于重型汽车传动系统关键部件的能量因子,构建了以能效提升为目标的传动系统节能运行评价指标体系;采用了模型仿真与敏感度分析相结合的方法,解决了评价因素对评价指标影响程度的量化问题,最后,以湿式离合器带排损失和变速器载荷损失分析为示例,验证了系统节能运行评价分析方法的有效性。

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