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电机与控制学报 2025年第3期29卷 74-87页

作者：王奥运陈光贾一帆景国玺河北工业大学机械工程学院天津300401 天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300401

针对双电源电动汽车的能量管理与驱动控制问题,对于隔离直流(DC)母线构型双逆变器开绕组永磁同步电机(PMSM)驱动系统进行定子电流优化及功率分配研究,并着重探究了动力电池与超级电容搭配下的功率分配策略。首先,建立双逆变器开绕组永... 详细信息

针对双电源电动汽车的能量管理与驱动控制问题,对于隔离直流(DC)母线构型双逆变器开绕组永磁同步电机(PMSM)驱动系统进行定子电流优化及功率分配研究,并着重探究了动力电池与超级电容搭配下的功率分配策略。首先,建立双逆变器开绕组永磁同步电机驱动系统数学模型,并推导双空间矢量脉宽调制(SVPWM)架构下的双逆变器功率分配范围边界;然后,分别针对电机效率与功率分配范围提出两种定子电流矢量优化方法,并对比其稳态性能参数;最后,针对动力电池与超级电容的功率输出特性进行分析,在整车能量管理层面提出一种基于以上构型的双电源功率分配策略。使用仿真软件分别在城市道路以及市郊工况下,对所提功率分配策略进行验证。仿真结果表明,所提功率分配策略在节能性和稳定性方面具有优势。

关键词：双电源开绕组永磁同步电机矢量控制定子电流优化功率分配能量管理

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基于疲劳强度分布的双过渡P-S-N曲线研究

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车用发动机 2025年第1期 67-75页

作者：景国玺苏越陶帅宋雅丽屠丹红孙腾腾河北工业大学机械工程学院天津300401 天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 中船动力研究院有限公司上海201306

以往研究发现,不同金属材料的疲劳寿命分布随着载荷水平的变化往往有不同的分布类型,而不同寿命对应的疲劳强度一般近似服从同一分布。基于“等效疲劳强度”概念可以合并不同疲劳寿命下的数据,在假定总体样本的疲劳强度服从正态分布的... 详细信息

以往研究发现,不同金属材料的疲劳寿命分布随着载荷水平的变化往往有不同的分布类型,而不同寿命对应的疲劳强度一般近似服从同一分布。基于“等效疲劳强度”概念可以合并不同疲劳寿命下的数据,在假定总体样本的疲劳强度服从正态分布的前提下,采用极大似然法进行参数估计。一些经典的模型如Strohmeyer模型,采用上述方法时往往在中周到高周或中周到低周的过渡段拟合效果不佳。对此,构建了一种含两个过渡段的中高周S-N曲线并给出了适用于工程设计的P-S-N曲线。对ZL101A铝合金和BSM590结构钢两种材料分别开展含两个过渡区的中高周疲劳试验,对比Strohmeyer等模型发现:新提出的“双过渡”S-N曲线在中小样本量下的拟合优度更好;相较采用升降法计算得到的疲劳极限,采用基于疲劳强度分布拟合得到的疲劳极限偏差均在3%以内,而采用新提出的S-N曲线的计算偏差均小于1%;在中周到高周区的过渡段对比Dixon-mood方法计算得到的结果,采用提出的S-N曲线在过渡段精度分别达到92.2%和99.9%。

关键词：应力-寿命曲线疲劳强度极大似然法疲劳极限

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考虑残余应力和硬度影响的齿轮弯曲疲劳寿命预估

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机械强度 2025年第2期47卷 53-60页

作者：赵鹏博陈勇尤晖周兴云李光鑫武一民刘祥环河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300401 广西大学机械工程学院南宁530004 浙江义利汽车零部件有限公司义乌322000 株洲齿轮有限责任公司株洲412000

为研究残余应力和硬度对齿轮弯曲疲劳性能的影响,以渗碳热处理20MnCrS5钢制齿轮为研究对象,进行复合小径喷丸强化处理,进而实现同一材料的齿轮具有不同硬度和残余应力状态。以最大主应变准则为基础,分别引入残余应力影响项以及残余应力... 详细信息

为研究残余应力和硬度对齿轮弯曲疲劳性能的影响,以渗碳热处理20MnCrS5钢制齿轮为研究对象,进行复合小径喷丸强化处理,进而实现同一材料的齿轮具有不同硬度和残余应力状态。以最大主应变准则为基础,分别引入残余应力影响项以及残余应力-硬度耦合影响项建立疲劳寿命预测模型。通过喷丸齿轮弯曲疲劳试验确定最优残余应力影响系数和修正系数,对比两种模型的寿命预测精度;通过未喷丸齿轮弯曲疲劳试验验证模型的准确性。结果表明,当单一考虑残余应力影响时,残余应力影响系数最优值为0.09,模型可实现较高的寿命预测精度。同时考虑残余应力和硬度影响,修正系数最优值为0.04,模型具有更高的预测精度。

关键词： 20MnCrS5渗碳齿轮弯曲疲劳复合小径喷丸寿命预估最大主应变准则

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基于NSGA-Ⅱ算法和模糊控制的纯电动汽车2DCT换挡规律研究

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汽车工程 2022年第10期44卷 1571-1580页

作者：殷学冰陈勇代青林刘海田乃利贺伯林河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 珠海华粤传动科技有限公司珠海519060

换挡规律是影响汽车动力性和经济性的关键因素。针对自主研发的纯电动汽车两挡干式双离合变速器(2DCT),以不同踏板开度下的换挡车速作为优化变量,通过NSGA-Ⅱ算法得出换挡速度的Pareto前沿,利用线性加权法求出兼顾经济性和动力性的踏板... 详细信息

换挡规律是影响汽车动力性和经济性的关键因素。针对自主研发的纯电动汽车两挡干式双离合变速器(2DCT),以不同踏板开度下的换挡车速作为优化变量,通过NSGA-Ⅱ算法得出换挡速度的Pareto前沿,利用线性加权法求出兼顾经济性和动力性的踏板开度和车速两参数换挡规律。引入加速度构建一种三参数模糊控制器,对换挡速度进行动态调整,得到综合性换挡规律。结果表明,综合换挡规律能同时兼顾整车的经济性和动力性,并且相较于经济性换挡规律较大程度减少换挡频率。

关键词：纯电动汽车两挡干式双离合变速器换挡规律 NSGA-Ⅱ算法模糊控制

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疲劳点蚀斜齿轮动力学仿真预测与故障识别试验研究

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机械工程学报 2021年第9期57卷 61-70页

作者：陈勇李金锴臧立彬刘意气毕旺洋杨小朋河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 浙江吉利动力总成有限公司宁波315800

斜齿轮是汽车变速器的核心传动零部件,齿面点蚀是影响汽车变速器传动平稳与可靠性的主要故障形式之一。通过冲击函数法,接触线百分比法和齿轮系统动力学理论,建立了不同点蚀类型的斜齿轮系统动力学模型,分析了点蚀斜齿轮系统的动态响应... 详细信息

斜齿轮是汽车变速器的核心传动零部件,齿面点蚀是影响汽车变速器传动平稳与可靠性的主要故障形式之一。通过冲击函数法,接触线百分比法和齿轮系统动力学理论,建立了不同点蚀类型的斜齿轮系统动力学模型,分析了点蚀斜齿轮系统的动态响应。同时,通过齿轮疲劳点蚀试验,获得了不同点蚀程度齿轮振动加速度信号,并通过快速傅里叶变换(Fast Fourier transformation,FFT)分析,得到了不同点蚀程度对齿轮振动加速度的时域和频域特征变化规律,验证了动力学模型的准确性。结果表明,运用动力学方法分析斜齿轮系统动态响应可以对斜齿轮点蚀程度和点蚀形式进行预测和识别。

关键词：斜齿轮点蚀动力学动态响应

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非线性能量阱对汽车车身垂向振动的抑制效果

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中国机械工程 2022年第1期33卷 24-33页

作者：甄冬李堃刘晓昂张佳琪河北工业大学机械工程学院天津300130 天津市新能源汽车动力传动及安全技术重点实验室天津300130

为控制动力总成激励引起的车身垂向振动,建立了车身增加立方刚度非线性能量阱和负刚度非线性能量阱的动力总成车身轮胎的三自由度汽车模型。基于复变量平均法分别推导了两个系统的慢变方程,研究了系统鞍结分岔边界条件,并对平衡点稳定... 详细信息

为控制动力总成激励引起的车身垂向振动,建立了车身增加立方刚度非线性能量阱和负刚度非线性能量阱的动力总成车身轮胎的三自由度汽车模型。基于复变量平均法分别推导了两个系统的慢变方程,研究了系统鞍结分岔边界条件,并对平衡点稳定性进行了分析。数值分析表明,优化后的立方刚度非线性能量阱能有效减小车身在其固有频率处的振动;与立方刚度非线性能量阱相比,负刚度非线性能量阱具有更好的减振效果。

关键词：非线性能量阱复变量平均法参数优化汽车车身振动抑制

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基于LADRC的纯电动汽车双离合变速器换挡控制

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汽车工程 2024年第9期46卷 1668-1677页

作者：贺伯林陈勇代青林河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 广西大学机械工程学院南宁530004

针对纯电动汽车两挡双离合自动变速器(two-speed dual-clutch transmission,2DCT)换挡控制模型及参数的不确定性和存在的未知干扰,提出了一种线性自抗扰(linear active disturbance rejection controller,LADRC)换挡控制策略。首先建立2DCT换挡过程动力学模型,并分析了换挡过程;然后考虑控制模型的不确定性及未知干扰,将LADRC控制器应用到换挡过程对期望角速度进行跟踪,并采用扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对扰动进行实时估计,并加以补偿,最后与PID控制进行对比。仿真和实验结果表明,该控制器跟踪误差更小,鲁棒性强,能保证良好的换挡品质。

关键词：纯电动汽车双离合变速器换挡控制自抗扰控制扩张状态观测器

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面向年龄和车辆前部差异的行人下肢交通损伤

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中国机械工程 2020年第10期31卷 1203-1212页

作者：曲志冬肖森黄晶郄彦朝河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300401 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410080

行人的交通损伤多发生在下肢且损伤程度与车辆前部外形相关。为揭示车辆前端结构造成行人下肢损伤的差异成因并确定此类损伤的机理,根据中国人体特征和骨骼材料特性建立了不同年龄的下肢模型,并结合车辆前部结构特征模拟了正面碰撞,分... 详细信息

行人的交通损伤多发生在下肢且损伤程度与车辆前部外形相关。为揭示车辆前端结构造成行人下肢损伤的差异成因并确定此类损伤的机理,根据中国人体特征和骨骼材料特性建立了不同年龄的下肢模型,并结合车辆前部结构特征模拟了正面碰撞,分析了年龄、车辆前部结构与下肢损伤的定量关系。结果表明,年龄差异会造成显著的关节损伤差异;汽车前围结构影响行人下肢损伤的部位,且较小的离地间隙和较宽的前围造成的下肢损伤较小。

关键词：关节损伤车身前围刚度分布年龄差异正面碰撞

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基于梁单元简化模型的锂电池组碰撞安全临界条件的判定

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汽车工程 2022年第5期44卷 722-729页

作者：陈光魏晨阳李晓宇景国玺河北工业大学天津市新能源汽车传动与安全技术重点实验室天津300130 河北工业大学机械工程学院天津300401

针对现有电池单体有限元模型单元数量多、计算速度慢、在整车碰撞分析难以应用的问题,提出一种采用梁单元,反映电池单体壳体的压溃和弯曲特性的有限元模型。通过对比电池单体的轴向压溃、径向挤压和压痕试验结果,验证了建立的电池单体... 详细信息

针对现有电池单体有限元模型单元数量多、计算速度慢、在整车碰撞分析难以应用的问题,提出一种采用梁单元,反映电池单体壳体的压溃和弯曲特性的有限元模型。通过对比电池单体的轴向压溃、径向挤压和压痕试验结果,验证了建立的电池单体简化模型的有效性。应用该简化模型进行了6×4电池组撞击刚性墙和刚性墙撞击电池组两种工况的仿真,并根据电池单体短路失效临界应变,确定电池发生短路失效的临界撞击速度和撞击质量。结果表明,在电池组撞击刚性墙工况中,撞击速度为245 km/h时,靠近刚性墙第2和第3层电池单体最先失效;而在刚性墙撞击电池组工况中,撞击质量为16.06 kg时,最先失效的电池单体位于靠近刚性墙的第2层。因此,应依据不同的工况来确定电池组内首先失效单体的位置。

关键词： 18650锂电池梁单元简化模型冲击临界条件

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复合小径喷丸强化对齿轮接触疲劳性能的影响

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材料热处理学报 2023年第5期44卷 191-200页

作者：许任宗陈勇李光鑫武一民贾纪鹏河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130

为研究复合小径喷丸强化对齿轮接触疲劳性能的影响,通过有限元模拟与喷丸强化试验相结合对复合小径喷丸强化效果进行分析,利用齿轮接触疲劳寿命试验验证复合小径喷丸齿轮的寿命提升效果。结果表明:相较于单次小径喷丸,复合小径喷丸能够... 详细信息

为研究复合小径喷丸强化对齿轮接触疲劳性能的影响,通过有限元模拟与喷丸强化试验相结合对复合小径喷丸强化效果进行分析,利用齿轮接触疲劳寿命试验验证复合小径喷丸齿轮的寿命提升效果。结果表明:相较于单次小径喷丸,复合小径喷丸能够获得更大的残余压应力,且表面粗糙度更小;随着喷丸强度和喷丸覆盖率的增大,残余压应力值均有所增大,且残余压应力最大值深度基本不变。通过喷丸强化试验,验证了喷丸有限元模型的合理性,且复合小径喷丸强化在齿轮表层引入高残余压应力和提升表面硬度的同时基本不改变粗糙度大小。齿轮接触疲劳寿命试验结果表明复合小径喷丸后齿轮副间的传动效率明显升高,疲劳寿命相当于未喷丸齿轮的2.38倍,寿命提升效果明显。

关键词：复合小径喷丸齿轮有限元模拟残余应力接触疲劳性能

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