少齒差行星齒輪耦合智能控制系統(tǒng)優(yōu)化設計【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)論文(設計)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　少齒差行星齒輪耦合智能控制系統(tǒng)優(yōu)化設計</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 電氣工程及其自動化 </

2、p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

3、　　首先文章分析了國內(nèi)外汽車混合動力的發(fā)展和研究情況，通過實際科研, 根據(jù)沙灘車的使用環(huán)境的要求和特點，以及該車混合動力系統(tǒng)零部件選型設計原則和整車在運行條件下的功率、扭矩和速度等性能指標需求，研究動力系統(tǒng)的發(fā)動機、電機和蓄電池的性能參數(shù),并進行了優(yōu)化匹配、建模仿真和試驗。確定了一種新型多用途輕型電動及混合動力沙灘車動力系統(tǒng)優(yōu)化與設計方案. 研發(fā)了一種新的傳輸系統(tǒng)，混合動力少齒差行星齒輪動力耦合系統(tǒng)（FPS），且重點介紹了新型的少齒差偏

4、曲軸行星齒輪傳動機構在該車動力耦合系統(tǒng)中的應用以及行星齒輪傳動機構的優(yōu)化設計,采取的是各種齒輪體積總和與工作壓力角α最小的雙重優(yōu)化為目標，建立優(yōu)化數(shù)學模型，從而達到大傳送比，小功率的優(yōu)化結果。該方法為低速車輛（即農(nóng)用車）和多用途輕型電動和混合電動汽車提供了基礎設計理論。</p><p>　　關鍵詞：動力耦合系統(tǒng)；混合動力；低速車輛；少齒差行星齒輪傳動；優(yōu)化匹配；</p><p>　　Key

5、words: Hybrid electric vehicle drive system; low-speed goods vehicles; vehicle dynamic coupling system; few-tooth-deference planetary gear transmission; optimize matching.</p><p>　　Firstly this paper analyze

6、s the development of domestic and foreign automobile hybrid, through research and practical research, according to the use of beach car environmental requirements and characteristics, and the vehicle hybrid system compon

7、ents selection design principles and vehicle in operation conditions such as power, torque and speed performance indexes of dynamics system needs to study engine, electric motor and battery performance parameters and opt

8、imized matching, modeling simulati</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　2 動力耦合系統(tǒng)2</p><p>　　2.1 混合動力耦合系統(tǒng)2</p><p>

9、;　　2.2 電動汽車動力傳動系統(tǒng)結構型式及分析2</p><p>　　2.3 動力傳動系統(tǒng)結構型式分析4</p><p>　　2.3.1 串聯(lián)式動力傳動系統(tǒng)4</p><p>　　2.3.2 HEV并聯(lián)式動力傳動系統(tǒng)5</p><p>　　2.3.3 HEV混聯(lián)式動力傳動系統(tǒng)5</p><p>　　2.4

10、混合動力分配模式6</p><p>　　3 混合動力設計9</p><p>　　3.1 少齒差行星齒輪傳動機構9</p><p>　　3.2 混合動力少齒差行星齒輪動力耦合系統(tǒng)的原理11</p><p>　　4 案例研究13</p><p>　　4.1 動力耦合系統(tǒng)結構優(yōu)化14</p>&

11、lt;p>　　4.2 動力耦合傳動系統(tǒng)的控制策略15</p><p><b>　　5 結論16</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　混合動力汽車（HEV），是一項全新的科學技

12、術，20世紀90年代初以來，得到了美、日及歐洲等許多發(fā)達國家的極高重視，并已取得了一些重大的成果與進展。我國在“八五”和“九五”期間都有計劃地開展了電動汽車的關鍵技術攻關合整車研制，在此基礎上也進行了混合動力汽車的多個技術領域的開發(fā)。這種車在減速時動力可以回收再生，制動器可以將機械能轉換成電能，避免了能量的浪費。截至目前，低速車輛和全地形車是尚未使用該技術的汽車。據(jù)低速汽車和混合動力汽車在全地形道路，環(huán)境，速度和負載的情況下，通過發(fā)動機

13、，可充電池和電器電動機/發(fā)電機發(fā)揮最佳。由于偏曲軸少齒差行星齒輪傳動機構有結構緊湊，速度比大，效率高，穩(wěn)定等優(yōu)點，同時又有能力強，加工簡單，成本低等特點。所以該技術可以適用于全地形車，國家國防部，冶金，礦山；重物升降和運輸，儀表制造等。并且混合動力少齒差行星齒輪動力耦合系統(tǒng)的應用可以提高發(fā)動機的工作效率，節(jié)約能源，排放清潔，并減少對環(huán)境的污染等等。</p><p>　　在目前這個時期的生態(tài)要求中，設計和開發(fā)輕型電

14、動和混合動力電機的汽車及全地形車是非常重要的。裝用混合動力系統(tǒng)的汽車燃料經(jīng)濟性比普通汽車可提高一倍，同時使CO2排放量減少一半。在全地形車方面使用混合動力汽車技術很有創(chuàng)新，切入點是合適的，具有廣闊的市場應用前景[1]。該技術還可以用到低速貨車（即農(nóng)用車），這將有巨大的發(fā)展?jié)摿涂春玫氖袌銮熬啊?lt;/p><p>　　多用途運輸中輕及低速是最重要的，其對于一些常規(guī)車輛不允許進入的地區(qū)的實用性和經(jīng)濟性很高，如林地一般調(diào)

15、查，游客度假勝地，公園等；在實際的運輸情況下，機場、車站、消防車也可應用，其他應用是他們申請短期和有限的速度范圍內(nèi)的城市運輸[2]。</p><p><b>　　2 動力耦合系統(tǒng)</b></p><p>　　2.1 混合動力耦合系統(tǒng)</p><p>　　汽車的核心部分由：發(fā)動機—變速器—驅動橋—驅動輪系統(tǒng)是組成，汽車的燃料經(jīng)濟性、動力性在很大

16、程度上受其總成的作用。</p><p>　　動力傳動系統(tǒng)最大的差別在于混合動力（hybrid electric vehicles，即HEV）開發(fā)中與傳統(tǒng)汽車及電動汽車中的動力系統(tǒng)，核心和難點是動力傳動系統(tǒng)的HEV開發(fā)工作。動力傳動系統(tǒng)的結構決定著部件的數(shù)量、種類及系統(tǒng)的控制策略；動力系統(tǒng)結構上的差異導致不同HEV的適用條件和使用要求各不相同；同樣，開發(fā)工作的難度也相差很大?？梢哉f，動力傳動系統(tǒng)結構型式的選擇決定

17、HEV研究開發(fā)的重點和方向，關系著開發(fā)的進度和產(chǎn)品的水平，是 HEV開發(fā) 中首要和關鍵的一步。動力系統(tǒng)HEV最大的差別也是不同的，HEV正是根據(jù)動力傳動系統(tǒng)的結構進行類型劃分。因此，研究開發(fā)時必須在深人調(diào)研、仔細分析和權衡利弊的基礎上，對動力傳動系統(tǒng)的結構類型作出慎重選擇[2]。</p><p>　　資料顯示:裝用混合動力系統(tǒng)的汽車燃料經(jīng)濟性比普通汽車可提高一倍，同時能減少排放能引起地球變暖的CO2排放量減少近一

18、半。在沙灘車方面使用混合動力汽車技術有創(chuàng)新，是合適的切入點，前期基礎工作已經(jīng)做了。該技術還可以用到低速貨車，這將與相關企業(yè)合作,本題目是在汪老師的研究基礎上進行了一定的優(yōu)化設計。</p><p>　　2.2 電動汽車動力傳動系統(tǒng)結構型式及分析</p><p>　　HEV開發(fā)的實質(zhì)是通過部件工況的改善和效率的提高實現(xiàn)整個系統(tǒng)性能的優(yōu)化，是基于系統(tǒng)結構概念上的創(chuàng)新。目前，HEV主要指以蓄電池與

19、輔助動力單元(APU)作為動力源的汽車。其中APU通常為一原動機或由原動機驅動的發(fā)電機組。根據(jù)部件種類、數(shù)量和連接關系可將 HEV的動力系統(tǒng)分為三種基本結構類型：串聯(lián)型、并聯(lián)型和混聯(lián)型。其中，動力源輸出功率以電力形式進行復合的稱之為串聯(lián)式；以機械方式進行疊加的稱之為并聯(lián)式；兩者兼有的稱之為混聯(lián)式。</p><p>　　混合動力傳動系統(tǒng)有三種布置方式：</p><p>　　圖2-l 串聯(lián)式混

20、合動力系統(tǒng)</p><p>　　(1) 串聯(lián)式混合動力傳動系統(tǒng)(圖2-1)在這種系統(tǒng)中，發(fā)動機驅動發(fā)電機產(chǎn)生電能，電能用于驅動電動機并借此轉動車輪。這種系統(tǒng)使用一個較小的發(fā)動機在效率最高的轉速范圍內(nèi)工作，因此，能夠最大限度地改善燃油經(jīng)濟性和減少排放。</p><p>　　圖2-2 并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)</p><p>　　(2) 并聯(lián)式混合動力傳動系統(tǒng)(圖2-2)在這

21、種系統(tǒng)中發(fā)動機和電動機既可聯(lián)合驅動車輪，又可各自單獨驅動車輪，并且允許發(fā)動機在驅動車輪的同時帶動發(fā)電機給蓄電池充電。</p><p>　　(3) 混聯(lián)式混合動力傳動系統(tǒng)圖2-3 其布置形式包含串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點，即功率流既可像串聯(lián)式流動，又可像并聯(lián)式流動。它的動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、發(fā)電機和電動機。根據(jù)助力裝置不同，又可分為發(fā)動機為主和電機為主2種【3】。</p><p>　　圖2-3 混聯(lián)

22、式混合動力系統(tǒng)</p><p>　　以發(fā)動機為主的形式中，發(fā)動機作為主動力源，電機為輔助動力源，Nissan Tino HEV屬于這種情況。以電機為主的形式中，發(fā)動機作為輔助動力源，電機為主動力源，Toyota Prius HEV就屬于這種情況。該結構的優(yōu)點是控制靈活方便，其缺點是結構相對復雜[2～3] 。</p><p>　　2.3 動力傳動系統(tǒng)結構型式分析 </p>&l

23、t;p>　　2.3.1 串聯(lián)式動力傳動系統(tǒng) </p><p>　　由于串聯(lián)式HEV動力傳動系中的發(fā)動機與汽車驅動輪之間無機械連接，具有獨立于汽車行駛工況對發(fā)動機進行控制的優(yōu)點，適用于常見的頻繁起步、加速和低速運行工況。可使發(fā)動機穩(wěn)定于高效區(qū)或低排放區(qū)附近工作。串聯(lián)式 HEV動力傳動系理論上的綜合效率較低，是因為發(fā)動機輸出的機械能由發(fā)電機轉化為電能，再由電動機將電能轉化為機械能用以驅動汽車，途經(jīng)兩次能量轉換，

24、中間必然會伴隨著能量的損失。另外，它的三個動力總成(發(fā)動機、發(fā)電機、電動機)也會給系統(tǒng)總布置帶來困難并使成本增加。因此只有在兩種情況下才有可能選用串聯(lián)式HEV動力傳動系布置方案：①.發(fā)動機僅用于增加電動車輛的續(xù)駛里程，而用于驅動汽車的絕大部分能量來源于蓄電池，使整個系統(tǒng)能量轉化損失較小。②.發(fā)電機和電動機的綜合效率達到或超過傳統(tǒng)車輛動力傳動系的水平，研究人員希望能采用配備有磁能密度極高的永久磁鐵作為電極的高速同步發(fā)電機和電動機來達到這一

25、水平。這種系統(tǒng)主要用于城市大客車。</p><p>　　2.3.2 并聯(lián)式HEV動力傳動系統(tǒng) </p><p>　　在并聯(lián)式HEV動力傳動系統(tǒng)中，發(fā)動機與電動機可分別獨立地向汽車驅動輪提供動力，沒有串聯(lián)式HEV動力傳動系中的發(fā)電機，因此更像傳統(tǒng)的汽車動力傳動系，并具有許多顯著優(yōu)點：①.由于發(fā)動機的機械能可直接輸出到汽車驅動橋，中間沒有能量的轉換，與串聯(lián)式布置相比，系統(tǒng)效率較高，燃油消耗也較

26、少。②.同時電動機又可作為發(fā)電機使用，系統(tǒng)僅有發(fā)動機和電動機二個動力總成，整車質(zhì)量和成本大大減小。③.假定汽車所要求的最大功率為 P，則每臺動力總成的功率總和往往在P－2P之間，由于設備功率較小，所需設備費用也較小。但發(fā)動機與車輛驅動輪間有直接的機械連接，發(fā)動機運行工況不可避免地受到汽車具體行駛工況的影響，要維持發(fā)動機在最佳工作區(qū)工作，則控制系統(tǒng)和控制策略較復雜。 </p><p>　　2.3.3 混聯(lián)式HEV動

27、力傳動系統(tǒng) </p><p>　　混聯(lián)式HEV布置方案綜合了串、并聯(lián)兩種布置方案的優(yōu)缺點，具有最佳的綜合性能，但系統(tǒng)組成龐大，傳動系布置困難。另外，實現(xiàn)串、并聯(lián)分支間合理的切換對控制系統(tǒng)和相關控制策略的設計也提出了更高的要求。綜上所述，并聯(lián)式HEV布置方案由于在傳動系組成及控制方面更接近于傳統(tǒng)車輛傳動系，且所需的電機功率較小，電池組數(shù)量少，整車的價位也比較低。更可貴的是，并聯(lián)式HEV可采用傳統(tǒng)汽車用內(nèi)燃機，從而

28、把傳統(tǒng)車用內(nèi)燃機的最新研究成果應用到混合動力車輛上，節(jié)省了研發(fā)資金目前這種結構的傳動系應用比 較廣泛。并聯(lián)式HEV動力傳動系，由于動力合成的實現(xiàn)方法具有多樣性，相應地動力傳動系結構也多種多樣，通?？蓺w類為：轉速合成式、牽引力合成式和扭矩合成式三大類。圖2-4為豐田公司Prius車的驅動系統(tǒng)結構示意圖，它的動力傳動系統(tǒng)被公認為是目前最成功的結構【3】。</p><p>　　圖2-4 豐田Prius車動力動系統(tǒng)結構簡

29、圖</p><p>　　2.4 混合動力分配模式</p><p>　　如圖2-5為FPS輸入軸角速度小于200 rad/s時的分配模式，當汽車在一定能夠的速度啟動或加速時汽車驅動力由電池帶動電動機提供。此時電磁制動器（BE）沒有制動，動力經(jīng)過少齒差偏曲軸動力耦合系統(tǒng)傳給變速箱和行星齒輪，最后傳到驅動輪使汽車前進。</p><p>　　圖2-5 FPS輸入軸角速度小于

30、200 rad/s時的分配模式</p><p>　　如圖2-6為FPS輸入軸角速度等于（或小于ICE扭矩）200 rad/s時的分配模式，當汽車在一定能夠的速度啟動或加速時驅動力由內(nèi)燃機提供，也可以由內(nèi)燃機和電動機共同提供。當內(nèi)燃機提供的驅動力大于汽車本身所需動力時，多余的動力又可以通過FPS經(jīng)發(fā)電機給電池充電。</p><p>　　圖2-6 FPS輸入軸角速度等于（或小于ICE扭矩）20

31、0 rad/s時的分配模式</p><p>　　如圖2-7 為FPS輸入軸角速度大于或等于200 rad/s時的分配模式，當車輛減速和FPS的輸入軸的角速度等于或大于200rad/s時驅動力由內(nèi)燃機經(jīng)FPS提供，同時內(nèi)燃機將多余動能經(jīng)FPS提供給發(fā)電機給電池充電，這樣就提高了能源的利用率。</p><p>　　圖2-7 FPS輸入軸角速度大于或等于200 rad/s時的分配模式（反饋制動階

32、段Ⅰ）</p><p>　　如圖2-8 為FPS輸入軸角速度小于或等于200 rad/s時的分配模式（反饋制動階段Ⅱ）。車輛減速和FPS的輸入軸的角速度等于或小于200 rad/s時驅動輪輪制動則其回收的能量通過主行星輪、變速箱和FPS啟動發(fā)電機給電池充電。這個制動過程中當內(nèi)燃機仍然在工作，則其產(chǎn)生的動力與驅動輪回收的動力經(jīng)FPS耦合后再經(jīng)發(fā)電機給電池充電。</p><p>　　圖2-8

33、FPS輸入軸角速度小于或等于200 rad/s時的分配模式（反饋制動階段Ⅱ）</p><p><b>　　3 混合動力設計</b></p><p>　　3.1 少齒差行星齒輪傳動機構[1～3]</p><p>　　少齒差行星齒輪傳動是行星齒輪傳動中的一種,由一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪組成一對內(nèi)嚙合齒輪副,它采用的是漸開線齒形,內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差很

34、小,故簡稱為少齒差傳動。一般所講的少齒差行星齒輪傳動是專指漸開線少齒差行星齒輪傳動而言的。漸開線少齒差行星齒輪傳動以其適用于一切功率、速度范圍和一切工作條件,受到了世界各國的廣泛關注,成為世界各國在機械傳動方面的重點研究方向之一[3]?；旌蟿恿夹g應用在沙灘車上這是首次嘗試，要解決的問題之一是(在功率20Kw時)實現(xiàn)低速（65Km/h）大扭矩還要經(jīng)常變速，所以在混合動力沙灘車動力耦合系統(tǒng)中采用新型的少齒差行星齒輪傳動機構（傳動比為20～

35、100以上）。</p><p>　　少齒差行星齒輪傳動是行星齒輪傳動中的一種。由 一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪組成一對內(nèi)嚙合齒輪副．它采用的是漸開線齒形，內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差很小，簡稱為 少齒差傳動。一般所講的少齒差行星齒輪傳動是專指漸 開線少齒差行星齒輪傳動而言的。漸開線少齒差行星齒 輪傳動以其適用于一切功率 、速度范圍和一切T作條件，受到了世界各國的廣泛關注．成為世界各國在機械傳動 方面的重點研究方向之一。</

36、p><p><b>　　1 少齒差傳動</b></p><p>　　少齒差行星齒輪傳動是行星齒輪傳動中的一種。齒輪傳動該機構的特點是當輸人軸旋轉時，行星輪不是作擺線運動高速公轉與低速 自轉的合成，而是通過雙曲柄機構導引作圓周平動。早在 1949年，蘇聯(lián)學者就從理論上解決 了實現(xiàn)一齒差傳動的幾何汁算題目 。由 一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪組成一對內(nèi)嚙合齒輪副．它采用的是

37、漸開線齒形，內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差很小，簡稱為 少齒差傳動。</p><p>　　2 少齒差行星齒輪傳動的特點   少齒差行星齒輪傳動具有以下優(yōu)點：</p><p>　　(I)加工方便、制 造成本較低 漸開線少齒差傳動的特點是用普通的漸開線齒輪刀具和齒輪機床就可以加工齒輪，不需要特殊的刀具與專用設備，材料也可采用普通齒輪材料料 。</p><p&

38、gt;　　(2)傳動比范圍大，單級傳動比為 10～1000以上 。</p><p>　　(3)結構形式多樣，應用范圍廣，由于其輸入軸與輸出軸可在同一軸線上，也 可以不在同一軸線上，所以能適應各種機械的需要 。 </p><p>　　(4) 結構緊湊 、體積小、重量輕 ，由于采用內(nèi)嚙合行星傳動，所以結構緊湊；當傳動比相等時，與同功率的普通圓柱齒輪減速器相比，體積和重量均可減少 1/3～2／3

39、。</p><p>　　(5)效率高。  當傳動比為 10～200時，效率為 80％～94％。效率隨著傳動比的增加而降低[4]。</p><p>　　(6)運轉平穩(wěn)、噪音小、承載能力大，由于是內(nèi)嚙合傳動．兩嚙合輪齒一為凹齒 、一為凸齒兩齒的曲率中心在同一方向．曲率半徑義接近相等，因此接觸面積大，使輪齒的接觸強度大為提高，又采用短齒制．輪 齒的彎曲強度也提高了。此外，少齒

40、差傳動時，不是一對 輪齒嚙合，而是 3-9對輪齒同時接觸受力．所以運轉平穩(wěn)，噪 聲小，并且在相同的模數(shù)情況下．其傳遞力矩比普 通同柱齒輪減速器大。</p><p>　　第一  減速部分：  當電動機帶動偏心軸轉動時，由于內(nèi)齒輪與機殼固定不動，迫使行星齒輪繞內(nèi)齒輪作行星運動（即作公轉又作自轉）；又由于行星齒輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)差很少，所以行星齒輪繞偏心軸中心所作的運動為反向低速自

41、轉運動。利用輸出機構將行星輪的自轉運動傳遞給輸出軸，就可以達到減速的目的。</p><p>　　第二  輸出部分：  從結構上保證行星輪上的銷孔直徑比銷軸套的外徑大二倍偏  心距。在運動過程中，銷軸套始終與行星齒輪上的銷孔壁接觸，從而使行星齒輪的自轉運動通過軸套傳給輸出軸，以實現(xiàn)與 輸入軸方向相反的減速運動。少齒差減速器的結構型式較多，常見的型式可按輸出

42、的型式、減速器的級數(shù)、行星齒輪的數(shù)目、使用安裝的型式分類。</p><p>　　其中按輸出型式可分為：</p><p>　　（1）銷軸式 這種減速器使用歷史較長，應用范圍較廣，實踐證明效率較高；在高速連續(xù)運轉，功率較大或扭矩較大的使用場合下，可采用銷軸式輸出機構</p><p>　?。?）十字滑塊式 這種結構形式較簡單，加工方便，但是承載能力及效率較銷軸式低，

43、 常用于小功率、只有一個行星齒輪的結構中。</p><p>　?。?）浮動盤式 這種結構形式較新穎，比銷軸式容易加工，使用效果好。但對其效率 和承載能力還缺乏測試數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）零齒差式 零齒差式輸出機構的零件數(shù)量要少一些，結構緊湊、制造方便；</p><p>　　（5）雙曲柄式 高速軸減速后帶動行星齒輪，動負荷小。這種結構的軸

44、向尺寸較大，加工精度要求高；</p><p>　　一種新型的少齒差行星齒輪傳動機構如圖3-1，主要由定心內(nèi)齒輪、行星架、第一行星輪、第二行星輪、動心內(nèi)齒輪以及軸承和軸承組成。由電動機驅動的定心內(nèi)齒輪與第一行星輪的齒數(shù)差為1～4的少齒差，而輸出動力至驅動輪的動心內(nèi)齒輪第二行星輪4的齒數(shù)差為0～4。一般采取的傳動比為20～100以上，效率為0.8～0.9。如制動器轉動電機不轉（Z1不動）,發(fā)動機輸入軸和車輪輸出軸的傳

45、動比I = -Z3/(Z5-Z3)；車輪制動輸出軸不動時,發(fā)動機輸入軸和電動機輸入軸的傳動比If = -Z5/(Z5-Z), 內(nèi)、外齒輪的齒數(shù)差越少，每級傳動得到的傳動比就越大。但齒數(shù)差少到一定程度時，內(nèi)嚙合齒輪就會產(chǎn)生齒形重疊干涉[3]。解決的辦法是采用短齒并進行適當?shù)刈兾弧?lt;/p><p>　　對各種內(nèi)嚙合少齒差行星(減速)傳動進行歸納整合,探索運動規(guī)律,用新的理論觀點,比較系統(tǒng)的綜合論述工作原理、傳動形式及

46、工作基本條件,并提出研發(fā)產(chǎn)品的意見。因而克服了浮動盤式、銷軸式、滑塊式及雙曲柄式輸出機構等缺點。當調(diào)整控制系統(tǒng)可以順利實現(xiàn)并聯(lián)到串聯(lián)驅動的轉換，直到由內(nèi)燃機驅動。比傳統(tǒng)的混合驅動系統(tǒng)更輕，效率和整體性能更高。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)無級變速，但是不能實現(xiàn)發(fā)動機輸出轉矩和電機輸出轉矩的直接疊加[4～5]。</p><p>　　3.2 混合動力少齒差行星齒輪動力耦合系統(tǒng)的原理[7～17]</p><p>

47、;　　圖3-1為偏曲軸少齒差行星齒輪傳動機構示意圖。它是屬于NN機構，發(fā)動機和電機動力通過由一對斜齒圓柱齒輪1和2組成的高速級輸入,低速級由偏曲軸少齒差行星傳動組成，1為輸入內(nèi)齒輪與電機相連；2為主動曲軸與發(fā)動機相連，3和4為行星輪，5為輸出內(nèi)齒輪。設內(nèi)齒輪的轉速為n5，行星輪的自轉轉速為n4，主動曲軸的轉速為n3 = n4,根據(jù)相對運動原理,行星輪作平動，電機不工作和BE制動時,發(fā)動機動力輸入時，機構的總傳動比I25為 </p&

48、gt;<p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　發(fā)動機不工作和CBE工作時,電機動力輸入時，機構的總傳動比I15為</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　8，9 -螺旋齒輪; 1-中心內(nèi)環(huán)形齒輪; 2–帶有偏見彎曲軸的主行星; 3-第一行星齒輪;</p&g

49、t;<p>　　4-第二行星齒輪; 5-移動內(nèi)部環(huán)形齒輪;6,7-軸承;</p><p>　　圖3-1 混合動力低速車的混合動力少齒差行星齒輪動力耦合系統(tǒng)</p><p><b>　　4 案例研究</b></p><p>　　4.1 動力耦合系統(tǒng)結構優(yōu)化</p><p>　　漸開線少齒差行星傳動的主要特

50、點是傳動比大,結構緊湊,體積小,重量輕;傳動效率高,承載能力大,齒數(shù)少便于制造;輸入軸和輸出軸的同軸性好,裝配和使用方便.但該傳動的設計計算比較復雜,這在一定程度上影響其推廣使用.因此,其設計方法的研究具有十分重要的意義。</p><p>　　對上圖進行分析后，得出車子的4個工況，即：電動機工作，發(fā)動機工作，電動機發(fā)電機共同工作，發(fā)電機發(fā)電。假設a的轉速是na，a的齒數(shù)是za，b的齒數(shù)是zb，1的齒數(shù)是z1，2的

51、轉速是n2，3的齒數(shù)是z3，4的齒數(shù)是z4，5的齒數(shù)z5，未知數(shù)設定好，然后對每個工況進行分析。</p><p>　　電動機工作：CBE打開，CB閉合，只有電動機提供動力，（za/zb）*I15=傳動比。</p><p>　　發(fā)動機工作：CBE閉合，CB打開，只有電動機提供動力</p><p>　　共同工作：CBE閉合，CB閉合，共同提供動力。</p>

52、<p>　　發(fā)電機發(fā)電：當車子需要制動時，CBE打開，CB閉合，電動機反轉對電池進行充電</p><p>　　表4-2 動力耦合系統(tǒng)的離合器和剎車系統(tǒng)的驅動狀況</p><p>　　注： “○”是指離合器分離或制動器不制動；“●”是指離合器接合或制動器制動。</p><p>　　圖4-3 在不同的駕駛模式下車速及驅動力的關系</p><

53、;p>　　當混合動力從驅動模式切換到另一種模式時，電磁控制的離合器，制動器（CBE）和制動器（BE）系統(tǒng)的驅動策略按圖表4-3中變化。此時動力性能控制離合器的車輛和平滑接觸離合器的車輛相結合的動力有很大影響。當車輛行駛于低速時，驅動力由馬達和電動可變扭矩提供；當車輛行駛于中速時，驅動力由馬達、內(nèi)燃機驅動和混合動力提供；當車輛行駛于高速時，驅動力由內(nèi)燃機驅動和混合動力提供。</p><p><b>

54、　　5 結論</b></p><p>　　在偏曲軸少齒差行星齒輪傳動動力耦合機構設計中,以嚙合角和機構尺寸最小的雙目標優(yōu)化模型,具有全局優(yōu)化的特點,在尋求裝置體積最小的過程中,使設計參數(shù)的配置更加合理。不僅有效減小了結構的尺寸,而且提高了機構的運動性能。在混合動力低速車的應用中，它不僅降低了車的規(guī)模配置，而且也提高了運動性能，使發(fā)動機與電機動力平穩(wěn)耦合，通過調(diào)整電機正反轉的速度實現(xiàn)無級變速傳遞動力。

55、在全地形車上應用指紋圖譜可以使發(fā)動機和電動機的性能更穩(wěn)定。通過調(diào)整電機的速度前進，它可以實施連續(xù)可變速度移交權力，反向旋轉。與傳統(tǒng)的優(yōu)化算法比較，證明混合動力少齒差行星齒輪動力耦合系統(tǒng)優(yōu)化模型的應用中是可行的。</p><p>　　綜上所述，開展對混合動力少齒差行星齒輪動力耦合系統(tǒng)優(yōu)化設計和優(yōu)化方法研究具有以下的意義：</p><p>　?、?對輕型電動和混合動力的所有類型的輕型外殼的設計

56、是很有必要的。 混合動力聯(lián)合系統(tǒng)的少齒差行星齒輪傳動機構在電動和混合動力的技術對于所有汽車的研究是很有用的。</p><p>　　②.混合動力技術在農(nóng)用車的研究是有很大的前景的，也在很有必要的。</p><p>　　③.混合動力技術應用在沙灘車上這是首次嘗試，在功率20Kw時實現(xiàn)低速（65Km/h）大扭矩還要經(jīng)常變速，在電動及混合動力沙灘車動力耦合系統(tǒng)中采用新型的少齒差行星齒輪傳動機構（傳

57、動比=20～100以上）,這純屬創(chuàng)新之作。所以，開展對混合動力少齒差行星齒輪動力耦合系統(tǒng)優(yōu)化設計和優(yōu)化方法是非常必要和有意義的。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　教師指定：</b></p><p>　　[1] 趙福水等.混合動力汽車動力耦合系統(tǒng)結構與發(fā)展關系[J].湖南農(nóng)

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