混合动力拖拉机动力系统设计研究

摘要

拖拉机作为一种重要的农业机械，其作业项目多样复杂、作业环境恶劣多变；传统拖拉机动力系统作业时发动机工作点差，不能充分利用发动机功率，造成严重能源浪费和尾气排放。混合动力系统增加了电机，可以优化发动机工作区域，提高能量利用效率。因此，面对全球能源危机和严重环境污染的双重压力，研究把混合动力技术应用于拖拉机构成混合动力拖拉机(Hybrid Electric Tractor，简称HET)动力系统是一种提高拖拉机燃油经济性、降低排放的重要措施。
　　本文在分析研究三种混合动力系统的结构组成、工作原理、工作模式及优缺点的基础上，提出了一种适合于拖拉机的双轴并联式混合动力拖拉机动力系统；以东方红1804拖拉机为研究对象，根据拖拉机各种作业项目对牵引力、牵引功率等的要求，对混合动力系统的发动机、电机、电池、动力耦合机构及变速器等部件进行了选型和参数设计；利用已选定的发动机和电机的试验数据分别建立了两者的输出特性模型；结合拖拉机各种作业模式特点，绘制了东方红1804拖拉机理论牵引特性曲线，分析了拖拉机的牵引特性，提出了 HET动力系统理想驱动特性场；根据并联式混合动力系统中发动机和电机的协调工作原理和拖拉机的作业项目种类，制定了 HET动力系统三种工作模式下的协调匹配控制方法及其实现方法。绘制了 HET动力系统的理论牵引特性曲线；提出了动力系统动力性能的评价指标——牵引功率利用率；对HET动力系统与原东方红1804拖拉机动力系统的动力性能进行了比较分析，结果表明：HET动力系统的牵引性能和动力性能较东方红1804拖拉机有较大改善。

目录

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 混合动力车辆动力系统研究现状

1.3 混合动力车辆动力系统节能环保机理及发展趋势

1.4 主要研究内容

第2章 混合动力拖拉机动力系统总体方案

2.1 串联式混合动力系统

2.2 并联式混合动力系统

2.3 混联式混合动力系统

2.4 混合动力拖拉机动力系统方案设计

2.5 混合动力拖拉机动力系统工作模式

2.6 本章小结

第3章 混合动力拖拉机动力系统参数设计

3.1 混合动力拖拉机动力系统功率确定

3.2 发动机选型

3.3 电机选型和参数确定

3.4 动力耦合机构设计

3.5 蓄电池选型和参数确定

3.6 变速器设计

3.7 本章小结

第4章 混合动力拖拉机动力系统性能匹配控制

4.1拖拉机牵引特性

4.2 混合动力拖拉机动力系统性能匹配控制提出

4.3 发动机和电机特性建模

4.4 混合动力拖拉机动力系统性能匹配控制

4.5 本章小结

第5章 混合动力拖拉机动力系统性能评价与分析

5.1 动力耦合机构输出特性

5.2 牵引特性评价与分析

5.3 动力性能评价与分析

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果