混合动力合成装置的功率分汇流和效率研究

摘要

动力合成装置所用的2K-H型行星齿轮机构相比普通定轴齿轮机构，具有质量小、体积小、传动比大、传动平稳和传动效率高等优点，从而在各个工业部门获得了日益广泛的应用。特别是在当前石油资源较为紧张的情况之下，把它用在混合动力汽车(HEV)上，引起很多学者和企业的重视，并且已有商业化产品投入市场，获得了很好的经济效益和社会效益，成为世界汽车技术的研究热点之一。目前针对这种动力合成装置的研究和开发是十分必要的。
　　本论文主要研究的内容为：
　　(1)用离散图的方法，对2K-H行星齿轮机构的功率流进行分析。引入理想机械的方法，以理想功率和实际功率之间的比值，推导出2K-H行星齿轮机构在不同组合模式下的机械效率公式；
　　(2)以并联式混合动力电动汽车(PHEV)为例，基于五个假设，分析行星齿轮机构的参数K，并讨论了一下K值对输出转速、转矩的影响。对PHEV的运行模式及能量流进行了分析，给出了不同运行模式下，计算2K-H负号行星齿轮机构的效率公式；
　　(3)建立2K-H负号行星齿轮机构的虚拟样机模型，进行动力学仿真，求出PHEV四种工作模式所对应的2K-H负号行星齿轮机构的机械效率，把它和2中所推导的效率公式计算结果进行对比；
　　(4)利用动态载荷模拟加载系统试验台，测试了2K-H负号行星齿轮机构的机械效率，把它与理论分析和模拟仿真所得的机械效率进行了对比分析，验证了理论的正确性。
　　本论文研究的意义在于对混合动力合成装置的功率分汇流进行了细致的探讨，得出了一些结论；对混合动力汽车在运行过程中的功率流进行分析，为进行整车控制打下基础，使能量的综合使用率达到最佳，从而达到节省能源与减少废气排放的效果；同时，论文中对所推导的效率公式用虚拟样机技术进行仿真分析之后，还用动态载荷模拟加载系统进行了测试。本论文所论述的方法与原理对今后的研究工作有一定的借鉴意义。

目录

独创性声明

学位论文使用授权声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 齿轮机构的发展趋势

1.3 动力合成装置的功率流和效率的研究现状

1.3.1 齿轮机构效率的传统计算方法

1.3.2 齿轮机构效率计算方法新趋势

1.3.3 行星齿轮机构在混合动力电动汽车中的应用

1.4 课题来源

1.5 本课题主要内容及研究意义

1.6 小结

2 行星齿轮机构的效率分析

2.1 引言

2.1.1 齿轮机构的分类

2.1.2 行星齿轮传动的符号

2.1.3 行星齿轮传动的特点

2.1.4 行星齿轮传动的基本类型

2.2 2 K-H行星齿轮机构传动特点

2.2.1 传动比关系

2.2.2 转矩关系

2.3 2 K-H行星齿轮机构的内力矩和功率流

2.3.1 2 K-H负号机构的内力矩和功率流

2.3.2 2 K-H正号机构的内力矩和功率流

2.3.3 从功率流向分析齿轮机构效率

2.4 2 K-H机构效率公式的推导

2.4.1 2 K-H行星齿轮机构效率公式推导

2.4.2 算例分析

2.5 本章小结

3 PHEV动力合成装置的结构参数选取及功率分汇流分析

3.1 引言

3.2 PHEV动力合成装置的结构参数选取

3.2.1 行星齿轮机构结构参数(K值)的选取

3.2.2 K值对输出转速、转矩的影响

3.3 PHEV动力合成装置的功率分汇流分析

3.3.1 PHEV运行模式及能流分析

3.3.2 PHEV在不同工作模式下行星齿轮机构的传动效率公式

3.4 本章小结

4 虚拟样机仿真分析2K-H齿轮机构效率

4.1 虚拟样机技术简介

4.1.1 虚拟样机技术与传统的CAX(CAD/CAE/CAM)技术的比较

4.1.2 功能虚拟样机的实现过程

4.1.3 功能虚拟样机软件ADAMS简介

4.2 基于虚拟样机的行星齿轮机构效率仿真分析

4.2.1 行星齿轮机构的建模

4.2.2 ADAMS中运动副和接触力的添加

4.2.3 仿真分析

4.3 本章小结

5 动态载荷模拟加载系统试验

5.1 模拟加载试验台系统工作原理和目的

5.2 试验器材的选取

5.2.1 选取驱动装置

5.2.2 选择负载装置

5.2.3 转矩转速传感器

5.2.4 测量仪表

5.2.5 被测试机构

5.3 传动系统设计

5.4 试验台的构成图

5.5 测控软件

5.6 模拟加载数据记录

5.7 机械系统效率分析与数据处理

5.7.1 试验台机械系统效率分析

5.7.2 行星齿轮机构效率分析

5.7.3 转速、效率公式的验证

5.8 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 不足与展望

致谢

参考文献

附录