路灯车功率分流式机液混合传动系统方案设计    东莞道滘路灯车出租,  东莞路灯车出租, 出租路灯车     当前功率分流式机液混合传动的研究主要集中工程车辆、特种车辆及部分乘用车，其结构从单行星排向复合行星排发展，旨在结构更加紧凑复杂、效率更高、轻量化趋势更加明显，在控制上偏向于分段匹配、模糊控制，符合乘用车及特种车辆需求。但从运输车辆实用角度，该研究方向并不完全适用，故本文对功率分流式机液混合传动系统在中小型运输车辆上的应用进行针对性研究，为实际产品研发提供理论基础。本传动方案的设计目标为；整体结构采用均衡匀称布置，行星排保持原始运行模式，控制参照变速器挡位切换逻辑，力求系统精简，充分发挥机械与液压传动的固有特性。设计思路为从功率分流式机液混合传动的基本原理出发，使用常规结构对不同层次传动方案进行详细的分析设计，以完成最终传动系统设计方案。

     功率分流式机液混合传动基本原理,  功率分流式机液混合传动（以下均简称“机液混合传动”）是一种以机械传动为主、液压传动为辅的混合传动形式，以功率分流为传动模式的无级变速传动。从功能块角度，该系统主要由分流机构、液压传动机构、机械传动机构、汇流机构等四部分组成，系统输入功率在分流机构进行功率分配，分别经液压传动机构和机械传动机构传递到汇流机构，由汇流机构完成功率汇集并输出。机液混合传动系统具有大功率、高效率、传动柔和平顺、无级调速等特点，传动过程中真正做到机械液压优势互补，充分发挥各自特点。应用机液混合传动系统的车辆通过调节液压系统匹配车速变化，降低发动机转速调节负载，平衡发动机功率与道路负荷，优化发动机工作区域，有效提高平顺性与燃油经济性。此外，在特殊工况，机械传动与液压传动同时输出功率转矩，提高车辆动力性。

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    功率分流方案, 选择常见的机液混合传动系统若采用功率分流模式，则至少存在机械功率流和液压功率流两条功率流，其中，机械功率流比重越高，整体传动效率越高，而液压功率流越高，车辆行驶平顺性越好，但效率降低。这两条功率流与输入、输出的连接由差速机构实现，该差速机构既可以分流，也可以汇流，既可以在输入端，也可以在输出端。目前最常用的两种机液混合传动结构为分矩汇速式和分速汇矩式，如图2.2所示，其差速机构位置功能各不相同。分矩汇速式的差速机构靠近输出端，功率输入后，由固定轴齿轮进行分流，两路功率流分别经机械传动、液压系统传递到差速机构输入端1、2，在差速机构汇流后由输出端3输出。而分速汇矩式的差速机构靠近输入端，功率从差速机构输入端1输入并分流，两路功率流分别经机械传动、液压系统传递到固定轴齿轮，在固定轴齿轮汇流后输出。根据动力耦合位置不同，分矩汇速式结构，也称为输入耦合型，此类型液压元件排量变化与输出转速变化成比例，在排量变化稳定时输出转速稳定，能够满足液压最大功率稳定输出，且由于行星排结构，馈能过程震动冲击较小，适用于能量回收与大功率大转矩输出；而分速汇矩式结构，又称输出耦合型，输出转速随液压元件排量变化而变化，调速范围较广，但因不稳定的转速变化，不能确保液压系统持续以最大功率稳定输出，适用于无级调速。故当前研究的热点在于多采用混联式，使用复合行星排，设置逻辑控制进行切换，充分发挥两种基本结构的优势，但普遍基于乘用车研究，结构紧凑，精度要求与成本较高。本文研究与此类似，但不采用紧凑型复合行星排，而是基于两种基本类型，采用双模式，通过辅助离合器、单向离合器切换工作模式，既保留适用于行驶过程中无级调速的分速汇矩，又可以通过分矩汇速进行能量回收与大功率输出，兼顾两种结构的优势，且系统结构布置简单，成本较低，适用于大多数运输车辆。

     机械结构设计, 根据复合型功率分流方案可知，机液混合传动系统的机械结构包括差速机构、固定轴齿轮、液压系统相关齿轮结构、辅助离合器、单向离合器等。由于本的研究车型为运输车辆，结构相对简单均称，故选用常规行星传动作为差速机构即可满足功能要求，调速过程中，以第一行星排进行功率分流，以固定轴齿轮、第二行星排双模式进行汇流。该系统两种功率分流形式共存，组成元件相同，且速比计算多用于无级调速分析，故以分速汇矩式为例展开分析。常规行星传动结构为单行星排，由太阳轮S、行星架C、齿圈R三构件组成（行星轮固定在行星架上，作为内部连接，公转由行星架体现，自转不作考虑）。在结构上，行星排三构件分别与输入轴（分矩汇速式为输出轴）、机械传动、液压系统两两相连，再结合系统输出轴与液压输出转轴由于转速方向的异同分正反相，合计六种方案可供选择（以H、M分别表示液压系统、机械系统）。ABCDEF同理，分矩汇速式也有6种与之对应方案，两种结构类型两两组合共36种形式。考14虑到制造工艺成本、结构布置、控制难度等因素，优先选择方案A及其对应方案，该方案是目前研究较多的方案，结构布置及制造工艺要求低，且调速控制简单。若要确定整体结构方案，需进一步分析行星排三构件的连接情况，故对行星排进行参数分析。此外，为了简化计算，将机械系统传动比设为1，转速方向不变，即可忽视M模块，行星排输出轴直接作为固定齿轮轴。根据能量守恒定律，行星排三构件输入与输出功率代数和为零，则其一般运动规律的特性方程如下：ωSi1ωR1i1ωC0(2.1)MSMCMR=1:i11:(i1)，ωS、ωC、ωR分别表示行星排太阳轮、行星架、齿圈的旋转角速度(rad/s)，MS、MC、MR分别为三构件对应转矩(N·m)，i1为行星排传动比。若功率输入行星架，行星架转速确定，则太阳轮与齿圈的角速度代数和确定，功率转速分配视情况而定。而行星排三构件转矩之间存在比例关系，即转矩输入时，行星架转矩等于输入转矩，根据比例关系，太阳轮、齿圈转矩确定且与行星架转矩方向相反。根据以上分析确定行星排连接，进而分析固定轴齿轮汇流情况，如图2.4(b)，其转速ωg=ωS，啮合齿轮转矩之比为传动比倒数，故此处转速转矩分析如下：ωout=ωS=i4ω2(2.3)Mout=MS+M2i4(2.4)式中，ωout、Mout分别表示输出端的输出转速、转矩，ω2、M2为靠近固定轴齿轮的液压元件转速、转矩，i4为液压系统到固定轴齿轮的传动比。固定轴齿轮汇流时，输出转速等于固定轴齿轮转速，等于太阳轮转速，且与液压元件转速成比例关系。若输出转矩保持不变，则太阳轮和液压元件II转矩代数和不变，转矩分配视条件而定，数值正负反映输入与输出，即正输出、负输入。根据上述分析，联系设计要求与结构特点，选定该系统复合型机械结构方案。固定轴齿轮与第二行星排行星架上安装单向离合器，用于模式切换。单向离合器特点是接合时两元件固定在一起，断开时两元件断开连接，互不影响，要求能够承受较大负载。1-第一行星排，2-液压系统，3-辅助离合器，4-单向离合器F1，5-固定轴齿轮，6-第二行星排，7-单向离合器F2.

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