購買設(shè)計(jì)請(qǐng)充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點(diǎn)開預(yù)覽，，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。?！咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。。。具體請(qǐng)見文件預(yù)覽，有不明白之處，可咨詢QQ:12401814
南京工程學(xué)院 車輛工程系 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 ： 弱中度混合動(dòng)力合成系統(tǒng)機(jī)械 部分的設(shè)計(jì)研究 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（汽車技術(shù)） 班 級(jí)： 汽車 061 學(xué) 號(hào)： 201060713 學(xué)生姓名： 顧 鈞 指導(dǎo)教師： 鄒 政 耀 副教授 起迄日期： 2010.3～2010.6 設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 工 程 實(shí) 踐 中 心 Graduation Design (Thesis) Study and Design of Mechanic Design for Slight—middle Hybrid Electrical System By GU Jun Supervised by ZOU Zhengyao Department of Vehicle Engineering Nanjing Institute of Technology June, 2010 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 針對(duì)混合動(dòng)力汽車日趨步入日常生活舞臺(tái)的大背景下，研究并設(shè)計(jì)了一套 行星齒輪功率分流式動(dòng)力混合傳動(dòng)系統(tǒng)。以奧迪 A6 為原車型，根據(jù)不同車況 下本系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞路線得出了在不同轉(zhuǎn)速下的調(diào)速特性。為滿足行星齒輪的 扭矩平衡，設(shè)置了控制傳動(dòng)部分，實(shí)現(xiàn)基于發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)調(diào)速。為確保原車的 動(dòng)力性能，根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇了各行星排的主要參數(shù)。由于原車的傳動(dòng)比較 大，而變速器傳動(dòng)比較小，因此重新設(shè)計(jì)了減速器和差速器部分。根據(jù)以上設(shè) 計(jì)結(jié)果獲得各零件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用 AutoCAD 作出二維零件圖和總裝圖。在 此基礎(chǔ)上，運(yùn)用 UG 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維建模，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真模擬其動(dòng)力傳遞 路線，進(jìn)行可行性驗(yàn)證。由計(jì)算及仿真結(jié)果可知，本系統(tǒng)屬于弱中度動(dòng)力混合， 采用行星齒輪結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，可以較好的替換現(xiàn)有的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)總 成，既可確保優(yōu)良的動(dòng)力性，又可在節(jié)能減排方面取得較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。 關(guān)鍵詞: 汽車；混合動(dòng)力；機(jī)械設(shè)計(jì)；動(dòng)力傳遞 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II ABSTRACT In the background of hybrid vehicles gradually into the daily life, the study and design are conducted about the slight-middle hybrid electrical system by planetary gear. The Audi A6 is chosen as the original model, and then the speed characteristics at different rotational speeds are obtained based on power transmission lines under different vehicle conditions in the system. To keep the torque balance of Planetary Gear, transmission control parts is installed in the system, and a generator is used to change the system’s speed. To achieve the power performance of the original car, the main parameters of each planetary line are selected according to the structure of the system. The reducer and differential parts are redesigned as the original automobile’s transmission is large, while the gearbox’s is small. At present, the structural parameters of different parts have been designed and calculated, and some two- dimensional drawings of some parts and total assembly drawing are drawn. Three- dimensional modeling on the structure is constructed by UG software, and according to power transmission line, the motion simulation is also done. The system is a slight- middle hybrid, and it can attain continuously variable transmission by planetary gear mechanism. It can replace the existing power transmission system, and not only attain better power performance, but also have excellence in saving energy. Keywords: automobile， hybrid power，mechanic design ，power transmission 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 第一章 緒 論 1.1 課題的來源及意義 ..........................................................................................1 1.2 無級(jí)變速器與混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)合的優(yōu)點(diǎn) ......................................................2 1.3 混合動(dòng)力的分類形式 ......................................................................................3 1.4 國內(nèi)外混合動(dòng)力的發(fā)展和趨勢(shì) .......................................................................5 1.5 本課題的研究意義和目的 ..............................................................................8 第二章 技術(shù)實(shí)現(xiàn) 2.1 整車基本結(jié)構(gòu)參數(shù)及原車性能指標(biāo) ............................................................10 2.2 弱中度混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)特性分析及匹配 ................................................10 2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 ..........................................................................11 2.2.2 系統(tǒng)的工況分析 ..................................................................................13 2.3 弱中度混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速特性 ............................................................16 2.3.1 轉(zhuǎn)速平衡 ..............................................................................................16 2.3.2 扭矩平衡 ..............................................................................................16 2.4 中低速和中高速檔的設(shè)定 ............................................................................18 第三章 變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.1 行星齒輪主要參數(shù)的選擇 .............................................................................20 3.1.1 行星排齒數(shù)的選擇 ..............................................................................20 3.1.2 齒輪的主要參數(shù)選擇 ..........................................................................22 3.2 齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度的校核計(jì)算 ............................................................................28 3.2.1 齒輪傳動(dòng)的受力分析 ..........................................................................28 3.2.2 齒面接觸強(qiáng)度校核計(jì)算 ......................................................................29 3.3 齒根彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算 ............................................................................30 3.3.1 齒根應(yīng)力 ........................................................................................30F? 3.3.2 許用齒根應(yīng)力 ...............................................................................30p 3.3.3 齒根彎曲強(qiáng)度條件 ..............................................................................31 3.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) ................................................................................................31 3.4.1 傳動(dòng)軸的直徑 d 的估算 ......................................................................31 3.4.2 傳動(dòng)軸的剛度校核 ..............................................................................31 第四章 主減速器的設(shè)計(jì) 4.1 主減速器傳動(dòng)比的確定 ................................................................................32 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 4.2 主減速器主要參數(shù)的選擇 ............................................................................33 4.2.1 形式選擇 ..............................................................................................33 4.2.2 齒輪主要參數(shù)的選擇 ..........................................................................33 4.3 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 ................................................................................34 第五章 差速器的設(shè)計(jì) 5.1 差速器結(jié)構(gòu)的形式選擇 ................................................................................36 5.2 差速器齒輪的主要參數(shù)選擇 ........................................................................36 5.3 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 ....................................................................................37 第六章 結(jié) 論 6.1 論文總結(jié) ..............................................................................................................................38 6.2 設(shè)計(jì)體會(huì) ..............................................................................................................................39 致 謝 ...........................................................................................................................................40 參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................................................41 附錄 A：英文資料 .....................................................................................................................43 附錄 B：英文翻譯 .....................................................................................................................43 附錄 C：參 數(shù) 表 .....................................................................................................................55 附錄 D：動(dòng)力參數(shù)計(jì)算表 ....................................................................................................56 附件： 畢業(yè)論文光盤數(shù)據(jù) 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒 論 1.1 課題的來源及意義 原汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展的百年歷史記載了人類文明飛躍發(fā)展的光輝歷程，然 而，汽車保有量的不斷增長在促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和給人們提供便利的同時(shí)， 又將能源和環(huán)境問題推倒了日益嚴(yán)重的處境。能源、環(huán)境和安全成為 21 世紀(jì) 世界汽車工業(yè)發(fā)展的三大主題 [1-6]。 傳統(tǒng)汽車消耗的能量幾乎完全依賴于石油 的制成品，圖 1.1 為傳統(tǒng)汽車能量消耗構(gòu)成 [7]。從圖中可以看出，僅有 15%的 燃油能量被有效地用來驅(qū)動(dòng)車輛和必要的附件，其余大部分被白白損失掉。而 根據(jù)已探明的世界石油總存儲(chǔ)量估計(jì) [8]，全世界的石油資源僅能供人類充分使 用 43 年左右?？紤]到隨著石油資源的逐漸匱乏，產(chǎn)量的逐漸降低，開采成本 的逐漸升高，實(shí)際的石油資源有效使用年限將會(huì)更短。 圖 1.1 汽車能量消耗構(gòu)成 同時(shí)，環(huán)境問題也日趨嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為空氣污染。據(jù)環(huán)境部門統(tǒng)計(jì)，目前 大氣污染的 42%來源于交通運(yùn)輸，隨著人們生活水平的提高，汽車保有量會(huì)迅 速增加，這一比例也會(huì)相應(yīng)提高，預(yù)計(jì) 2010 年汽車尾氣排放將占空氣污染源 的 64%。由于大氣狀況嚴(yán)重惡化引起的一系列異常的自然現(xiàn)象，比如：光化學(xué) 煙霧、酸雨以及厄爾尼諾、城市熱島效應(yīng)等嚴(yán)重破壞和影響到人類賴以生存的 地球生態(tài)系統(tǒng)。特別是，全球范圍內(nèi)，溫室氣體 CO 2的排放量引起人們的極大 關(guān)注，IPCC 技術(shù)報(bào)告顯示，在過去的幾百年內(nèi)，地球表面平均氣溫上升了 0.3℃至 0.6℃，若對(duì) CO 2氣體排放不加限制的話，到 21 世紀(jì)末，地球表面平 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 均氣溫將再上升 2℃，海平面將再上升大約 50cm，嚴(yán)重威脅到人類有限的陸地 生存空間。 為了適應(yīng)這一形勢(shì)的要求，世界各國政府，尤其是大的汽車公司均在開發(fā) 新型清潔節(jié)能汽車。清潔節(jié)能汽車技術(shù)發(fā)展包括清潔節(jié)能內(nèi)燃機(jī)汽車技術(shù)、電 動(dòng)汽車技術(shù)、混合動(dòng)力汽車技術(shù)以及燃料電池汽車技術(shù)等。 對(duì)清潔節(jié)能汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率進(jìn)行分析，以原油作為最初燃料，對(duì)汽油汽 車、電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車的能量傳遞效率分析結(jié)果如圖 1.2 所示，可以看出：電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系（油箱到車輪）具有最高的效率（80%）， 但其發(fā)展應(yīng)用在很大程度上決定于動(dòng)力電池的發(fā)展和技術(shù)突破；混合動(dòng)力汽車 綜合效率雖略低于燃料電池汽車，但價(jià)格便宜，安全性高，無論現(xiàn)在還是將來， 均可與燃料電池汽車相抗衡，成為清潔汽車技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分。專 家普遍評(píng)價(jià)：混合動(dòng)力汽車是 21 世紀(jì)初期汽車產(chǎn)業(yè)界的一場(chǎng)革命，只有混合 動(dòng)力汽車才能滿足新世紀(jì)對(duì)汽車的環(huán)保和節(jié)能要求。 圖 1.2 清潔節(jié)能汽車效率特性分析 1.2 無級(jí)變速器與混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)合的優(yōu)點(diǎn) 混合動(dòng)力車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是保證混合動(dòng)力車輛各項(xiàng)性能指針的關(guān)鍵。 目前動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的變速方式有手動(dòng)變速或自動(dòng)變速兩種。手動(dòng)變速具有較高 的傳動(dòng)效率，生產(chǎn)制造簡單，成本低的特點(diǎn)，在國內(nèi)仍然占據(jù)著絕大部分市場(chǎng)， 但駕駛操作復(fù)雜，對(duì)駕駛技術(shù)要求較高，采用手動(dòng)變速的混合動(dòng)力車輛的性能 很大程度上依賴于駕駛員的操作，不能通過傳動(dòng)系統(tǒng)速比的自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)混 合動(dòng)力系統(tǒng)性能的最優(yōu)化，從而限制了混合動(dòng)力車輛應(yīng)具有的性能優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 由液力變矩器和行星齒輪機(jī)構(gòu)組成的傳統(tǒng)液力機(jī)械自動(dòng)變速（AT），對(duì)外部負(fù) 載有自動(dòng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)能力，使車輛具有良好的乘坐舒適性和操作方便性能，但 傳動(dòng)效率較低，不能充分體現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)低油耗的特點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造 工藝要求高，生產(chǎn)設(shè)備投資大，國內(nèi)目前尚不具備獨(dú)立開發(fā)設(shè)計(jì)制造電液式 AT 的能力 [11]。機(jī)械自動(dòng)變速（AMT）是將電子控制技術(shù)引入傳統(tǒng)的手動(dòng)機(jī)械變速 器中，使其具有自動(dòng)變速功能的同時(shí)，又能充分發(fā)揮手動(dòng)機(jī)械變速器傳動(dòng)效率 高、易于制造的長處。該系統(tǒng)的改造投入少，價(jià)格低廉，易于實(shí)現(xiàn)，有利于批 量化生產(chǎn) [12]。但難于消除了擋位變化沖擊，不能充分體現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)低油耗 的特點(diǎn)。機(jī)械無級(jí)自動(dòng)變速（CVT），消除了擋位的概念，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的 無級(jí)調(diào)速。從而使汽車調(diào)速更加平穩(wěn)和迅速，具有更好的燃料經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性 和低的排放污染。混合動(dòng)力系統(tǒng)采用機(jī)械無級(jí)自動(dòng)變速，在低速小加速度行駛 過程中，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)及電池性能，按照動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和 排放性能綜合最佳的原則，利用電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和 CVT 的速比調(diào)節(jié)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)工 作轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩，降低車輛排放和油耗；在高速大加速度行駛過程中，可利 用 CVT 的速比調(diào)節(jié)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)作用，降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和工作轉(zhuǎn)速需求，從 而進(jìn)一步降低車輛排放和油耗；在混合動(dòng)力工作模式切換過程中，可利用 CVT 的速比調(diào)節(jié)作用，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)力源之間的平順切換，提高換擋平順性及駕駛舒 適性；在回收汽車減速或制動(dòng)的動(dòng)能時(shí)，通過自動(dòng)控制無級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的速比， 可使發(fā)電機(jī)在高效區(qū)工作，并輸出較大的充電電流，提高能量回收率，再進(jìn)一 步降低油耗。因此開展 CVT 混合動(dòng)力系統(tǒng)的研究，不僅有深刻的學(xué)術(shù)意義，同 時(shí)對(duì)于提高我國混合動(dòng)力汽車技術(shù)水準(zhǔn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以長安傳統(tǒng) 轎車為對(duì)象，進(jìn)行 CVT 混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵部件匹配研究，隨后研究其混合動(dòng)力 系統(tǒng)綜合能量控制性能，為研制裝備 CVT 的輕度混合動(dòng)力汽車提供理論依據(jù)及 試驗(yàn)基礎(chǔ)。 1.3 混合動(dòng)力的分類形式 混合動(dòng)力汽車按照動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)采用的機(jī)械連接結(jié)構(gòu)形式，主要可分為： 串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（如圖 1.3（a））、并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（如圖 1.3（b））以及串并混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（如圖 1.3（c）） [14]。按照發(fā)動(dòng)機(jī) 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 與電機(jī)的功率大小和基于任務(wù)的分類方法可以分為 [15]：輕度混合型，功率混合 型）和能量混合型輕度混合方式中選用了較小功率的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主要依靠內(nèi)燃 機(jī)運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)力的范圍有限，因此所需要的電池能量也較低。在所有 混合動(dòng)力汽車中輕度混合方式是最廉價(jià)的，增加的成本最少，但只能適當(dāng)?shù)靥?高燃油經(jīng)濟(jì)性和改善排放。 圖 1.3 按傳動(dòng)系統(tǒng)連接形式的混合動(dòng)力汽車的分類 功率混合方式采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率比輕度混合方式要大，雖然電池的能量仍然 較低，但電池組提供的電功率卻較要高（20～40kW），相對(duì)的成本也要比輕度 混合方式高得多。功率混合方式能提高 50％的燃油經(jīng)濟(jì)性，與輕度混合方式相 比在改善排放上的潛力更大。 能量混合型的混合程度是三種混合方式中最高的， 不僅要求車載電池有較大的功率，而且要有較高的能量，而輕度混合型和功率 混合型中電池的能量都是比較低的。能量混合型中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是主要的原動(dòng)力， 因此需要車載電池能夠提供足夠的電能（最高至 70KW）獨(dú)立驅(qū)動(dòng)汽車行駛大約 70 英里。 這種分類方法并不關(guān)注混合動(dòng)力汽車內(nèi)部的連接方式，而更注意混合動(dòng)力 汽車是如何完成任務(wù)的，這樣分類方法更能體現(xiàn)出混合動(dòng)力汽車本質(zhì)特征。 1.4 國內(nèi)外混合動(dòng)力的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì) 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 國外混合動(dòng)力車輛開發(fā)較為成功的是日本的本田(Honda)和豐田（Toyota） 兩大公司。 本田汽車公司獨(dú)立研制開發(fā)的 新一代 Civic 混合動(dòng)力車，采用本 田獨(dú)特的輕度混合動(dòng)力系統(tǒng) HIS（圖 1.4） [20-21]，將 1.3L 正時(shí) 可調(diào)（智慧化 VTEC）的發(fā)動(dòng)機(jī)作為 主要?jiǎng)恿?，采取?10kW 無刷永磁 起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)一體化(IMAI、SA 或 ISG)的設(shè)計(jì)，盤式電機(jī)取代了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛 圖 1.4 本田 HIS 型混合動(dòng) 力系統(tǒng) 輪，既可以作為發(fā)電機(jī)也可以作為電動(dòng)機(jī)來起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或給發(fā)動(dòng)機(jī)助力。在 ISG 電機(jī)后，裝備了 5 速 MT 、 CVT 或 4 速 AT。自 1997 年本田公司上市的 Insight 混合動(dòng)力汽車，同樣采用 Civic 的 ISG 結(jié)構(gòu)，配備了 2 種變速器： 5 速 MT 和 CVT，實(shí)現(xiàn)了小型化以及世界最高水平的環(huán)保性能。 1997 年 12 月，豐田汽車公司首先在日本市場(chǎng)上推出了世界上第一款批量 生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車“PRIUS”，該車型采用豐田 THS 結(jié)構(gòu)（如圖 1.5），屬 于混聯(lián)型混合汽車。它的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力分配裝置（行星排）、發(fā)電機(jī)、 電動(dòng)機(jī)和減速器等組成（圖 1.7）。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力由動(dòng)力分配裝置分為兩部分， 一個(gè)動(dòng)力輸出軸與電動(dòng)機(jī)和車輪連接，另一個(gè)輸出軸與發(fā)電機(jī)相連。這樣，發(fā) 動(dòng)機(jī)從兩條路線傳遞動(dòng)力，即機(jī)械路線和電氣路線。動(dòng)力分配裝置采用行星齒 輪機(jī)構(gòu)。行星齒輪架的轉(zhuǎn)軸直接與發(fā)動(dòng)機(jī)連接,通過行星齒輪把動(dòng)力傳給內(nèi)齒圈 和內(nèi)太陽輪。齒圈的轉(zhuǎn)軸直接 與電動(dòng)機(jī)連接，把驅(qū)動(dòng)力傳給 車輪，太陽輪直接與發(fā)電機(jī)連 接。通過行星齒輪系把發(fā)動(dòng)機(jī)、 發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪連在 一起，采用電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng) （ECVT），將 CVT 納入整車進(jìn)行綜合控 圖 1.5 豐田 THS 混合動(dòng)力系 統(tǒng) 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 制 [20,22]。PRIUS 的排放水平已經(jīng)到達(dá)了 SULEV（超低排放水平）的標(biāo)準(zhǔn)，而當(dāng) 它處于純電力驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，它的排放為零。與此同時(shí)，它的燃油經(jīng)濟(jì)性也進(jìn)一 步提升，在城市和高速兩種工況下分別可以達(dá)到 4.7L/100km 和 5.5L/100km， 而兩者的綜合油耗也只有 5.1L/100km，僅為同等排量內(nèi)燃機(jī)汽車的 2/3。 日產(chǎn)公司(Nissan)也繼本田 Insight 混合動(dòng)力轎車后于 2000 年推出了 TINO 混合動(dòng)力轎車 [23]-[25]，一個(gè)電機(jī)位于離合器和 CVT 之間，另一電機(jī)通過 帶傳動(dòng)在發(fā)動(dòng)機(jī)的前部與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，起發(fā)電機(jī)和起動(dòng)機(jī)的作用。 斯巴魯 （Subaru）Scrambler 混合動(dòng)力轎車采用獨(dú)特的雙向離合器，使得系統(tǒng)在發(fā)動(dòng) 機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間實(shí)現(xiàn)無縫切換 [26]。 福特公司（Ford）率先推出了全球首款混合動(dòng)力多功能越野車（SUV） Escape，它采用了類似于豐田“PRIUS”的 THS 技術(shù)，配以 ECVT，使該車既比 傳統(tǒng)的 SUV 車輛省油，又有良好的動(dòng)力性能 [27]-[28]。福特（Ford）的 Prodigy 和戴母勒-克賴斯勒(Daimler Chrysler)的 ESX3 混合動(dòng)力汽車也都是 ISG 形 式 [29]—[30]。其中，ESX3 采用 3 缸 1.5L 直噴式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，配以 20kW ISG 電動(dòng)機(jī)。變速器采用 5 速 AMT，使該車既具有自動(dòng)變速器的舒適性，又具有手 動(dòng)變速器的經(jīng)濟(jì)性，可達(dá)到每升汽油行駛 30km 的低油耗。 2004 年 5 月底，美國通用汽車公司開始銷售“全球首款”混合動(dòng)力皮卡車 [31]“雪佛萊 Silverado”，該車的主要設(shè)計(jì)目的是提高皮卡車高速公路工況的 油耗，因此采用了起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)一體化技術(shù)（ISA），在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速及制動(dòng)時(shí) 均可進(jìn)行能量回收。在怠速行駛中制動(dòng)時(shí)，便會(huì)切斷燃料供給，利用電機(jī)控制 振動(dòng)，但是電機(jī)不能單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。與通用汽車公司的大型皮卡車相比， 燃油效率提高了 10%~12%左右，其在高速公路上的燃油效率比目前通用汽車公 司銷售的任意一款皮卡車都高。 歐洲也在混合動(dòng)力汽車開發(fā)和研制方面做了大量的投入。德國戴姆勒·克 賴斯勒在 2005 年底特律車展上，展出了油電混合動(dòng)力的“S 級(jí)”奔馳。該系 統(tǒng)采用了 V8 柴油機(jī)和兩臺(tái)電機(jī)，車輛起動(dòng)時(shí)由柴油機(jī)一側(cè)的電機(jī)進(jìn)行發(fā)電， 行駛時(shí)變速器一側(cè)的電機(jī)參與驅(qū)動(dòng)，得到了 15~25%的燃效改善，使燃效達(dá)到了 14.46km/L 左右。變速器方面使用了 7 檔自動(dòng)變速器“7G-Tronic”，通過追 加新的閥門，能夠?qū)崿F(xiàn)“CVT 模式”。該 CVT 模式并不使用金屬帶，而是利用 7G-Tronic 所帶的行星齒輪進(jìn)行變速，具有低速與高速區(qū) 2 種 CVT 模式，據(jù) 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 稱實(shí)現(xiàn)了與 Prius 系統(tǒng)相同的結(jié)構(gòu)。雪鐵龍公司(Citro?n)推出新型 HEV：Xsara（薩拉）并聯(lián)混合動(dòng)力轎車，變速器采用 AT，但考慮到整體結(jié)構(gòu)， 將液力變矩器替換為濕式離合器 [32]。該公司還推出了柴油混合動(dòng)力型 C4 轎車， 在發(fā)動(dòng)機(jī)和和 ISG 電動(dòng)機(jī)之間放置自動(dòng)離合器，在 ISG 電動(dòng)機(jī)后采用 AMT， 使該車具有純電動(dòng)工況，能更有效的回收制動(dòng)能量。另外，德國保時(shí)捷的 “Cayenne”、法國雷諾的“KANGOO”、意大利依維柯的“Daily Ecodriver”、 德國奧迪的“Q7”、德國大眾的“Golf ECO. Power”等混合動(dòng)力車都即將上市 [31-35]。 2004 年 10 月 1 日，韓國現(xiàn)代汽車公司在漢城舉行的“未來型汽車開發(fā) 紀(jì)念儀式”上推出了韓國第一輛混合動(dòng)力汽車“混合動(dòng)力 CLICK”。這種混合 動(dòng)力車可交替使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)，能大幅降低能源消耗，其耗油量為每 升 18 公里，最高時(shí)速為 161 公里。該公司又于 2005 年 4 月芝加哥汽車展 上展出了自己的混合動(dòng)力概念車 Portico。它采用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)前后輪， 并配以 6 速 AT。 在國內(nèi)，"八五”和“九五”期間都有計(jì)劃地開展了電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)攻 關(guān)和整車研制，將混合動(dòng)力電動(dòng)汽車列入了“十五”和“十一五”計(jì)劃，各大 汽車公司和科研院所均在進(jìn)行混合動(dòng)力車輛的研制開發(fā)。東風(fēng)、一汽、奇瑞和 長安等汽車公司紛紛推出了自己開發(fā)的混合動(dòng)力汽車 [36-37]。 EQ7200HEV 混合動(dòng)力轎車是東風(fēng)汽車公司以 EQ7200-Ⅱ車型為基礎(chǔ)，其驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)采用康明斯 ISBe150 四缸共軌電控汽油機(jī)，以永磁同步 ISG 和驅(qū)動(dòng)電 機(jī)、高性能鎳氫電池作為輔助動(dòng)力，形成新型雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的混聯(lián)方案。并應(yīng)用 了 AMT 自動(dòng)變速器、CAN 總線光纖通訊、強(qiáng)電安全系統(tǒng)、智能儀表顯示、停車 斷油、制動(dòng)能量回收等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。該車型在“十五”期間通過產(chǎn)品的型式 認(rèn)證，形成我國自主產(chǎn)權(quán)的混合動(dòng)力轎車品牌。一汽集團(tuán)與吉林大學(xué)等科研院 所自主研發(fā)的混合動(dòng)力客車的動(dòng)力總成采用雙軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)，裝備一汽大柴全電 控歐 III 發(fā)動(dòng)機(jī)，自主開發(fā)的機(jī)械式自動(dòng)變速器（ AMT），整車控制系統(tǒng)通過 CANBUS（車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）協(xié)調(diào)各總成工作，并對(duì)整車結(jié)構(gòu)進(jìn)行了集成與優(yōu)化， 實(shí)現(xiàn)了混合動(dòng)力汽車的各種工作模式，駕駛性能良好。 長安公司采用輕度混合方案，使用額定功率為 10kW 的永磁無刷直流電機(jī)， 配備手動(dòng)變速器，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)起停功能、功率補(bǔ)償功能、以及高效大功率電能 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 輸出功能，預(yù)計(jì)在 2008 年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 比亞迪也推出了自己的 Hybrid-S 混 合動(dòng)力轎車，它以福萊爾微型轎車 QC7081 底盤為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而成，采用串聯(lián)式， 配置了 29.5kW、0.8 升 4 沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)以及 288V/20Ah 鋰離子動(dòng)力電池 組和 30kW 永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)。吉利集團(tuán)旗下的上海華普汽車已與同濟(jì)大學(xué) 汽車學(xué)院簽署合作協(xié)議，預(yù)計(jì) 3 年內(nèi)完成混合動(dòng)力轎車商業(yè)化生產(chǎn)。豐田 Prius 混合動(dòng)力轎車于 2006 年 1 月，在國內(nèi)正式上市，大大促進(jìn)了中國混合 動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi)諸多大學(xué)，如清華大學(xué)、吉林大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、上海交 通大學(xué)、江蘇理工大學(xué)和重慶大學(xué)等，都積極開展混合動(dòng)力汽車的研究，為國 產(chǎn)混合動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展提供了理論保證。 由此可見，混合動(dòng)力汽車日益成為全球范圍的研究熱點(diǎn)，當(dāng)前，混合動(dòng)力 傳動(dòng)有三中發(fā)展趨勢(shì)，一是混合度增大，電動(dòng)工況增多，追求良好的排放和燃 油經(jīng)濟(jì)性能；二是 ISG 化，減小電機(jī)功率、輕度混合、追求有一定節(jié)能、環(huán)保 效果下的性價(jià)比；三是采用 CVT 無級(jí)自動(dòng)變速，以提高能量利用率，并改善排 放和乘坐舒適性能 [16-20]。 1.5 本課題的研究意義和目的 本課題對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)的進(jìn)行了研究，針對(duì)一款弱中度混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng) 開展了機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，其研究意義如下： 1、 整個(gè)汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)：縱觀整個(gè)汽車市場(chǎng)的發(fā)展，不難發(fā)現(xiàn)，雖 然混合動(dòng)力汽車仍舊處在起步階段，但是依據(jù)國家的宏觀政策和企業(yè)的自身發(fā) 展需求以及消費(fèi)者的購買心理，混合動(dòng)力汽車都將作為新能源汽車的代表日趨 步入人們的生活舞臺(tái)。 2、 國內(nèi)混合動(dòng)力車相比國外技術(shù)的差距：日本的混合動(dòng)力車起步的較早， 也最為成熟，尤以豐田的 THS 系統(tǒng)最為出色。目前國內(nèi)較為成熟的幾家汽車制 造企業(yè)所研制的系統(tǒng)在價(jià)格上比豐田略勝一籌，但是功能上實(shí)現(xiàn)不了豐田混合 動(dòng)力車所具有的功能，例如無級(jí)變速和制動(dòng)能量回收等。而本文所研究的行星 齒輪功率分流式混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)能夠在靜止和怠速實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)起步；在無級(jí) 調(diào)速過程中能夠根據(jù)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的配合實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳動(dòng)力性，最優(yōu)經(jīng) 濟(jì)型等；在汽車減速制動(dòng)時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)能量的回收。因此本系統(tǒng)具有非常好的性 能優(yōu)勢(shì)。 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3、項(xiàng)目的可行性：本系統(tǒng)在材質(zhì)和工藝上能夠完全自主生產(chǎn)，從而突破 國外的技術(shù)和價(jià)格壟斷，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)汽車混合動(dòng)力車的平民化。 綜上，可以看出本系統(tǒng)的開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)國內(nèi)混合動(dòng)力的研究取得一定的進(jìn) 步，對(duì)于混合動(dòng)力汽車的后期研發(fā)提供一定的參考。 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第二章 技術(shù)實(shí)現(xiàn) 2.1 整車基本結(jié)構(gòu)參數(shù)及原車性能指針 弱中度混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)基于奧迪 A6 2.8 L 型轎車開發(fā)，考慮了電機(jī)、變 速器及電池組所增加的重量后，整車的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)及原車性能指針如表 2.1 所示 [41]。 表 2.1 整車基本結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能指針 發(fā)動(dòng)機(jī) 型號(hào) ANQ 排量（L） 2.8 最大功率（kw） 240kw/5400rpm 最大扭矩（N.m） 440N.m/3000 rpm 前懸（mm） 970 軸距（mm） 2850 后懸（mm） 1066 總高（mm） 1475基本尺寸 前輪距（mm） 1540 后輪距（mm） 1569 品質(zhì) 總品質(zhì)（m, kg） 2085 整備品質(zhì)（kg） 1545 1 擋 3.039 2 擋 1.999 3 擋 1.407 4 擋 1.000 5 擋 0.742 倒擋 4.096 原車變速器 速比 主減速器 1.909 迎風(fēng)面積（A, m2） 1.7 空氣阻力系數(shù) （C d） 0.321 滾動(dòng) 0.308設(shè)計(jì)參數(shù) 輪胎半徑 （r, m） 靜力 0.291 滾動(dòng)阻力系數(shù) （f 0） 0.015 最高車速（v max, km?h-1） 226 最大爬坡度（i s, %） 30 起步連續(xù)換擋加速 100km?h-1 時(shí)間 （s） 8.6 120km?h-1 等速行 駛油耗量 （L?100km -1） 8.5性能指針 90km?h-1 等速行駛 油耗量（L?100km - 1） 6.7 2.2 弱中度混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)特性分析及匹配 由汽車?yán)碚摽芍兯倨魉俦戎苯佑绊憚?dòng)力源的工作區(qū)域，擋位無限的無級(jí) 變速器可以使發(fā)動(dòng)機(jī)在任何條件下都運(yùn)行在最經(jīng)濟(jì)工況下。 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 [42-43] 圖 2.1 弱中度混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1.制動(dòng)器 2.制動(dòng)器 3.離合器 4.齒輪對(duì) 5.齒輪對(duì) 6.齒輪對(duì) 7.齒輪對(duì) 8.單向離合器 9.齒輪對(duì) 1、主傳動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)分析 如圖 2.2 所示，由 2 個(gè)行星排組成，分別為前行星排和后行星排，前行星 排的行星架為動(dòng)力輸入組件，后行星排的行星架為動(dòng)力輸出組件，前行星排內(nèi) 齒圈和后行星排太陽輪相連接，前行星排太陽輪和后行星排內(nèi)齒圈相連接。這 樣該機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)為 2，必須由制動(dòng)器 1 或 2 給出制動(dòng)約束，也可以由某一 組件給出一個(gè)運(yùn)動(dòng)約束，系統(tǒng)才會(huì)輸出動(dòng)力。假定前后行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)參數(shù) 均為 和 ，太陽輪、行星架和內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速分別為 、 、 、 、1?2 1tn2t1j2jn 和 ，速比 的變化范圍為： ~ ，則系統(tǒng)的傳動(dòng)關(guān)系如下 [44]：qngimingax 0)1(11???jqtn? （2.1） 222jqt （2.2） 21qtn? （2.3） 9 圖 2.2 主傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 1.制動(dòng)器 2.制動(dòng)器 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 12qtn? （2.4） 傳動(dòng)比 ，最小傳動(dòng)比為圖 2 所示制動(dòng)器 2 制動(dòng)，數(shù)值為 ；最12gjji ming 大傳動(dòng)比為圖 2-2 所示制動(dòng)器 1 制動(dòng)，數(shù)值為 ；如果制動(dòng)器 1 和制動(dòng)器 2maxgi 釋放，后行星排的內(nèi)齒圈和太陽輪轉(zhuǎn)速分別無級(jí)變化，該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)從速比為 到 的無級(jí)變化。mingax 本系統(tǒng)效率均保持在一個(gè)較高的范圍，用嚙合功率法進(jìn)行計(jì)算，在考慮了 齒輪重合度和摩擦、軸承的摩擦力矩及潤滑的液力損失后，根據(jù)資料 [44]提供的 差動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)的效率公式： xbaxxabp??????)1()( （2.5） 計(jì)算得出單個(gè)行星排的效率在 98%以上，綜合 4 個(gè)行星排機(jī)械效率在 95% 以上。盡管發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和蓄電池組成的結(jié)構(gòu)效率會(huì)低一些，但是其傳遞的 功率占總功率的比例小于 5%，所以對(duì)于系統(tǒng)的效率影響不大。對(duì)于該系統(tǒng)，合 理的選擇行星齒輪傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)和輸入輸出構(gòu)件，是避免循環(huán)功率（封 閉功率）的產(chǎn)生，提高系統(tǒng)傳動(dòng)效率的有效途徑。本機(jī)構(gòu)選擇行星架作為輸入 或輸出組件，根據(jù)數(shù)據(jù) [42]介紹“封閉行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算”的內(nèi)容進(jìn)行了是 否產(chǎn)生功率循環(huán)的校核，校核結(jié)果本機(jī)構(gòu)不存在功率循環(huán)，驗(yàn)證了效率計(jì)算的 正確性。 雖然上面論證了主傳動(dòng)部分在運(yùn)動(dòng)和效率上可行性，但是根據(jù)行星傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)扭矩平衡的規(guī)律是不行了。仍然假設(shè)主傳動(dòng)部分的兩個(gè)行星傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)參 數(shù)均為 α，齒數(shù)對(duì)應(yīng)相同，太陽輪、內(nèi)齒圈和行星架的扭矩分別為 、1tT 、 、 、 和 ，其相互關(guān)系應(yīng)符合下列關(guān)系才能達(dá)到平衡：2tT1q21jT2j ： ： =1： ：（1+ ） tq1?1 （2.6） ： ： =1： ：（1+ ） 2tq2j21 （2.7） 對(duì)于本系統(tǒng)，有下列關(guān)系： = 1tT2q （2.8） = 1q2t （2.9） 所以本系統(tǒng)最終需要的關(guān)系是公式（2.7）表達(dá)的各組件的扭矩關(guān)系，而從 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 2 可以看出主傳動(dòng)行星排 2 的太陽輪與內(nèi)齒圈扭矩關(guān)系為： ： = ：1，顯然這是不滿足關(guān)系式（2.7） 。為此系統(tǒng)設(shè)置了控制傳動(dòng)部tTq2? 分，即圖 2.1 中除了圖 2.2 的內(nèi)容外均為控制傳動(dòng)部分，如圖 2.3 所示，圖中數(shù) 字表示內(nèi)容與圖 2.1 保持一致。 圖 2.3 控制傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu) 2、控制傳動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)分析 為實(shí)現(xiàn)主傳動(dòng)行星排 2 的扭矩關(guān)系符合公式（2.7） ，通過圖 2.1 中的齒輪對(duì) 4 或者齒輪對(duì) 5，分流一部分主傳動(dòng)行星排 2 太陽輪本應(yīng)得到的功率，然后通過 控制傳動(dòng)部分的回饋給主傳動(dòng)部分（如圖 2.3 所示的 6 和 7） ，在低速時(shí)通過電 機(jī) 8 再輸入一部分功率，使主傳動(dòng)行星排 2 的太陽輪和內(nèi)齒圈扭矩關(guān)系符合公 式（2.7）所表達(dá)的關(guān)系，使得系統(tǒng)力學(xué)上能達(dá)到平衡，同時(shí)在速比發(fā)生變化時(shí) 輸出扭矩能相應(yīng)發(fā)生變化。 由于單排行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有 2 個(gè)自由度，如果控制傳動(dòng)部分輸入功率由行星 架輸入，內(nèi)齒圈功率回饋給后行星排 2 的內(nèi)齒圈，太陽輪輸出功率給發(fā)電機(jī)， 如圖 2.4 所示，可以補(bǔ)償主傳動(dòng)行星排 2 內(nèi)齒圈扭矩的不足。 圖 2.4 單行星排控制傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu) 由公式（2.6）和（2.7）知，控制發(fā)電機(jī)的輸入扭矩，就可以控制通過齒輪 對(duì) 7 回饋的扭矩的大小，達(dá)到主傳動(dòng)后行星排 2 的扭矩關(guān)系符合公式（2.7）的 目的。 但是如果主傳動(dòng)部分行星齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù) 取 2.2 左右時(shí)，則發(fā)電機(jī)的功率? 要求比較大，所以設(shè)計(jì)了圖 2.3 所示的結(jié)構(gòu)，通過兩級(jí)的行星排的功率回饋， 使發(fā)電機(jī)所需功率最大不超過發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的 2%。為獲得在低擋起步后車 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 輛有較大的加速度，設(shè)置了電動(dòng)機(jī)，通過單向離合器 8 向后行星排 2 內(nèi)齒圈輸 入功率，達(dá)到在同樣減速比時(shí)，能使變速器輸出扭矩更大的目的。 （二次牽引） 根據(jù)數(shù)據(jù) [42]提供的指導(dǎo)思路，每個(gè)行星排以行星架作為輸入或輸出組件， 保證每個(gè)組件絕對(duì)速度方向相同，在進(jìn)行差動(dòng)傳動(dòng)時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生功率循環(huán)。 2.2.2 系統(tǒng)的工況分析 1、車輛起步工況：車輛起步時(shí)（如圖 2-5 所示） ，制動(dòng)器 15 和離合器 16 處于分離狀態(tài)，制動(dòng)器 5 接合，控制傳動(dòng)部分的發(fā)電機(jī)空載（空載使控制部分 的自由度也為 2，沒有動(dòng)力傳遞） ，主傳動(dòng)部分起作用，此時(shí)速比為最大。功率 能夠正反雙向傳遞，車輛在下長坡時(shí)所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)功能，在此工況下能 得以實(shí)現(xiàn)。 圖 2.5 車輛起步時(shí)功率的傳遞路線 2、中低速行駛工況：車輛在中低速行駛時(shí)（如圖 2-6 所示） ，制動(dòng)器 15、5 和離合器 16 分離，單向離合器 4 起作用，控制傳動(dòng)部分的發(fā)電機(jī)根據(jù)需 要輸出功率，從而控制通過單向離合器 2 輸入控制傳動(dòng)部分的功率大小，電動(dòng) 機(jī)其作用，在控制器的作用下輸出適當(dāng)?shù)墓β省?3 為控制傳動(dòng)部分輸出給發(fā)電 機(jī)的功率，調(diào)節(jié)其大小可以控制 17 輸入到控制傳動(dòng)部分功率的大小；8 為電動(dòng) 機(jī)輸入給主傳動(dòng)部分的補(bǔ)償功率，根據(jù)需要調(diào)節(jié)其輸出功率；6、19 為控制傳 動(dòng)部分回饋給主傳動(dòng)部分的功率，其大小是由 9 的大小控制的。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和車速可以在中低速時(shí)速比無級(jí)變化，適應(yīng)不同路面的情況。 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 2.6 車輛在中低速行駛時(shí)功率的傳遞路線 3、中高速行駛工況時(shí)：車輛在中高速行駛時(shí)（如圖 2-7 所示） ，制動(dòng)器 5、15 分離，離合器 16 接合，單向離合器 2 不起作用，控制傳動(dòng)部分的發(fā)電機(jī) 根據(jù)需要輸出功率，從而控制通過離合器 16 輸入控制傳動(dòng)部分的功率大小，電 動(dòng)機(jī)不起作用。13 為控制傳動(dòng)部分輸出給發(fā)電機(jī)的功率，調(diào)節(jié)其大小可以控制 17 輸入到控制傳動(dòng)部分功率的大?。?6、19 為控制傳動(dòng)部分回饋給主傳動(dòng)部分 的功率，其大小是由 13 的大小控制的。同樣也是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和車 速可以在中高速時(shí)速比無級(jí)變化，適應(yīng)不同路面的情況。 圖 2.7 車輛在中高速行駛時(shí)功率的傳遞路線 4、高速行駛工況時(shí)：車輛在高速行駛時(shí)（如圖 2-8 所示） ，此時(shí)不需要無 級(jí)變速，制動(dòng)器 15 接合，制動(dòng)器 5 分離，離合器 16 和單向離合器 2 處于分離 狀態(tài)，控制傳動(dòng)部分的發(fā)電機(jī)空載（空載使控制部分的自由度也為 2，沒有動(dòng) 力傳遞） ，電動(dòng)機(jī)也不輸出動(dòng)力，主傳動(dòng)部分起作用，此時(shí)速比為最小。 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 2.8 車輛在高速行駛時(shí)功率的傳遞路線 6、在制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，用以回收制動(dòng)能量。 2.3 弱中度混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速特性 2.3.1 轉(zhuǎn)速平衡 由單排三組件行星傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速特性方程及混合無級(jí)變速傳動(dòng)的傳遞關(guān)系： (2.10)0)1(???jqt nan 式中： 、 、 ——分別為太陽輪、行星架和齒圈的轉(zhuǎn)速；tjq ——行星排結(jié)構(gòu)參數(shù)。? 設(shè)已知輸入行星架轉(zhuǎn)速 1jn 前內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速： ????2j11q/ttn????? （2.11） 故輸出行星架轉(zhuǎn)： ??)1(/)1()/(( 221222 ????ttjqtj nn （2.12） 傳動(dòng)比： 變速器的輸入轉(zhuǎn)速 = ，輸出轉(zhuǎn)速 =en1j 0n2j 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ??12121 121g /)()(/)( jt ttjjj nnni ???? ???? （2.13） 因?yàn)?=（1+1/jtn11/)jqn? 當(dāng) 時(shí)， 此時(shí)傳動(dòng)比最小0?q/???jt ； ??）1)((((2121ming ??? （2.14） 當(dāng) 時(shí)，此時(shí)傳動(dòng)比最大1t )/(121maxg??i （2.15） 故速比范圍 21gminax/???i （2.16） 根據(jù)數(shù)據(jù)，行星排結(jié)構(gòu)參數(shù) 取在 4/3~4 之間，傳動(dòng)效率最高。另外由于 變速器的速比范圍一般情況下要小于 6。由于結(jié)構(gòu)參數(shù)選為一致時(shí)無論對(duì)于研 究計(jì)算還是生產(chǎn)制造均較為方便，所以初選 相同，為 2.15。 2.3.2 扭矩平衡 太陽輪、內(nèi)齒圈和行星架的扭矩分別為 、 、 、 、 和 ，其1tT2t1q2T1j2j 相互關(guān)系應(yīng)符合下列關(guān)系才能達(dá)到平衡： ： ： =1： ：（1+ ） 1tTq1j1?1 ： ： =1： ：（1+ ） 2222 對(duì)于本系統(tǒng)，有下列關(guān)系： = 1t2q = Tt 1、 系統(tǒng)的輸出扭矩： = 2jtqgi （2.17） = /（1+ ） 2qTj2?2 (2.18) = = /（1+ ）2qP2qnj2q2? 系統(tǒng)分配前的扭矩： = = /（1+ ） ， = = /（1+ ）'T1ttq1'2qP'T2qnt2q1? 所以控制部分的輸入功率 - ?轉(zhuǎn) 移P2' 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 2、 控制部分的輸入扭矩 = (2.19)?轉(zhuǎn) 移T3/Pjn轉(zhuǎn) 移 Tj 設(shè)定速比齒輪傳動(dòng)速比： 、 、 、 、 ，4i56i97i K 后行星架輸入轉(zhuǎn)速 （中低速時(shí)） ， （中高速時(shí)）23/tj?413/injj? 3、 控制（K）后行星排 K 后內(nèi)齒圈扭矩 /(1+ )3Tqj3?3 K 后內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速 =K 前行星排行星架轉(zhuǎn)速n4jn = ????3715/11333()1/1? iittjtj ?????（）（ K 后內(nèi)齒圈功率 3qqnTP K 后太陽輪扭矩 /(1+ ) 3tj? K 后太陽輪轉(zhuǎn)速 7172//iitq? K 后太陽輪功率 =3tt K 前行星架扭矩 = = /(1+ ) (2.20)4Tjq3j3 4、 控制（K）前行星排 K 前太陽輪扭矩 = / (1+ )4tj4? K 前太陽輪轉(zhuǎn)速 1(qjnn??? K 前內(nèi)齒圈扭矩 = / (1+ )4qTj44 K 前內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速 = 62ij??6211(ittj?? （2.21） 5、 發(fā)電機(jī)部分 由式 2.20 和 2.21 可知 傳遞給發(fā)電機(jī)的扭矩 = / = / (1+ ) (2.21)fT4t9i4j4?9i 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 =94/intf? ????9 6211437435/411 )()i innin ttjttj ???????）（）（）（（ 南京工程學(xué)院車輛工程系本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 （2.22） 分配給發(fā)電機(jī)的功率 =fPTfn 發(fā)電機(jī)占控制傳遞的功率比 = /( + + )1?fP3qt 控制軸轉(zhuǎn)移功率占發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的比例為 = /900002?