行星齒輪無級變速器

xw123xw123 · 發(fā)表于 2021-7-3 23:08:47

原理簡述

如圖1中所示第一行星齒輪的主要作用是機械分流提高效率,。

第二行星齒輪第三行星齒輪構成無極調速裝置的循環(huán)功率,。

第四行星齒輪控制第二太陽輪.第三太陽輪之間的轉速差，以控制輸出

1功率循環(huán)差值輸出原理

行星齒輪當行星架做為主動元件時,，內齒圈太陽輪為從動元件,，內齒圈轉速為零太陽輪的轉動力為1內齒圈轉動力為2，當內齒圈的角速度與太陽輪的角速度相等時轉動力同為1,，中間成線性變化,。

行星齒輪當行星架做為從動元件時，內齒圈太陽輪為主動元件內齒圈轉速為零太陽輪的轉動力為1內齒圈轉動力為0,。5,，當內齒圈的角速度與太陽輪的角速度相等時轉動力同為1，中間成線性變化,。

兩組行星齒輪內齒圈,、行星架、太陽輪,，其中兩組相連接形成一定的傳動差,。另一組通過調速裝置連接,，通過調速電機的速度變化控制太陽輪、行星架,、內齒圈三者的速度變化,。兩組行星齒輪構成一個循環(huán)功率流，構思為：內齒圈,、行星架,、太陽輪在一組行星齒輪上作為主動元件，在另一組行星齒輪上作為從動元件,，在一定轉速范圍內,，作為主動元件受到的阻力小于作為從動件獲得的動力，差值即為輸出,。在轉速變化到作為主動件和作為從動件動力和阻力相等時為自鎖點,。一組為反饋元件在一組行星齒輪上位從動所獲得的轉矩與在另一組行星齒輪作為主動元件所付出轉矩相等，第三組作為輸入元件作為輸入元件在一組行星齒輪上位從動所獲得的轉矩小于在另一組行星齒輪作為主動元件所付出的轉矩,。

2轉動控制原理

兩行星齒輪內齒圈行星架分別相連,，太陽輪通過一調速裝置相連。假設第二內齒圈5與第三內齒圈10的基圓直徑均為1,，第二太陽輪7與第三太陽輪12的基圓直徑分別為0.31和0.3,，那么第二行星架8的直徑為0.655，第三行星架9的直徑為0.65,，由于服從行星架的轉動行程等于內齒圈轉動行程與太陽輪轉動行程之和的一半這一規(guī)律,，帶入圓周公式計算可得，當?shù)谝惶栞?旋轉一圈且第二內齒圈5與第三內齒圈10不轉時,，第二太陽輪7將旋轉4.2258圈,，第三太陽輪12將旋轉4.3333圈；當?shù)谝惶栞?旋轉一圈且第二內齒圈5與第三內齒圈10旋轉0.5圈時,，第二太陽輪7將旋轉2.61圈,，第三太陽輪12將旋轉2.6666圈當?shù)谝惶栞?旋轉一圈且第二內齒圈5與第三內齒圈10旋轉1圈時，第二太陽輪7將旋轉1圈,，第三太陽輪12將旋轉1圈,。由此不難看出，改變相應直徑后,，第二太陽輪7與第三太陽輪12之間的轉速差與第二內齒圈5和第三內齒圈10的輸出轉速存在對應的函數(shù)關系,，也就是說，只要控制了第二太陽輪7與第三太陽輪12之間的轉速差就控制了第二內齒圈5和第三內齒圈10的輸出轉速,。當然,，第二太陽輪7與第三太陽輪12之間的轉速差不僅可通過自身直徑參數(shù)的改變（行星齒輪機構各主要部件之間需滿足一定的參數(shù)關系），而且也可通過調速機構的控制來實現(xiàn),，為真正實現(xiàn)無級調速奠定了結構條件與控制條件的基礎,。只需很小的功率就可實現(xiàn)控制.

第二第三行星齒輪實現(xiàn)傳動差的方式舉例說明第二行星齒輪內齒圈為99齒太陽輪為41齒第三行星齒輪內齒圈為102齒太陽輪42齒,，當內齒圈轉速為零時，兩太陽輪的角速度差約1.4%,。

如果17-調速行星齒輪,；18-調速齒輪的大小與第二第三行星齒輪的傳動差設置匹配得當，在一個轉動方向上使 16-第四行星輪的自轉抵消大部分公轉可減小控制功率,。

電氣控制方面只需在第二內齒圈和第二太陽輪上設置測速的霍爾傳感器,，用單片機或PLC控制控制電機的電流即可實現(xiàn)對輸出13的控制。

還可通過電流監(jiān)控監(jiān)控輸出轉矩,，也可對最大電流的控制對齒輪進行保護,，如果用直驅電機，當電機斷電即可實現(xiàn)動力源與負載的斷開,。如果在反饋軸上加裝發(fā)電機即可實現(xiàn)混動功能,，因為發(fā)電機的輸出比較容易控制，可實現(xiàn)部分反饋部分發(fā)電,，沒有豐田THS系統(tǒng)在某西工況下的結構鎖定,，使混動效率更高。

由于該無級變速裝置輸出范圍大約在0-0.8之間,，且0-0.2之間效率較低建議配兩檔AMT變速箱使工作區(qū)始終處于高效區(qū)，可通過控制電流的設置有效消除AMT的頓挫,。

3效率估算

如圖2所示對無級變速組件的效率估算,，太陽輪直徑區(qū)0.4內齒圈取1 單級行星齒輪效率取97%其中10%為軸承等不變損耗，方法為計算輸出值和損耗值之和除以輸出值,，且齒面損耗隨著輸出增加爾減小因為當行星架內齒圈太陽輪的角速度相等時沒有齒面損失,。如果行星架固定行星齒輪的效率取97%,內齒圈固定行星架輸入太陽輪輸出效率取95.5%，內齒圈固定太陽輪輸入行星架輸出效率取97.75%,，第四行星齒輪內齒圈太陽輪的相對運動很小效率取99%,。那么三個行星齒輪損失之和為7.75%。內齒圈太陽輪各轉一圈行程之和為4.396.不重合度系數(shù)當內齒圈輸出為零時系數(shù)為1,，輸出為0.1 0.2 0.3 0.4 0.5.......不重合度系數(shù)為0.9 0.80.7 0.6 0.5

效率=（第二內齒圈轉矩—第三內齒圈轉矩）*第二內齒圈行程/（第二內齒圈轉矩—第三內齒圈轉矩）*第二內齒圈行程+4.396*0.0775*不重合度系數(shù)

無級變速部分輸入為 1 1 1 1 1 1

無級變速部分輸入為時輸出分別為 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 0.8

輸出效率 0.57 0.723 0.793 0.856 88 0.877

以上為無級變速組件的效率,，加上分流行星齒輪效率更高，但分流行星齒輪對低效區(qū)有所放大,。以上只是初略估算以論證可行性,。(附循環(huán)功率圖）

注：以下專利去年12月已申報尚未公開，為去年7月申報專利的升級版,，去年七月申報的專利實用新型已授權名稱一種機械式無級變速器授權公告號:212717847U

,，發(fā)明專利在公示期名稱一種無級變速器、無級變速方法及運用 公開號111765222A

可在專利之星網站查到,。

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