專利名稱：一種車用兩擋行星變速機構及振動試驗裝置的制作方法
技術領域：
發(fā)明涉及一種車用兩擋行星變速機構及振動試驗裝置，屬于車輛結構技術領域。
背景技術：
隨著近年來城市軌道、公路交通建設等基礎設施建設項目的快速增長，對重型車輛和低速工程類車輛的需求量也不斷加大，一度供不應求。由于這些車輛往往運行在復雜的工作條件下，設計實用的變速系統(tǒng)來提升車輛在各種工作條件下的動力性能和燃油經(jīng)濟性是非常有意義的。目前，國內(nèi)這兩種車輛常用的變速系統(tǒng)是雙中間軸式變速器。這種變速器通常包括一個主箱和一個副箱，在主箱后串聯(lián)一個副箱，由副箱中的高、低兩擋傳動比分別與主變速器各擋傳動比搭配而組成高、低兩段傳動比范圍。當前市場上用于重型車輛或低速工程車上的雙中間軸式變速器的主箱結構大都為雙中間軸式，而副箱則有雙中間軸式或行星輪式兩種。行星輪結構的副箱比雙中間軸式的副箱承載能力更強，也是更有發(fā)展前途的一種變速機構，但由于當前市場中的行星輪式副箱的設計不夠理想、傳動比也偏小，從而導致整個變速系統(tǒng)依舊存在著一擋速比小、體積龐大、傳動效率低、無法滿足扭矩和速比覆蓋范圍的要求等問題，影響了整車的爬坡能力、耐久性和燃油經(jīng)濟性等使用性能。另一方面，由于行星輪結構的副箱相比傳統(tǒng)的雙中間軸式副箱具有更好的承載能力，它被越來越廣泛地用于重型車輛或低速工程車上的變速系統(tǒng)中。由于重型車輛的承載質量大、低速工程車工作時往往需要傳遞很大的扭矩，車輛的傳動系統(tǒng)的負荷較大，經(jīng)常需要在高速狀態(tài)下工作，所以，如何設計合理的振動試驗裝置來對副箱或類似的變速機構進行試驗，是對其進行動力學分析或系統(tǒng)優(yōu)化的重要前提
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種車用兩擋行星變速機構及振動試驗裝置，適用于需要實現(xiàn)高低擋切換的重型車輛、低速工程類汽車使用，同時也能夠滿足振動試驗的需要。一種車用兩擋行星變速機構及振動試驗裝置，包括兩個電機、第一行星排、第二行星排、制動器1、制動器I1、兩組轉速轉矩傳感器、三組應變片和四個膜片聯(lián)軸器；其中，電機I提供動力輸入，電機II提供負載；第一行星排和第二行星排均包括一個太陽輪、一個行星架及行星輪組和一個齒圈；制動器I對第一行星排的齒圈制動，制動器II對第二行星排的行星架II制動；三組應變片分別用來測出第一行星排的太陽輪、齒圈和第二行星排的齒圈應力；四個膜片聯(lián)軸器分別用于連接輸入端、輸出端和轉速轉矩傳感器以及轉速轉矩傳感器與第一行星排的輸入、第二行星排的輸出部件；其連接關系為:電機1、電機I1、第一行星排和第二行星排同軸布置，電機I與膜片聯(lián)軸器I相連，膜片聯(lián)軸器I與轉速轉矩傳感器I相連，轉速轉矩傳感器I又通過膜片聯(lián)軸器III與第一行星排的太陽輪I相連；第一行星排的行星架I與第二行星輪的齒圈II相連；第一行星排的齒圈I與第二行星輪的太陽輪II相連，第一行星排的齒圈I通過制動器I制動；第二行星排的行星架II通過制動器II來制動，第二行星排的齒圈II通過膜片聯(lián)軸器IV與轉速轉矩傳感器II相連，轉速轉矩傳感器II又通過膜片聯(lián)軸器II與輸出端電機II相連；另外還在第一行星排的太陽輪1、齒圈I和第二行星排的齒圈II的齒根處分別布置了應變片1、應變片II和應變片III。在低擋時，制動器I將第一行星排的齒圈I制動，由于第二行星排的太陽輪II與第一行星輪的齒圈I相連，故其也被制動，制動器II則不工作。功率從第一行星排的太陽輪I輸入，由第一行星排的行星架I上的連接件傳至第二行星排的齒圈II，最后由第二行星排的齒圈II輸出，第二行星排的行星架II空轉不受力。在低擋時進行振動試驗，布置在第一行星排齒圈I的齒根處的應變片III可測出齒圈I齒根處的應力，第一行星排的太陽輪I處的應力還有第二行星排的齒圈II處的應力也可分別用遙測應變片1、遙測應變片II用遙測應變儀來測得。分別布置在輸入和輸出端的轉速轉矩傳感器I和轉速轉矩傳感器II可分別測出輸入端和輸出端的轉速和轉矩。在高擋時，制動器II將第二行星排的行星架II制動，制動器I不工作；功率輸入第一行星排的太陽輪I，一方面輸入功率依次經(jīng)過第一行星排的太陽輪1、行星輪I流入齒圈I，傳遞至第二行星排的太陽輪II，經(jīng)過第二行星排的行星輪II，流入第二行星排的齒圈II，從第二行星排的齒圈II流出行星輪系，通過該種路線傳遞的功率可稱為主功率；另一方面輸出功率又流經(jīng)第一行星排的行星架1、行星輪I與主功率一起在輪系內(nèi)部流動，在高擋時進行振動試驗，第一行星排太陽輪I處的應力以及第二行星排的齒圈II處的應力分別用應變片1、應變片II通過遙測的方法測得。同樣，分別布置在輸入、輸出端的轉速、轉矩傳感器I和轉速轉矩傳感器II可分別測出輸入端和輸出端的轉速和轉矩。由以上測得的部件應力及輸入、輸出端的轉速和轉矩，即可對行星變速機構進行動力學分析、設計優(yōu)化。有益效果:本發(fā)明將電機、第一行星排、第二行星排同軸布置，機械結構緊湊，可實現(xiàn)高低擋切換，且高擋的傳動比較大。將這種變速機構通過串聯(lián)方式接入傳動系統(tǒng)可以對傳統(tǒng)的變速器實現(xiàn)倍擋調(diào)節(jié)，即用較少的齒輪數(shù)實現(xiàn)較多的擋位，獲得更大的一擋傳動比、更高的傳遞效率、更低的燃油消耗率，并且可以將變速器總成做得相對更小、更經(jīng)濟、更簡單；利用本發(fā)明中的試驗裝置，還可以較為精確、方便地得到變速機構的輸入、輸出端的轉速、轉矩及行星輪系中關鍵部件的應力等參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)還可進一步地進行動力學、疲勞強度分析，或對系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。


圖1為本發(fā)明實施的兩擋行星變速機構及振動試驗裝置的結構簡圖；圖2是制動器Zl制動，用于實現(xiàn)低擋時的功率流示意圖；圖3是制動器Z2制動，用于實現(xiàn)高擋時的功率流示意圖。其中:1-電機I，2-電機II，3-膜片聯(lián)軸器I，4-膜片聯(lián)軸器II，5-膜片聯(lián)軸器III，6-膜片聯(lián)軸器IV，7-轉速、轉矩傳感器I，8_轉速轉矩傳感器II，9-太陽輪I，10_行星輪I，11_齒圈I，12-太陽輪II，13-行星輪II，14-齒圈II，15-連接件，16-行星架II，17-行星架I，18-制動器I，19-制動器II，50-應變片I，60-應變片II，70-應變片III。
具體實施例方式下面結合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。本發(fā)明提供了一種車用兩擋行星變速機構及振動試驗裝置，如附圖1所示，包括電機I I和電機II 2,電機I I提供動力輸入，電機II 2提供負載；第一行星排包括太陽輪
I9、行星輪I 10、行星架I 17和齒圈I 11 ;第二行星排包括太陽輪II 12、行星輪II 13、行星架II 16和齒圈II 14;濕式多片制動器I 18可將第一行星排的齒圈I 11制動；濕式多片制動器II 19可將第二行星排的行星架I 17制動；轉速轉矩傳感器I 7和轉速轉矩傳感器
II8分別用來測出輸入端和輸出端的轉速和轉矩；應變片50 1、應變片60 II和應變片70III分別用來測出第一行星排的太陽輪I 9、齒圈I 11和第二行星排的齒圈II 14應力；四個膜片聯(lián)軸器，分別用于連接輸入端、輸出端和轉速、轉矩傳感器以及轉速轉矩傳感器與第一行星排的輸入、第二行星排的輸出部件。其連接關系為:電機I 1、電機II 2、第一行星排、第二行星排同軸布置，電機I I與可衰減的扭矩波動的膜片聯(lián)軸器I 3相連，膜片聯(lián)軸器I 3與轉速轉矩傳感器I 7相連，轉速轉矩傳感器I 7又通過膜片聯(lián)軸器III 5與第一行星排的太陽輪I 9相連；第一行星排的行星架I 17與第二行星輪的齒圈II 14相連；第一行星排的齒圈I 11與第二行星輪的太陽輪II 12相連，通過制動器I 18來制動；第二行星排的行星架II 16通過制動器II 19來制動，第二行星排的齒圈II 14通過膜片聯(lián)軸器IV 6與轉速轉矩傳感器II 8相連，轉速轉矩傳感器II 8又通過膜片聯(lián)軸器II 4與輸出端電機II 2相連；當作為振動試驗裝置時，在第一行星排的太陽輪I 9、齒圈I 11和第二行星排的齒圈II 14的齒根處分別布置應變片50 1、應變片60 II和應變片70 111。在低擋時，如附圖2所示，制動器I 18將第一行星排的齒圈I 11制動，由于第二行星排的太陽輪II 12與第一行星輪的齒圈I 11相連，故其也被制動，制動器II 19則不工作。功率從第一行星排的太陽輪I 9輸入，由第一行星排的行星架I 17上的連接件傳至第二行星排的齒圈II 14，最后由第二行星排的齒圈II 14輸出，第二行星排的行星架II 16空轉不受力。在低擋時進行振動試驗，布置在第一行星排齒圈I 11的齒根處的應變片70可測出齒圈I 11齒根處的應力，第一行星排的太陽輪I 9處的應力還有第二行星排的齒圈II 14處的應力也可分別用遙測應變片I 50、遙測應變片II 60用遙測應變儀來測得。分別布置在輸入和輸出端的轉速轉矩傳感器I 7和轉速轉矩傳感器II 8可分別測出輸入端和輸出端的轉速和轉矩。在高擋時，如附圖3所示，制動器II 19將第二行星排的行星架II 16制動，制動器I 18不工作；功率輸入第一行星排的太陽輪I 9，一方面輸入功率依次經(jīng)過第一行星排的
太陽輪I 9、行星輪I 10流入齒圈I 11，傳遞至第二行星排的太陽輪II 12，經(jīng)過第二行星排的行星輪II 13，流入第二行星排的齒圈II 14，從第二行星排的齒圈II 14流出行星輪系，通過該種路線傳遞的功率可稱為主功率，如圖中實線所示；另一方面輸出功率又流經(jīng)第一行星排的行星架I 17、行星輪I 10與主功率一起在輪系內(nèi)部流動，如圖中虛線所示。在高擋時進行振動試驗，第一行星排太陽輪I 9處的應力還有第二行星排的齒圈II 14處的應力仍然可以分別用應變片I 50、應變片60 II通過遙測的方法測得。同樣，分別布置在輸入、輸出端的轉速轉矩傳感器I 7和轉速轉矩傳感器II 8可分別測出輸入端和輸出端的轉速和轉矩。由以上測得的部件應力及輸入、輸出端的轉速和轉矩，即可對行星變速機構進行動力學分析、設計優(yōu)化。本實施例中，第一行星排的參數(shù)kl=l.83，第二行星排的參數(shù)k2=2.26，兩者的模數(shù)m=3，低擋時:傳動比(l+kl)=2.83，輸出1000r/min時輸入轉速為2830轉，高擋時，傳動比(l+kl+k2kl) =6.97，輸出1000r/min時輸入轉速為6970轉。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種車用兩擋行星變速機構及振動試驗裝置，其特征在于，包括:兩個電機、第一行星排、第二行星排、制動器1、制動器I1、兩組轉速轉矩傳感器、三組應變片和四個膜片聯(lián)軸器； 其中，電機I提供動力輸入，電機II提供負載；第一行星排和第二行星排均包括一個太陽輪、一個行星架及行星輪組和一個齒圈；三組應變片分別用來測出第一行星排的太陽輪、齒圈和第二行星排的齒圈應力；四個膜片聯(lián)軸器分別用于連接輸入端、輸出端和轉速轉矩傳感器以及轉速轉矩傳感器與第一行星排的輸入、第二行星排的輸出部件； 其連接關系為:電機1、電機I1、第一行星排和第二行星排同軸布置，電機I與膜片聯(lián)軸器I相連，膜片聯(lián)軸器I與轉速轉矩傳感器I相連，轉速轉矩傳感器I又通過膜片聯(lián)軸器III與第一行星排的太陽輪I相連；第一行星排的行星架I與第二行星輪的齒圈II相連；第一行星排的齒圈I與第二行星輪的太陽輪II相連，第一行星排的齒圈I通過制動器I制動；第二行星排的行星架II通過制動器II制動，第二行星排的齒圈II通過膜片聯(lián)軸器IV與轉速轉矩傳感器II相連，轉速轉矩傳感器II又通過膜片聯(lián)軸器II與輸出端電機II相連；另外還在第一行星排的太陽輪1、齒圈I和第二行星排的齒圈II的齒根處分別布置了應變片1、應變片II和應變片III。
2.如權利要求1所述的車用兩擋行星變速機構及振動試驗裝置，其特征在于，在低擋時，制動器I將第一行星排的齒圈I制動，由于第二行星排的太陽輪II與第一行星輪的齒圈I相連，故其也被制動，制動器II則不工作；功率從第一行星排的太陽輪I輸入，由第一行星排的行星架I上的連接件傳至第二行星排的齒圈II，最后由第二行星排的齒圈II輸出，第二行星排的行星架II空轉不受力；在低擋時進行振動試驗，布置在第一行星排齒圈I的齒根處的應變片III可測出齒圈I齒根處的應力，第一行星排的太陽輪I處的應力以及第二行星排的齒圈II處的應力分別用遙測應變片1、遙測應變片II用遙測應變儀來測得；分別布置在輸入和輸出端的轉速轉矩傳感器I和轉速轉矩傳感器II可分別測出輸入端和輸出端的轉速和轉矩。
3.如權利要求1所述的車用兩擋行星變速機構及振動試驗裝置，其特征在于，在高擋時，制動器II將第二行星排的行星架II制動，制動器I不工作；功率輸入第一行星排的太陽輪I，一方面輸入功率依次經(jīng)過第一行星排的太陽輪1、行星輪I流入齒圈I，傳遞至第二行星排的太陽輪II，經(jīng)過第二行星排的行星輪II，流入第二行星排的齒圈II，從第二行星排的齒圈II流出行星輪系；另一方面輸出功率又流經(jīng)第一行星排的行星架1、行星輪I與主功率一起在輪系內(nèi)部流動，在高擋時進行振動試驗，第一行星排太陽輪I處的應力以及第二行星排的齒圈II處的應力分別用應變片1、應變片II通過遙測的方法測得；同樣，分別布置在輸入、輸出端的轉速轉矩傳感器I和轉速轉矩傳感器II可分別測出輸入端和輸出端的轉速和轉矩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車用兩擋行星變速機構及振動試驗裝置，包括兩個電機、兩個行星排、兩個制動器、兩組轉速轉矩傳感器、三組應變片和四個膜片聯(lián)軸器；兩個電機分別提供動力輸入和負載；第一行星排和第二行星排均包括太陽輪、行星架及行星輪組和齒圈；兩個制動器分別對第一行星排的齒圈和第二行星排的行星架制動；三組應變片分別測出第一行星排的太陽輪、齒圈和第二行星排的齒圈應力；四個膜片聯(lián)軸器分別用于連接輸入端、輸出端和轉速轉矩傳感器以及轉速轉矩傳感器與第一行星排的輸入、第二行星排的輸出部件。本發(fā)明適用于重型車輛或低速工程車輛的變速機構，解決一擋速比小、結構不緊湊，承載幅度窄等問題；同時也適用于變速機構的振動試驗裝置。
文檔編號F16H3/44GK103104664SQ20131002219
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權日2013年1月21日
發(fā)明者劉輝, 項昌樂, 何韡, 韓全福 申請人:北京理工大學