[发明专利]一种基于行星传动的履带车辆及其传动系统

说明书

技术领域

本发明涉及履带车辆传动技术领域，特别是涉及一种基于行星传动的履带车辆及其传动系统。

背景技术

目前针对混合动力履带车辆的研究刚刚起步，并且大多数的传动系统采用串联式工作模式，即发动机通过发电机发电，将能量存储在储能机构中，然后输出动能。

混联式混合动力结构具有效率高等优势，目前主要包括基于行星传动的功率耦合机构及单轴或多轴的串并联结构。相比于串并联结构，行星传动具有承载力强，工作稳定，及实现大功率传动等明显特点，同时行星传动可以实现无极变速，提高燃油经济性。

目前基于行星传动的混合动力传动系统已经被广泛应用在乘用车中，尚少有基于行星传动的混合动力履带车辆传动系统的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于行星传动的履带车辆及其传动系统，从而在履带车辆及其传动系统中发挥行星传动的优势。

为实现上述目的，本发明提供一种基于行星传动的履带车辆传动系统，包括三排行星齿轮机构以及六个系统构件，六个系统构件分别为发动机、第一电机、第二电机、第三电机以及用于分别控制左右两侧履带的第一输出轴和第二输出轴；六个系统构件分别与三排行星齿轮机构的九个节点中的六个节点连接，三排行星齿轮机构的自由度为三、约束为三，约束中包括至少两个耦合类约束，以使得各排行星齿轮机构间相互连接。

在一个实施例中，只考虑组成，不考虑相对位置的情况下，三排行星齿轮机构的结构组合为aaa、aab、aac、aad、acc、add、abc、abd、acd、bcc、bdd、bcd、aae、aaf、abf、ace、acf、ade、adf、bcf、bdf、cce或cde中的任意一类，其中的a表示一排行星齿轮机构的三个节点分别连接发动机、一个电机、一个输出轴，b表示一排行星齿轮机构的三个节点分别连接发动机、两个电机，c表示一排行星齿轮机构的三个节点分别连接两个电机、一个输出轴，d表示一排行星齿轮机构的三个节点分别连接一个电机、两个输出轴，e表示一排行星齿轮机构的三个节点分别连接发动机、一个电机、制动器，f表示一排行星齿轮机构的三个节点分别连接一个电机、一个输出轴、制动器。

在一个实施例中，根据行星排的相对位置关系，可将上述大类别继续拆分成若干小类(或称子类)。abc类包括abc、acb和bac子类；abd类包括abd、bad、adb子类；acd类包括acd、cad、adc子类；bcd类包括bcd、cbd、bdc子类；aab类包括aab、aba子类；aac类包括aac、aca子类；aad类包括aad、ada子类；acc类包括acc、cac子类；add类包括add、dad子类；bcc类包括bcc、cbc子类；bdd类包括bdd、dbd子类；abf类包括abf、baf和afb子类；ace类包括ace、cae和aec子类；acf类包括acf、caf和afc子类；ade类包括ade、dae和aed子类；adf类包括adf、daf和afd子类；bcf类包括bcf、bfc和cbf子类；bdf类包括bdf、dbf和bfd子类；cde类包括cde、dce和ced子类；aae类包括aae、aea子类；aaf类包括aaf、afa子类；cce类包括cce、cec子类。

在一个实施例中，履带车辆传动系统的结构对应第一动力学特征矩阵D，其中，D的列数等于行星排个数，D的行数等于系统构件的总数，如果系统构件与第i排行星齿轮机构的齿圈R相连，则D中对应位置元素的节点系数为-R_i，如果系统构件与第i排行星齿轮机构的太阳轮S相连，D中对应位置元素的节点系数为-S_i，如果系统构件与第i排行星齿轮机构的行星架C相连，D中对应位置元素的节点系数为R_i+S_i，D中其他位置元素全部为0，i＝1、2、3；

六个系统构件的角加速度与力矩的对应关系如下：

其中，分别为发动机、第一输出轴、第二输出轴、第一电机、第二电机、第三电机的角加速度，第二动力学特征矩阵A^*＝(DD^T)^-1[I-D(D^TD)^-1D^T]，T_e、T_out1、T_out2、T_mg1、T_mg2、T_mg3分别为发动机、第一输出轴、第二输出轴、第一电机、第二电机、第三电机的力矩。