CN109147545B - 一种汽车混合动力模拟教学台 - Google Patents

一种汽车混合动力模拟教学台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车模拟教学台,包括机架,机架上放置有电动机和汽油机,通过电动机和汽油机不同的配合模式,使输出齿轮达到不同的转速效果,用来模拟混合动力系统中不同的驱动模式,同时通过模拟器和制动器的设置,用来模拟汽车在行驶过程中受到的地面压力和行驶阻力,进一步通过操作台可以使学生对汽车的耗油量、耗电流、以及车轮压力和车轮转速等数据进行实时分析思考,加强理解。本发明有效弥补了现有教学设备操作复杂、占地面积大、功能单一、无法做到即时演示、无法做到数据对比等诸多的缺点。适用于各种培训机构或高等院校对于混合动力汽车的实际模拟教学。

Description

一种汽车混合动力模拟教学台
技术领域
本发明涉及混合动力技术领域,具体的是一种汽车混合动力模拟教学台
背景技术
混合动力汽车是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆,车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同,形成了多种分类形式。混合动力车辆的节能、低排放等特点引起了汽车界的极大关注并成为汽车研究与开发的一个重点。混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长,动力性好的优点,又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处,二者"并肩战斗",取长补短,汽车的热效率可提高10%以上,废气排放可改善30%以上。2010年,全球进入汽车混合动力时代。
虽然混合动力汽车已经成为了汽车制造业的一种趋势,但针对混合动力汽车的教学装置却寥寥无几,对于目前中国的众多高等院校或者职业学校来说,普遍存在室内实训环境狭窄、教学设备造价高昂,而专门购买的实车虽然实用性强,但理论教学不能提供充足数据,不方便学生进行实践操作,不能满足教学目的,且现有汽车教学设备多为早年技术,无法让学生充分了解混合动力汽车的工作原理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力汽车模拟教学台,以解决上述背景技术中提出的问题。
一种混合动力汽车模拟教学台,包括机架,所述机架上方固定安装有齿轮箱和元件箱,所述齿轮箱内部四周箱壁上固定安装有四个安装块,所述安装块与固定环的外圈固定连接,所述固定环的内圈通过滚珠与内齿轮的外圈滚动连接,所述内齿轮的内圈啮合有若干行星齿轮,所述行星齿轮另一端均与输出齿轮相互啮合,所述输出齿轮与内齿轮同轴设置,所述输出齿轮的一端固定连接有输出轴,所述若干行星齿轮一端均与若干第二连接杆的一端对应固定连接,所述若干第二连接杆的另一端固定连接在第二转盘的左端面上,所述第二转盘右端面上固定安装有第四锥齿轮,所述第四锥齿轮与第三锥齿轮相啮合,所述内齿轮左端面上固定连接有若干第一连接杆,所述若干第一连接杆与第一转盘的右端面均对应固定连接,所述第一转盘左端面上固定安装有第二锥齿轮,所述第二锥齿轮与第一锥齿轮相啮合,所述第一锥齿轮固定安装在电机转轴的一端,电机转轴另一端连接有电动机,所述电动机通过电机支架固定安装在元件箱上端,所述电动机与变压器相互连接且中间设置有电流表,所述第三锥齿轮固定安装在汽油机转轴的一端,所述汽油机转轴的另一端连接有汽油机,所述汽油机通过汽油机支架固定安装在元件箱上端,所述汽油机通过流量计连接有油箱;所述机架一侧两端设置有放置槽,所述放置槽两侧固定安装有圆形轴承座,所述放置槽内部通过圆形轴承座滚动连接有模拟器,所述模拟器包括模拟器中心转轴、液压缸、垫片和套筒,所述模拟器中心转轴为两端直径较小而中部直径较大的圆柱筒状,所述模拟器中心转轴与圆形轴承座之间设有制动器,所述制动器与操作台信号连接,模拟器中心转轴固定有两排液压缸,且每排设有六个液压缸,所述液压缸之间设有测距仪,所述测距仪与操作台信号连接,所述液压缸顶端与垫片的固定面固定连接,所述垫片有六个,相邻的垫片之间通过拉簧固定连接,六个所述垫片的支撑面拼接成圆形且套有套筒;所述机架上固定放置有传动箱,所述输出轴与传动箱对应一侧的轴承座转动连接,所述输出轴一端伸入传动箱内部并通过第一离合器与变速箱的输入转轴转动连接,所述变速箱输出转轴通过万向接头与连接转轴的一端转动连接,且所述连接转轴的另一端通过万向接头与差速器转动连接,所述差速器通过悬架单元与车轮转动连接,所述车轮与模拟器位置对应。
优选的,所述垫片的固定面左侧设有滑槽且所述滑槽侧面设有第二挡块,所述固定面右侧设有滑板,所述滑板侧面设有第一挡块,所述滑板背面为支撑面。
优选的,所述套筒选用摩擦系数与路面相同的材料。
优选的,所述车轮上安装有转速传感器。
优选的,所述机架下端对称设置有四个万向轮。
本发明的有益效果为:模拟真实汽车的动力源,采用电动机和汽油机的配合驱动方式,使齿轮箱中的输出齿轮达到不同的转速效果,利用锥齿轮配合啮合以及转盘连接的方式,可以产生不同的驱动效果,用来模拟真实汽车的混合动力传动方式,同时整个齿轮箱的结构清晰易懂,便于学生观察理解;采用模拟器对车轮施压的方式,用来模拟汽车在实际运动中载重不同时的行驶情况,利用制动器对转轴产生的摩擦力,模拟汽车行驶过程中受到的行驶阻力;利用操作台接收电流表、流量计、转速传感器以及模拟器的参数信息,方便学生和老师对汽车行驶过程中采用不同的驱动方式或路面压力所产生的耗电量和耗油量进行随时观察和分析。
附图说明
图1为本发明整体机构立体图;
图2为本发明整体机构正面示意图;
图3为本发明机架结构立体图;
图4为本发明齿轮箱左侧示意图;
图5为本发明齿轮箱右侧示意图;
图6为本发明齿轮结构啮合方式示意图;
图7为本发明齿轮结构分解图;
图8为本发明传动箱结构示意图;
图9为本发明车轮和模拟器接触方式示意图;
图10为本发明模拟器内部结构示意图;
图11为本发明模拟器A-A剖视图;
图12为本发明垫片结构示意图。
图中:1、机架;2、齿轮箱;3、传动箱;4、车轮;5、模拟器;6、油箱支架;7、油箱;8、流量计;9、汽油机;10、汽油机支架;11、变压器;12、电流表;13、电动机;14、电机支架;15、元件箱;16、万向轮;17、轴承座;18、操作台;19、第一转盘;20、放置槽;21、电机转轴;22、第一锥齿轮;23、第二锥齿轮;24、第一连接杆;25、内齿轮;26、第二连接杆;27、第二转盘;28、输出轴;29、第三锥齿轮;30、第四锥齿轮;31、输出齿轮;32、行星齿轮;33、安装块;34、固定环;35、滚珠;36、汽油机转轴;37、离合器;38;变速箱;39、连接转轴;40、万向接头;41、差速器;42、悬架单元;43、圆形轴承座;44、模拟器中心转轴;45、套筒;46、垫片;461、固定面;462、滑槽;463、滑板;464、第一挡块;465、第二挡块;466、支撑面;47、液压缸;48、拉簧;49、制动器;50、测距仪。
具体实施方式
如图1-12所示,本发明具体实施方式采用以下技术方案:一种混合动力汽车模拟教学台,包括机架1和元件箱15,其特征在于:所述机架1上方固定安装有齿轮箱2,所述齿轮箱2内部四周箱壁上固定安装有四个安装块33,所述安装块33与固定环34的外圈固定连接,所述固定环34的内圈通过滚珠35与内齿轮25的外圈滚动连接,所述内齿轮25的内圈啮合有若干行星齿轮32,所述行星齿轮32均与输出齿轮31相互啮合,所述输出齿轮31与内齿轮25同轴设置,所述输出齿轮31的一端固定连接有输出轴28,所述若干行星齿轮32一端均与若干第二连接杆26的一端对应固定连接,所述若干第二连接杆26的另一端固定连接在第二转盘27的左端面上,所述第二转盘27右端面上固定安装有第四锥齿轮30,所述第四锥齿轮30与第三锥齿轮29相啮合,所述内齿轮25左端面上固定连接有若干第一连接杆24,所述若干第一连接杆24与第一转盘19的右端面均对应固定连接,所述第一转盘19左端面上固定安装有第二锥齿轮23,所述第二锥齿轮23与第一锥齿轮22相啮合,所述第一锥齿轮22固定安装在电机转轴21的一端,电机转轴21另一端连接有电动机13,所述电动机13通过电机支架14固定安装在元件箱15上端,所述电动机13与变压器11相互连接且中间设置有电流表12,所述第三锥齿轮29固定安装在汽油机转轴36的一端,所述汽油机转轴36的另一端连接有汽油机9,所述汽油机9通过汽油机支架10固定安装在元件箱15上端,所述汽油机9通过流量计8连接有油箱7。
所述机架1一侧两端设置有放置槽20,所述放置槽20两侧固定安装有圆形轴承座43,所述放置槽20内部通过圆形轴承座43滚动连接有模拟器5,所述模拟器5包括模拟器中心转轴44、液压缸47、垫片46和套筒45,所述模拟器中心转轴44为两端直径较小而中部直径较大的圆柱筒状,所述模拟器中心转轴44与圆形轴承座43之间设有制动器49,所述制动器49与操作台18信号连接,模拟器中心转轴44固定有两排液压缸47,且每排设有六个液压缸47,所述液压缸47之间设有测距仪50,所述测距仪50与操作台18信号连接,所述液压缸47顶端与垫片46的固定面461固定连接,所述垫片46有6个,相邻的垫片46之间通过拉簧48固定连接,六个所述垫片46的支撑面466拼接成圆形且套有套筒45。
其中,所述机架1上固定放置有传动箱3,所述输出轴28与传动箱3对应一侧的轴承座17转动连接,所述输出轴28一端伸入传动箱3内部并通过第一离合器37与变速箱38的输入转轴转动连接,所述变速箱38输出转轴通过万向接头40与连接转轴39的一端转动连接,且所述连接转轴39的另一端通过万向接头40与差速器41转动连接,所述差速器通过悬架单元42与车轮4转动连接,2个车轮4与模拟器5位置对应。
其中,所述垫片46包括固定面461,所述固定面461左侧设有滑槽462且所述滑槽462侧面上部设有第二挡块465,所述固定面461右侧设有滑板463,所述滑板463侧面一端下部设有第一挡块464,第一挡块464和第二挡块465高度相同,位于以模拟器中心转轴44为中心的同一圆弧面上,所述滑板463背面为支撑面466。
其中,所述套筒45选用摩擦系数与路面相同的材料。
其中,所述车轮4上安装有转速传感器。
其中,所述机架1下端对称设置有四个万向轮16。
工作原理及说明:在电机转轴21和汽油机转轴36的端部分别固定连接第一锥齿轮22和第三锥齿轮29,并与转盘上的锥齿轮相互啮合,进而带动齿轮箱2中的齿轮转动,并将转速通过输出轴28传送到变速箱38中;同时,设置模拟器5的参数模拟地面信息,利用液压缸47和拉簧48调整垫片46的直径,进而改变车轮4与模拟器5之间的压力,模拟车辆不同载重情况下行驶信息,当垫片46直径过小时,伸长液压缸,垫片46的滑板463在相邻垫片46的滑槽462中滑动直径变大,当垫片46形成的直径过大时,液压缸47收缩,在拉簧48的作用下,垫片46的滑板463在相邻垫片46的滑槽462中滑动直径变小,所述垫片46各个位置形成的直径大小通过测距仪50测定并发送给操作台18;同时,利用制动器49制造模拟器中心转轴转动时的摩擦力,模拟行车过程中遇到的行车阻力。
然后,根据实际教学情形,通过电动机与汽油机之间不同的配合方式,向学生展示汽车在使用混合动力系统时的工作情况,具体展示方式有以下三种:一、只使用电机驱动,电机转轴21带动第一锥齿轮22同步转动,进而使得第一转盘19带动齿条25同步转动,并通过行星齿轮32将转速传输给输出齿轮31上,进一步通过输出轴28将转速传输到变速箱38中;二、第二转盘27与第四锥齿轮轴心位置为通孔结构,使得输出轴28可以从其轴心位置穿出且不与其接触,当只使用汽油机驱动的时候,汽油机转轴36带动第三锥齿轮29同步转动,进而使得第二转盘27带动行星齿轮32同步转动,从而使输出齿轮31通过输出轴28将转速进一步输送到变速箱38中;三、同时开启电动机13与汽油机9,此时驱动模式改为混合驱动,并同时将转速传输给输出轴28。同时,测距仪将模拟器5的参数信息传送给操作台,车轮4上的转速传感器将转动速度传送给操作台,以及电流表传送的耗电量信息和流量计传送的耗油量信息,方便学生对汽车不同工作状况下的运行数据进行实时分析思考。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内,不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种混合动力汽车模拟教学台,包括机架(1),其特征在于:所述机架(1)上方固定安装有齿轮箱(2)和元件箱(15),所述齿轮箱(2)内部四周箱壁上固定安装有四个安装块(33),所述安装块(33)与固定环(34)的外圈固定连接,所述固定环(34)的内圈通过滚珠(35)与内齿轮(25)的外圈滚动连接,所述内齿轮(25)的内圈啮合有若干行星齿轮(32),所述行星齿轮(32)另一端均与输出齿轮(31)相互啮合,所述输出齿轮(31)与内齿轮(25)同轴设置,所述输出齿轮(31)的一端固定连接有输出轴(28),所述若干行星齿轮(32)一端均与若干第二连接杆(26)的一端对应固定连接,所述若干第二连接杆(26)的另一端固定连接在第二转盘(27)的左端面上,所述第二转盘(27)右端面上固定安装有第四锥齿轮(30),所述第四锥齿轮(30)与第三锥齿轮(29)相啮合,所述内齿轮(25)左端面上固定连接有若干第一连接杆(24),所述若干第一连接杆(24)与第一转盘(19)的右端面均对应固定连接,所述第一转盘(19)左端面上固定安装有第二锥齿轮(23),所述第二锥齿轮(23)与第一锥齿轮(22)相啮合,所述第一锥齿轮(22)固定安装在电机转轴(21)的一端,电机转轴(21)另一端连接有电动机(13),所述电动机(13)通过电机支架(14)固定安装在元件箱(15)上端,所述电动机(13)与变压器(11)相互连接且中间设置有电流表(12),所述第三锥齿轮(29)固定安装在汽油机转轴(36)的一端,所述汽油机转轴(36)的另一端连接有汽油机(9),所述汽油机(9)通过汽油机支架(10)固定安装在元件箱(15)上端,所述汽油机(9)通过流量计(8)连接有油箱(7);
所述机架(1)一侧两端设置有放置槽(20),所述放置槽(20)两侧固定安装有圆形轴承座(43),所述放置槽(20)内部通过圆形轴承座(43)滚动连接有模拟器(5),所述模拟器(5)包括模拟器中心转轴(44)、液压缸(47)、垫片(46)和套筒(45),所述模拟器中心转轴(44)为两端直径较小而中部直径较大的圆柱筒状,所述模拟器中心转轴(44)与圆形轴承座(43)之间设有制动器(49),所述制动器(49)与操作台(18)信号连接,模拟器中心转轴(44)固定有两排液压缸(47),且每排设有六个液压缸(47),所述液压缸(47)之间设有测距仪(50),所述测距仪(50)与操作台(18)信号连接,所述液压缸(47)顶端与垫片(46)的固定面(461)固定连接,所述垫片(46)有6个,相邻的垫片(46)之间通过拉簧(48)固定连接,六个所述垫片(46)的支撑面(466)拼接成圆形且套有套筒(45);
所述机架(1)上固定放置有传动箱(3),所述输出轴(28)与传动箱(3)对应一侧的轴承座(17)转动连接,所述输出轴(28)一端伸入传动箱(3)内部并通过第一离合器(37)与变速箱(38)的输入转轴转动连接,所述变速箱(38)输出转轴通过万向接头(40)与连接转轴(39)的一端转动连接,且所述连接转轴(39)的另一端通过万向接头(40)与差速器(41)转动连接,所述差速器通过悬架单元(42)与车轮(4)转动连接,所述车轮(4)与模拟器(5)位置对应。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车模拟教学台,其特征在于:所述垫片(46)的固定面(461)左侧设有滑槽(462)且所述滑槽(462)侧面设有第二挡块(465),所述固定面(461)右侧设有滑板(463),所述滑板(463)侧面设有第一挡块(464),所述滑板(463)背面为支撑面(466)。
3.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车模拟教学台,其特征在于:所述套筒(45)选用摩擦系数与路面相同的材料。
4.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车模拟教学台,其特征在于:所述车轮(4)上安装有转速传感器。
5.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车模拟教学台,其特征在于:所述机架(1)下端对称设置有四个万向轮(16)。
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《混合动力汽车试验台架的研究与开发》;李战龙;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》;20041215(第04期);C035-115 *

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