CN110154743B - 一种双行星排水陆两栖减速器和水路两栖车及其控制方法 - Google Patents
一种双行星排水陆两栖减速器和水路两栖车及其控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种双行星排水陆两栖减速器,包括:动力输入轴;第一太阳轮,其与所述动力输入轴同轴固定连接;多个第一行星轮,其周向设置在所述第一太阳轮外侧,并与所述第一太阳轮啮合传动;第一齿圈,其与所述第一太阳轮同心设置,并与所述第一行星轮啮合传动;第一行星架,其周向与所述第一行星轮的轮轴可旋转连接,且远离所述动力输入轴一侧中心垂直延伸有旋转柱;离合器,其与所述旋转柱同轴固定连接,且外侧周向设置有啮合齿;啮合套,其与所述离合器啮合并同步转动,且能够沿所述离合器轴心运动;陆路输出端和水路输出端。本发明还提供一种水路两栖车,其采用上述的双行星排水陆两栖减速器。本发明还提供一种水路两栖车的控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及减速器技术领域,更具体的是,本发明涉及一种双行星排水陆两栖减速器和水路两栖车及其控制方法。
背景技术
减速器主要指的是汽车的减速器,可以改变传动比,扩大驱动轮转矩和转速的作用,还可以改变传输方向,中断动力传递。水陆两栖车是结合了车与船的双重性能,既可像汽车一样在陆地上行驶穿梭,又可像船一样在水上泛水浮渡的特种车辆。目前水陆两栖车动力源一般还是发动机,传动结构也几乎都是采用了两套动力传动结构,靠分动器一套输出到车轮,一套输出到螺旋桨,虽然可以实现水路和陆地之间的动力切换,但是这种动力转换使得传动机构相对复杂,增加了整车的重量,甚至切换后的动力传输也会有所影响。
因此,针对传统的传动机构结构复杂的缺点,为了使传动机构简单化、轻便化,使水路和陆地之间的动力切换更加平稳,基于电机作为动力源驱动模式下的一种双行星排式水陆两栖减速器应运而生。
发明内容
本发明的一个目的是设计开发了一种双行星排水陆两栖减速器,通过啮合套的运动,实现离合器选择性的与第一齿轮或者第二齿轮同步啮合传动,进行实现水路和陆地之间的动力切换,结构简单,切换过程平稳。
本发明的一个目的是设计开发了一种水陆两栖车,采用了上述的双行星排水陆两栖减速器,实现水路和陆地之间的切换运动。
本发明的第三个目的是设计开发了一种水陆两栖车的控制方法,能够在水陆两栖车从水路转移到陆路或者陆路转移到水路时,限制水陆两栖车距离岸边的距离,实现水路和陆地之间的精准切换。
本发明提供的技术方案为:
一种双行星排水陆两栖减速器,包括:
动力输入轴;以及
第一太阳轮,其与所述动力输入轴同轴固定连接;
多个第一行星轮,其周向设置在所述第一太阳轮外侧,并与所述第一太阳轮啮合传动;
第一齿圈,其与所述第一太阳轮同心设置,并与所述第一行星轮啮合传动;
第一行星架,其周向与所述第一行星轮的轮轴可旋转连接,且远离所述动力输入轴一侧中心垂直延伸有旋转柱;
离合器,其与所述旋转柱同轴固定连接,且外侧周向设置有啮合齿;
啮合套,其与所述离合器啮合并同步转动,且能够沿所述离合器轴心运动;
陆路输出端,其一端与车轮连接,另一端设置有第一齿轮,且所述第一齿轮可旋转套设在所述旋转柱上并能够与所述啮合套啮合并同步转动;
水路输出端,其一端连接有螺旋桨,另一端设置有第二齿轮,且所述第二齿轮可旋转套设在所述旋转柱上并能够与所述啮合套啮合并同步转动;
其中,当所述啮合套沿所述离合器轴轴向运动时,带动所述离合器与所述第一齿轮和所述第二齿轮选择性的分离和断开。
优选的是,所述陆路输出端包括:
第二太阳轮,其可旋转套设在所述旋转柱远离所述第一太阳轮一端,且靠近所述离合器一侧与所述第一齿轮同轴固定连接;
多个第二行星轮,其周向设置在所述第二太阳轮外侧,并与所述第二太阳轮啮合传动;
第二齿圈,其与所述第二太阳轮同心设置,并与所述第二行星轮啮合传动;
第二行星架,其周向与所述第二行星轮的轮轴可旋转连接,且远离所述动力输入轴一侧中心垂直延伸有陆路输出轴,用于与所述车轮连接。
优选的是,所述水路输出端包括:
第一锥齿轮,其可旋转套设在位于所述离合器和第一太阳轮之间的所述旋转柱上,且靠近所述离合器一端与所述第二齿轮同轴固定连接;
第二锥齿轮,其与所述第一锥齿轮垂直啮合;
水路输出轴,其一端与所述第二锥齿轮同轴固定连接,另一端连接所述螺旋桨。
优选的是,还包括:
换挡拨叉,其间隙设置在啮合套的周向凹槽内;
导块,其与所述换挡拨叉的头部铰接,且可滑动设置在导向杆上;
摇杆,其与所述导块铰接,用于驱动所述导块沿所述导向杆轴向运动;
驱动电机,其输出端与所述摇杆连接,用于驱动所述啮合套沿所述离合器轴向运动。
优选的是,所述第一行星架与所述第一行星轮的轮轴和所述第二行星架与所述第二行星轮的轮轴均通过传动销可旋转连接;所述第一锥齿轮通过滚针轴承可旋转套设在所述旋转柱上。
一种水陆两栖车,包括至少一套上述的双行星排水陆两栖减速器。
一种水陆两栖车的控制方法,包括:
确定所述水陆两栖车的当前工作环境和目标工作环境;
当所述水陆两栖车从水路转移到陆路时,
控制动力输入轴在t时间内,将轮轴转速降低至n≤n0,驱动啮合套运动使离合器与第二齿轮断开,并使离合器与第一齿轮同步啮合传动;
其中,所述动力输入轴在降低转速时,所述水陆两栖车距离岸边的距离满足:
式中,n为动力输入轴降低转速前的转速,n0为设定转速,d1为水陆两栖车在水中时距离岸边的距离,M0为水陆两栖车的车重,Mp为水陆两栖车的人员重量,ρ为水的密度,V0为水陆两栖车的基础排水量,ξ为水陆两栖车的排水量校正系数,Vb1为水陆两栖车在动力输入轴降低转速前的行驶速度,f(Vw)为水陆两栖车的行驶阻力函数,Vw为水流速度,k,k0,k1,k2,k3为行驶阻力系数;
当所述水陆两栖车从陆路转移到水路时,
控制动力输入轴在t时间内,将轮轴转速降低至n≤n0,驱动啮合套运动使离合器与第一齿轮断开,并使离合器与第二齿轮同步啮合传动;
其中,所述动力输入轴在降低转速时,所述水陆两栖车距离岸边的距离满足:
式中,d2为水陆两栖车在陆地时距离岸边的距离,Vb2为水陆两栖车在动力输入轴降低转速前的行驶速度,μ为陆地的路面摩擦系数,g为重力加速度。
优选的是,当所述水陆两栖车从水路转移到陆路或者从陆路转移到水路时,控制动力输入轴在5~10s内,将轮轴转速降低至n≤0.9r/s。
优选的是,所述行驶阻力函数f(Vw)的获取包括:
在无风的水面并在不同水流速度下将水陆两栖车平稳加速至速度V,停止加速,使车匀速行驶,记录动力输出力矩以及水流速度;
当Vw≤5m/s时,获得行驶阻力与水流速度的关系为:
f(Vw)=kVw+k0
当Vw>5m/s时,获得行驶阻力和水流速度的关系为:
本发明所述的有益效果:
(1)本发明设计开发的双行星排水陆两栖减速器,通过啮合套的运动,实现离合器选择性的与第一齿轮或者第二齿轮同步啮合传动,进行实现水路和陆地之间的动力切换,结构简单,切换过程平稳。
(2)本发明设计开发的双行星排水陆两栖减速器,其输入轴与输出轴具有同轴性,从而可使箱体整体结构、质量减小,提高传递功率,传递大扭矩,并能使车轮端的动力输出运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。
(3)本发明的离合器采用驱动电机带动换挡拨叉工作,啮合套换挡,减少了换挡执行机构的结构,使其换挡换向更加方便自如。
(4)现有的水陆两栖车或水陆两栖船生产成本造价高,且商用化少,依靠本发明在传统的旅游观光船上进行改造加装,一方面可以解决成本问题,另一方面该箱体结构简单,传动可靠,普遍适用性更强。该发明推荐整车前置后驱布置但不限于此种形式布置。
(5)本发明设计开发的水陆两栖车,采用了上述的双行星排水陆两栖减速器,实现水路和陆地之间的切换运动。
(6)本发明设计开发的水陆两栖车的控制方法,能够在水陆两栖车从水路转移到陆路或者陆路转移到水路时,限制水陆两栖车距离岸边的距离,实现水路和陆地之间的精准切换。
附图说明
图1为本发明所述双行星排水陆两栖减速器的整体装配示意图。
图2为本发明所述双行星排水陆两栖减速器的结构示意图。
图3为本发明所述离合器处的爆炸结构示意图。
图4为本发明所述换挡拨叉处的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-4所示,本发明提供一种双行星排水陆两栖减速器,包括:动力输入轴100;第一太阳轮110,其与动力输入轴100同轴花键连接;在第一太阳轮110外侧周向均匀设置有多个第一行星轮111,该第一行星轮111与第一太阳轮110啮合传动;与第一太阳轮110同心设置有第一齿圈112,该第一齿圈112与第一行星轮111啮合传动;第一行星架113,其周向与第一行星轮111的轮轴通过传动销可旋转连接,且远离动力输入轴110一侧中心垂直延伸有旋转柱1131;远离第一太阳轮110的旋转柱1131一端同轴花键连接有离合器120,其外侧周向设置有啮合齿,与所述的离合器120啮合并同步转动设置有啮合套121,且该啮合套121能够沿离合器120轴心方向往复运动。
陆路输出端,其一端与车轮连接,另一端设置有第一齿轮131,且第一齿轮131通过滚针轴承可旋转套设在旋转柱1131上并能够与啮合套121啮合并同步转动;水路输出端,其一端连接有螺旋桨,另一端设置有第二齿轮141,且第二齿轮141通过滚针轴承可旋转套设在旋转柱1131上并能够与啮合套121啮合并同步转动;当啮合套121与离合器120和第一齿轮131啮合时,所述的动力输入轴100驱动车轮运动;当啮合套121与离合器120和第二齿轮141啮合时,所述的动力输入轴100驱动螺旋桨运动。
所述的陆路输出端包括:第二太阳轮133,其通过滚针轴承可旋转套设在旋转柱1131远离第一太阳轮110一端,且靠近离合器120一侧与第一齿轮131同轴固定连接,保证离合器120和第一齿轮131始终同轴设置,便于第一齿轮131与啮合套121同步啮合传动。在第二太阳轮外侧周向均匀设置有多个第二行星轮134,其与第二太阳轮133啮合传动。与第二太阳轮133同心设置有第二齿圈135,其与第二行星轮134啮合传动。第二行星架136,其周向与第二行星轮124的轮轴通过传动销可旋转连接,且远离动力输入轴100一侧中心垂直延伸有陆路输出轴132,用于与车轮连接,将动力传递给车轮。
所述的水路输出端包括:第一锥齿轮142,其通过滚针轴承1421可旋转套设在位于离合器120和第一太阳轮110之间的旋转柱1131上,且靠近离合器120一端与第二齿轮141同轴固定连接;与第一锥齿轮142垂直啮合传动设置有第二锥齿轮143,其与水路输出轴144一端同轴固定连接,水路输出轴144的另一端连接有螺旋桨,将动力传递给螺旋桨并驱动螺旋桨旋转。
本实施例中,还包括换挡拨叉150,其间隙设置在啮合套120的周向凹槽内;在换挡拨叉150的头部铰接设置有导块151,与该导块151可滑动设置在导向杆152上,摇杆154,其与导块151铰接,用于驱动导块151沿导向杆152轴向运动,驱动电机153,其与摇杆154连接,用于驱动啮合套121沿离合器120轴心运动,实现离合器120选择性的与第一齿轮131或者第二齿轮141同步啮合传动。
工作原理:
车轮端动力传输过程:动力输入轴通过轴承与减速器的右侧壳体相连。电机的输出端与动力输入轴同轴固连带动输入轴,第一太阳轮110安装在动力输入轴上,通过花键连接传动,第一太阳轮110与第一行星轮111啮合传动连接,第一行星轮111通过传动销与行星架113连接,第一齿圈112与减速箱壳体固连,动力从动力输入轴通过第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈传递到行星架的旋转柱上。旋转柱靠左侧部分安装离合器120,并通过内花键使其与旋转柱固连,并在离合器120外侧套入啮合套121,此时啮合套121内侧与离合器120外侧处于接合状态,旋转柱左端安装第二太阳轮133,第二太阳轮133与旋转柱采用轴套形式,即可以自由旋转,第二太阳轮133内孔与旋转柱1131之间靠滚针轴承相连,使旋转柱1131与第二太阳轮133各自独立工作,第二太阳轮的旁的第一齿轮131与旋转柱1131上的离合器120同侧安装,当啮合套121向第一齿轮131滑动,使第一齿轮131与啮合套121内侧处于接合状态,此时,啮合套121与离合器120和第一齿轮131同时接合,相当于旋转柱1131与第二太阳轮131固连,啮合套121能够传递动力和扭矩,使旋转柱1131与第二太阳轮133同步转动,动力由旋转柱1131传递到第二太阳轮133,当啮合套121与第一齿轮131分离时,相当于旋转柱1131与第二太阳轮133各自独立运动,互不干涉,啮合套121不传递转矩。第二太阳轮133与第二行星轮134的啮合传动连接,第二行星轮134通过传动销与第二行星架136连接,第二行星架136的陆路输出轴132与车轮输出轴固连,第二齿圈135与壳体固定,车轮输入轴通过轴承与减速器的左侧壳体相连。动力从旋转柱1131到达车轮输出轴,最终到达车轮输出端。
水路端动力传输过程:电机动力从动力输入轴100到达旋转柱的传动路线同车轮端传输过程一样,可参照车轮端动力传输过程。即电机带动动力输入轴,输入轴与第一太阳轮110过盈配合带动其旋转,第一太阳轮110通过第一行星架113各零件之间的啮合传动,使其动力传输到达旋转柱。同理,旋转柱1131上除了与第一行星架113和离合器120固连,旋转柱1131中间靠左侧、离合器120右侧部分还要安装第一锥齿轮142,第一锥齿轮142与旋转柱1131同样采用轴套形式,第一锥齿轮142内孔通过滚针轴承与旋转柱1131相连,使旋转柱1131与第一锥齿轮142各自独立工作,在离合器120不接合状态下,从旋转柱1131与水路输出端动力中断。第一锥齿轮142左侧的第二齿轮141与旋转柱1131上的离合器120同侧安装,当啮合套121向第二齿轮141滑动,使第二齿轮141与啮合套121内侧处于接合状态,此时啮合套121与离合器120和第二齿轮142同时接合,相当于旋转柱1131与第一锥齿轮142固连,使旋转柱1131与第一锥齿轮142同步转动,动力由旋转柱1131传递到第一锥齿轮142,当啮合套121与第二齿轮141分离时,相当于旋转柱1131与第一锥齿轮142各自独立运动,互不干涉,啮合套121不传递转矩。第二锥齿轮143与水路输出轴设计成齿轮轴形式,统称为水路输出轴,水路输出轴通过轴承与减速器的前侧壳体相连。第一锥齿轮142与水路输出轴上一体的第二锥齿轮143垂直啮合,并通过第一锥齿轮142与第二锥齿轮143的啮合传动连接改变动力输出方向,动力经第二锥齿轮传递到水路输出端,最终到达螺旋桨。
其中,啮合套121的滑动使离合器120与第一齿轮131或第二齿轮141接合与分离工作过程如图3所示,导块151与换挡拨叉150头部都安装在导向杆152上,导向杆152安装在箱体盖内侧,导块151与换挡拨叉150头部一面贴合。驱动电机153在得到控制命令的状态下发生转动,电机153转动带动换挡执行机构中下端的摇杆左右摆动,实现电机转动到平移的转换(此结构为现有常用结构,因此其具体结构不做赘述),摇杆通过带动导向杆152上的导块151使其推动换挡拨叉150移动,换挡拨叉150在啮合套121的凹槽内,靠换挡拨叉150在导块151的带动下推动套在离合器120外侧的啮合套121移动,当电机正转时,啮合套121向第一齿轮131方向移动,使啮合套121内侧和第一齿轮131外侧啮合,第二太阳轮133与离合器120接合,实现旋转柱与第二太阳轮133的固连。当电机反转时啮合套121向第一锥齿轮142方向移动,使啮合套121和第二太阳轮133分离,实现旋转柱与第二太阳轮133直接的动力中断。并使啮合套121内侧和第二齿轮141啮合,实现旋转柱1131与第一锥齿轮142的固连。同理,当电机再次正转时可实现旋转柱与第一锥齿轮142的动力中断,以此来实现动力到达陆地输出端或水路输出端的选择。
工作过程
当电机启动以后,首先对离合器进行选择,默认情况下,旅游观光船一般是在水面上行驶,离合器与第一锥齿轮接合,与第二太阳轮分离,使其电机的动力经过一级减速后经第一锥齿轮与第二锥齿轮的啮合到达水路输出端,最后到达螺旋桨。当准备进入陆地沙滩时,使离合器与第二太阳轮接合,螺旋桨停止工作,此时动力经过行星排传递至车轮输出端,为其提供动力,车轮获得车速。当再次进入水面以后,离合器与第二太阳轮分离,与第一锥齿轮接合,电机的动力经锥齿轮啮合传到水路输出端,最终动力输出到螺旋桨。
本发明设计开发的双行星排水陆两栖减速器,通过啮合套的运动,实现离合器选择性的与第一齿轮或者第二齿轮同步啮合传动,进行实现水路和陆地之间的动力切换,结构简单,切换过程平稳。其输入轴与输出轴具有同轴性,从而可使箱体整体结构、质量减小,提高传递功率,传递大扭矩,并能使车轮端的动力输出运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。本发明的离合器采用驱动电机带动换挡拨叉工作,啮合套换挡,减少了换挡执行机构的结构,使其换挡换向更加方便自如。
本发明还提供一种水陆两栖车,其包括至少一套上述的双行星排水陆两栖减速器。可以使用一套双行星排水陆两栖减速器,并靠增加分动器来实现两侧车轮动力的输出。为提高整车动力,另一方面可以采用双电机对称结构布置,两侧车轮各布置一套减速器,以此来实现两侧车轮动力的输出以及两个螺旋桨配置。
本发明设计开发的水陆两栖车,采用了上述的双行星排水陆两栖减速器,实现水路和陆地之间的切换运动。
本发明还提供一种水陆两栖车的控制方法,包括:
确定所述水陆两栖车的当前工作环境和目标工作环境;
当所述水陆两栖车从水路转移到陆路时,
控制动力输入轴在t时间内,将轮轴转速降低至n≤n0,驱动啮合套运动使离合器与第二齿轮断开,并使离合器与第一齿轮同步啮合传动;
其中,所述动力输入轴在降低转速时,所述水陆两栖车距离岸边的距离满足:
式中,n为动力输入轴降低转速前的转速,n0为设定转速,d1为水陆两栖车在水中时距离岸边的距离,M0为水陆两栖车的车重,Mp为水陆两栖车的人员重量,ρ为水的密度,V0为水陆两栖车的基础排水量,ξ为水陆两栖车的排水量校正系数,Vb1为水陆两栖车在动力输入轴降低转速前的行驶速度,f(Vw)为水陆两栖车的行驶阻力函数,Vw为水流速度,k,k0,k1,k2,k3为行驶阻力系数;
当所述水陆两栖车从陆路转移到水路时,
控制动力输入轴在t时间内,将轮轴转速降低至n≤n0,驱动啮合套运动使离合器与第一齿轮断开,并使离合器与第二齿轮同步啮合传动;
其中,所述动力输入轴在降低转速时,所述水陆两栖车距离岸边的距离满足:
式中,d2为水陆两栖车在陆地时距离岸边的距离,Vb2为水陆两栖车在动力输入轴降低转速前的行驶速度,μ为陆地的路面摩擦系数,g为重力加速度。
本实施例中,当所述水陆两栖车从水路转移到陆路或者从陆路转移到水路时,控制动力输入轴在5~10s内,将轮轴转速降低至n≤0.9r/s。
本实施例中,所述行驶阻力函数f(Vw)的获取包括:
考虑到是对水陆两栖车距离岸边的距离的限制,因此,本实施例中考虑的是逆流情况下的行驶阻力,通过逆流行驶阻力获得的距离必然满足顺流行驶下对距离的限制,因此,在进行距离限制时,统一考虑为逆流行驶。
在无风的水面并在不同水流速度下将水陆两栖车平稳加速至速度V,停止加速,使车匀速行驶,记录动力输出力矩以及水流速度;
当Vw≤5m/s时,获得行驶阻力与水流速度的关系为:
f(Vw)=kVw+k0
当Vw>5m/s时,获得行驶阻力和水流速度的关系为:
实施例
首先进行实车试验,选定试验车辆后,在其输出轴上安装车速传感器(测量车速),在底盘上安装加速度传感器(测量车的加速度),在动力电机的输出轴上用螺栓通过法兰上的螺纹孔安装法兰式转矩传感器(即测量输入转矩),并通过采样电路,经过多次数字滤波,数据放大处理后由数据采集卡输入测试主机进行数据的处理,并进行数据的存储,两栖车的参数如表1所示;
表1
车重 | 1500kg |
车高 | 1.5m |
车宽 | 1.9m |
车长 | 4.5m |
车的最大载重 | 700kg |
车的轮毂半径 | 0.32m |
在无风的水面并在不同水流速度下将水陆两栖车平稳加速至速度V,停止加速,使车匀速行驶,记录动力输出力矩以及水流速度(逆流情况下);然后对数据(水流速度,动力输出力矩用于求取行驶阻力f)进行离散采集数据点,通过采集离散后的数据点用最小二乘法进行数据的拟合。得出阻力公式。
(1)当Vw≤5m/s时,在无风的良好天气,分别在不同水流速度(0m/s,1m/s,2m/s,3m/s,4m/s,5m/s)时,将水陆两栖车平稳加速至速度15m/s,之后匀速行驶,获得水流速度的一次方程(含待拟合参数k,k0),获得阻力f(N)与水流速度Vw(m/s)的关系为:
f(Vw)=5.8Vw+286;
(1)当Vw>5m/s时,在无风的良好天气,分别在不同水流速度(6m/s,8m/s,9m/s,12m/s,13m/s,15m/s)时,将水陆两栖车平稳加速至速度15m/s,之后匀速行驶,获得水流速度的二次方程(含待拟合参数k1,k2,k3),获得阻力f(N)与水流速度Vw(m/s)的关系为:
本发明设计开发的水陆两栖车的控制方法,能够在水陆两栖车从水路转移到陆路或者陆路转移到水路时,限制水陆两栖车距离岸边的距离,实现水路和陆地之间的精准切换。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种水陆两栖车的控制方法,使用水陆两栖车,其特征在于,包括:
确定所述水陆两栖车的当前工作环境和目标工作环境;
当所述水陆两栖车从水路转移到陆路时,
控制动力输入轴在t时间内,将轮轴转速降低至n≤n0,驱动啮合套运动使离合器与第二齿轮断开,并使离合器与第一齿轮同步啮合传动;
其中,所述动力输入轴在降低转速时,所述水陆两栖车距离岸边的距离满足:
式中,n为动力输入轴降低转速前的转速,n0为设定转速,d1为水陆两栖车在水中时距离岸边的距离,M0为水陆两栖车的车重,Mp为水陆两栖车的人员重量,ρ为水的密度,V0为水陆两栖车的基础排水量,ξ为水陆两栖车的排水量校正系数,Vb1为水陆两栖车在动力输入轴降低转速前的行驶速度,f(Vw)为水陆两栖车的行驶阻力函数,Vw为水流速度,k,k0,k1,k2,k3为行驶阻力系数;
当所述水陆两栖车从陆路转移到水路时,
控制动力输入轴在t时间内,将轮轴转速降低至n≤n0,驱动啮合套运动使离合器与第一齿轮断开,并使离合器与第二齿轮同步啮合传动;
其中,所述动力输入轴在降低转速时,所述水陆两栖车距离岸边的距离满足:
式中,d2为水陆两栖车在陆地时距离岸边的距离,Vb2为水陆两栖车在动力输入轴降低转速前的行驶速度,μ为陆地的路面摩擦系数,g为重力加速度;
其中,所述水陆两栖车包括至少一套双行星排水陆两栖减速器;
所述双行星排水陆两栖减速器包括:
动力输入轴;以及
第一太阳轮,其与所述动力输入轴同轴固定连接;
多个第一行星轮,其周向设置在所述第一太阳轮外侧,并与所述第一太阳轮啮合传动;
第一齿圈,其与所述第一太阳轮同心设置,并与所述第一行星轮啮合传动;
第一行星架,其周向与所述第一行星轮的轮轴可旋转连接,且远离所述动力输入轴一侧中心垂直延伸有旋转柱;
离合器,其与所述旋转柱同轴固定连接,且外侧周向设置有啮合齿;
啮合套,其与所述离合器啮合并同步转动,且能够沿所述离合器轴心运动;
陆路输出端,其一端与车轮连接,另一端设置有第一齿轮,且所述第一齿轮可旋转套设在所述旋转柱上并能够与所述啮合套啮合并同步转动;
水路输出端,其一端连接有螺旋桨,另一端设置有第二齿轮,且所述第二齿轮可旋转套设在所述旋转柱上并能够与所述啮合套啮合并同步转动;
其中,当所述啮合套沿所述离合器轴轴向运动时,带动所述离合器与所述第一齿轮和所述第二齿轮选择性的分离和断开。
2.如权利要求1所述的水陆两栖车的控制方法,其特征在于,所述陆路输出端包括:
第二太阳轮,其可旋转套设在所述旋转柱远离所述第一太阳轮一端,且靠近所述离合器一侧与所述第一齿轮同轴固定连接;
多个第二行星轮,其周向设置在所述第二太阳轮外侧,并与所述第二太阳轮啮合传动;
第二齿圈,其与所述第二太阳轮同心设置,并与所述第二行星轮啮合传动;
第二行星架,其周向与所述第二行星轮的轮轴可旋转连接,且远离所述动力输入轴一侧中心垂直延伸有陆路输出轴,用于与所述车轮连接。
3.如权利要求2所述的水陆两栖车的控制方法,其特征在于,所述水路输出端包括:
第一锥齿轮,其可旋转套设在位于所述离合器和第一太阳轮之间的所述旋转柱上,且靠近所述离合器一端与所述第二齿轮同轴固定连接;
第二锥齿轮,其与所述第一锥齿轮垂直啮合;
水路输出轴,其一端与所述第二锥齿轮同轴固定连接,另一端连接所述螺旋桨。
4.如权利要求3所述的水陆两栖车的控制方法,其特征在于,所述双行星排水陆两栖减速器还包括:
换挡拨叉,其间隙设置在啮合套的周向凹槽内;
导块,其与所述换挡拨叉的头部铰接,且可滑动设置在导向杆上;
摇杆,其与所述导块铰接,用于驱动所述导块沿所述导向杆轴向运动;
驱动电机,其输出端与所述摇杆连接,用于驱动所述啮合套沿所述离合器轴向运动。
5.如权利要求4所述的水陆两栖车的控制方法,其特征在于,所述第一行星架与所述第一行星轮的轮轴和所述第二行星架与所述第二行星轮的轮轴均通过传动销可旋转连接;所述第一锥齿轮通过滚针轴承可旋转套设在所述旋转柱上。
6.如权利要求1所述的水陆两栖车的控制方法,其特征在于,当所述水陆两栖车从水路转移到陆路或者从陆路转移到水路时,控制动力输入轴在5~10s内,将轮轴转速降低至n≤0.9r/s。
7.如权利要求1或6所述的水陆两栖车的控制方法,其特征在于,所述行驶阻力函数f(Vw)的获取包括:
在无风的水面并在不同水流速度下将水陆两栖车平稳加速至速度V,停止加速,使车匀速行驶,记录动力输出力矩以及水流速度;
当Vw≤5m/s时,获得行驶阻力与水流速度的关系为:
f(Vw)=kVw+k0
当Vw>5m/s时,获得行驶阻力和水流速度的关系为:
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