CN114239179A - 小型功率分流传动系统全构型优化选型方法 - Google Patents

小型功率分流传动系统全构型优化选型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小型功率分流传动系统全构型优化选型方法，所述方法包括：基于优化目标，对不同小型功率分流传动系统的构型的多个被选参数进行多目标优化，进而获得每个构型下的最优目标参数组合；对目标参数按设计需求进行分类，设置每个参数类的最优选型标准，将所述每个构型下的最优目标参数组合中的每个最优目标参数按顺序与所述最优选型标准进行对比，筛选出全部最优目标参数满足所述最优选型标准的方案。本发明先进行了全传动构型的多指标的优化，其后再进行各方案之间的选型，避免了合适的构型被忽略的问题。

Description

小型功率分流传动系统全构型优化选型方法
技术领域
本发明涉及功率分流方案的选型方法的技术领域。
背景技术
常见的功率分流传动系统由无级变速路径、机械路径和分流汇流机构组成，通过在两条传动路径之间合理分配传递的功率，整个系统可以获得相对较高的传动效率，同时拥有无级变速的能力和较宽的速比变化范围。
功率分流的核心技术在于匹配，在设计选型中通过对机构和元件的参数进行设计和有机组合，可以使功率分流传动系统拥有不同的目标特性，包括宽速比、高效率、高输出扭矩等。无论无级变速路径是液压式还是电动式，都希望尽量用小扭矩马达获得较大的系统输出扭矩。一方面，液压式无级变速路径提高扭矩的关键在于提升油压，而高油压是诸多国家面临的技术难关；另一方面，电动式无级变速路径的关键在于调速电机，而为了满足小型化的需求，电机的发展趋势为高速低扭矩。因此功率分流传动系统用小扭矩的马达获得较大的输出扭矩具有应用价值。另外，由于农用机械领域由于作业工况复杂，对驱动轮驱动力和行驶速度提出了更高的要求，因此对传动系统的目标特性要求主要体现在拥有较宽的速比范围和较大的输出扭矩。但从已有的研究中可以看出，宽速比和高扭矩是相互矛盾的，因此在设计功率分流传动系统时，找到和实际需求相匹配的最优功率分流方案是十分重要的。
现有技术中的一些匹配方法如：
一种双模功率分流式混合动力系统的参数匹配方法，其基本步骤包括：(1)进行效率计算与模式切换条件确定：计算输入功率分流模式和复合功率分流模式下各部件的转速转矩关系式，根据以上关系式，计算输入功率分流模式和复合功率分流模式下系统传递效率，以效率最优为目标，将输入功率分流模式和复合功率分流模式的效率进行对比，确定控制策略的模式切换条件；(2)发动机选型：发动机主要满足最高车速时的功率、最大爬坡度时的功率和附件功率，根据计算得到的最大功率，选择合适的发动机产品及参数；(3)电机选型：发动机产品及参数确定之后，根据动力性指标、工况要求、模式切换条件以及控制策略选定第一电机参数和第二电机参数；(4)电池选型：电池功率需要满足驱动工况需求，电池容量根据电池容量与电池最大放电倍率、电池功率、电池电压关系确定；(5)匹配结果验证：利用前向仿真模型分别对整车动力性能与经济性能进行匹配结果验证。
该方法具有以下一些缺陷：其只匹配并优化了参数，没有对功率分流方案进行选型，可能会忽略掉可以达到目的的更优传动构型；其只以效率最优为目标，未考虑速比变化范围和扭矩，非多目标优化；其没有解决宽速比与高扭矩的矛盾；其为在控制策略的模式切换条件确定的情况下，对发动机、电机、电池进行选型的，未比对所有控制策略的模式切换条件的最优状态等。
一种功率分流式混合动力系统参数匹配方法，其基本步骤包括：基于稳态工况，进行发动机选型；基于系统综合效率最优，确定行星排特征参数；基于发动机参数，确定两档自动机械式变速箱参数；基于动力系统动力学关系，得到第一电机、第二电机、电池需求参数，进行第一电机、第二电机和电池选型；基于极限加速时间和经济性最优，确定换挡车速阈值及发动机直驱模式车速阈值；基于前向仿真模型，进行匹配结果验证。其中，发动机的选型在于：发动机稳态需求功率计算；发动机总需求功率计算；根据计算得到的发动机需求功率，选定合适的发动机产品。确定行星排特征参数在于：确定行星排特征参数取值范围；计算行星排传动效率；根据控制策略，确定发动机效率；确定行星排特征参数，使系统综合效率最优。确定两档自动机械式变速箱参数在于：确定二档传动比取值范围；确定一档传动比取值范围；确定两档自动机械式变速箱参数。电机与电池选型在于：定第一电机、第二电机需求参数；依据动力性指标，进行第一电机与第二电机选型；进行电池选型。确定换挡车速阈值及发动机直驱模式车速阈值在于：建立优化设计数学模型；利用粒子群算法确定参数。
该方法具有以下一些缺陷：其只匹配并优化了参数，没有对功率分流方案进行选型，可能会忽略掉可以达到目的的更优传动构型；其未考虑扭矩，无法达到用小扭矩的马达获得较大的输出扭矩目标；其为对混合动力系统进行的参数匹配，需要选择电机，若在实际设计中电机已经确定的情况下则无法进行优化。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种新的小型功率分流传动系统的分流方案优化选型方法。
该选型方法先进行了全传动构型的多指标的优化，对每种构型进行优化后再进行各方案之间的选型，避免了合适的构型被忽略的问题。
并进一步解决了传动系统中存在的高扭矩和宽速比矛盾，得到具有宽速比范围和大输出扭矩的分流方案。
且，进一步的，根据本发明的选型方法获得的功率分流方案可以实现用小扭矩的马达获得较大的最终输出扭矩目标，特别适合小型的功率分流传动系统。
本发明的技术方案如下：
小型功率分流传动系统全构型优化选型方法，其包括：
S1基于优化目标，分别对不同小型功率分流传动系统的构型的多个被选参数进行多目标优化，得到每个构型下的最优被选参数，进一步获得每个构型下的最优目标参数组合；
S2对目标参数按需求进行分类，得到多个参数类，设置每个参数类的最优选型标准，将所述每个构型下的最优目标参数组合中的每个最优目标参数按顺序与所述最优选型标准进行对比，筛选出全部最优目标参数满足所述最优选型标准的方案，即为最优选型方案。
根据本发明的一些具体实施方式，S1进一步包括：
S11构建不同传动构型下的所述被选参数的优化模型；
S12根据取值要求构建所述被选参数的目标函数；
S13基于所述优化模型及所述目标函数对所述被选参数进行多目标优化，获得每个构型下的最优被选参数；
S14根据所述最优被选参数获得最优目标参数，对应得到每个构型下的最优目标参数组合。
根据本发明的一些具体实施方式，所述多目标优化通过遗传算法，如遗传算法、粒子群算法等实现。
根据本发明的一些具体实施方式，所述优化目标包括：以小扭矩的马达获得尽可能大的最终输出扭矩及尽可能宽的速比范围。
根据本发明的一些具体实施方式，所述被选参数包括传动系统输出速度与输入速度之比、即速比τCT，传动系统输出扭矩相对于无级变速路径输出扭矩的放大能力TV，传动系统输出扭矩相对于行星排大齿圈输出扭矩的放大能力TR，传动系统输出扭矩相对于行星排太阳轮输出扭矩的放大能力TS。
根据本发明的一些具体实施方式，所述目标参数包括所述速比τCT和传动系统最大输出扭矩TM。
根据本发明的一些具体实施方式，所述目标参数还包括效率参数α。
根据本发明的一些具体实施方式，其中各参数分别通过以下模型得到：
Figure BDA0003422373610000041
Figure BDA0003422373610000042
TM＝Min(|T′TV|,|T′TR|,|T′TS|) (3)；
且，其中：
Ts:Tr:Tc＝1:k:-(1+k)，
ωs+kωr-(1+k)ωc＝0；
其中，Tin、Tout分别表示输入扭矩和输出扭矩，Tvout表示无级变速路径的输出扭矩，T′vout表示加载在无级变速路径上的最大扭矩即无级变速路径的扭矩极限，T′TV、T′TR、T′TS分别表示无级变速路径、大齿圈、太阳轮达到扭矩极限时传动系统的最大输出扭矩，Ts、Tr、Tc分别表示加载在太阳轮、大齿圈和行星架上的扭矩，T′r、T′S分别表示加载在太阳轮、大齿圈上的最大扭矩，ωs、ωr、ωc分别表示太阳轮、大齿圈和行星架的角速度，k表示行星排的行星比。
根据本发明的一些具体实施方式，所述参数类包括A类、B类和C类，其中，A类为最重要评价参数类，含有0～1个参数指标，B类为一般重要评价参数类，含有0～3个参数指标，C类为非重要评价参数类，含有0～2个参数指标。
根据本发明的一些具体实施方式，传动系统最大输出扭矩TM为A类参数，传动系统输出速度与输入速度之比τCT为B类参数，系统效率参数α为C类参数。
根据本发明的一些具体实施方式，所述最优选型标准包括：
A类参数绝对值最大的方案为满足最优选型的方案；
B类参数绝对值不低于某个下限的方案为满足最优选型的方案。
根据本发明的一些具体实施方式，所述筛选包括：
以C、B、A类的顺序进行筛选，如下：
C类筛选：如果C类中含有参数指标，则首先剔除所述每个构型下的最优目标参数组合中属于C类的参数，再进行B类筛选；否则，直接进行B类筛选；
B类筛选：如果B类中含有参数指标，则将所述每个构型下的最优目标参数组合中属于B类的参数与B类参数的最优选型标准进行对比，筛选出满足该最优选型标准的方案；否则，直接进行A类筛选；
A类筛选：如果A类中含有参数指标，则将经所述B类筛选筛选出的方案中每个构型下的最优目标参数组合中属于A类的参数与A类参数的最优选型标准进行对比，筛选出满足该最优选型标准的方案，即为最优方案；否则，以经所述B类筛选筛选出的方案为最优方案。
根据本发明的一些具体实施方式，所述传动构型包括输入分流型和输出分流型
本发明具备以下有益效果：
本发明的选型方法中，首先对每一种传动构型进行了优化，再进行各个方案之间的选型，避免了合适的构型被忽略的问题。
根据现有研究，在传动系统中速比和扭矩是成反比的，无法同时达到最大。而本发明的选型方法中，参数优化可以很好解决功率分流传动的速比和扭矩矛盾的问题，通过多目标优化的方法可得到的最优化参数，为后续的选型提供了参数依据，在其后的方案选择，可根据选型对象的具体参数与实际要求对评价指标进行分类选择，最终得到优选构型下的优选方案，实现整体最优。
根据本发明的选型方法得到的分流方案，可用小扭矩的马达获得较大的输出扭矩，具有应用价值。
附图说明
图1为本发明的小型功率分流传动全构型优化后分组选型的流程图示意图。
图2为具体实施方式中不同功率分流传动系连接方案示意图。
图3为具体实施方式中涉及的两种不同传动构型下的传动系统布局示意图。
图4为具体实施方式中涉及的(1)类型速比变化图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
实施例1
根据本发明的技术方案，以小马力单行星排液压机械无级变速拖拉机Fendt207Vario(其传动系统的最大传动比为0.48)为例进行选型，获得其功率分流方案，实现用小扭矩的马达获得较大的最终输出扭矩的效果。
参照图1，具体的选型过程包括以下步骤：
S1进行参数优化，获得选型所需评价指标的最优参数。
其包括构建参数优化模型，根据系数取值范围构建目标函数，再利用多目标优化工具得到每种传动构型的参数都针对多目标达到最优状态的最优参数，并整理得到选型所需评价指标最优参数，如下：
S11构建速比、扭矩参数的优化数学模型，其中，速比定义为输出速度与输入速度之比τCT，扭矩参数包括TV、TR、和TS系数，其中，TV系数代表传动系统输出扭矩相对于无级变速路径输出扭矩的放大能力，扭矩系数TR代表传动系统输出扭矩相对于行星排大齿圈输出扭矩的放大能力，扭矩系数TS代表传动系统输出扭矩相对于行星排太阳轮输出扭矩的放大能力；构建过程包括：
在不考虑滑移和扭矩损失的情况下，设定系统转速满足：
ωs+kωr-(1+k)ωc＝0
式中ωs、ωr、ωc分别为太阳轮、大齿圈和行星架的角速度，k为行星排的行星比。
其扭矩满足：
Ts:Tr:Tc＝1:k:-(1+k)，
式中Ts、Tr、Tc分别为加载在太阳轮，大齿圈和行星架上的扭矩，当考察这些构件对外输出扭矩大小时可加上一个负号。
根据转速、扭矩的关系式得到速比、扭矩参数的优化模型如下：
Figure BDA0003422373610000071
式中，Tin、Tout分别为输入扭矩和输出扭矩，Tvout是无级变速路径的输出扭矩。
基于以上模型，对系统分析如下：
含单个行星排的功率分流传动系共有12种连接方案，如图2所示，其中图2(1)～(6)属于输入分流型，图2(7)～(12)属于输出分流型，后文以小图号表示每个连接方案，如图2(1)所示的输入分流型传动将简称为(1)类型。
其中，
A.速比分析
以(1)类型为例，通过对其速比进行分析，可以得到以下计算模型：
Figure BDA0003422373610000072
式中，τ1、τ2为两个齿轮副的速比，τv是无级变速路径的速比。
类似的，可得到全部12种类型的速比计算模型。
B.扭矩系数分析
进一步的，对不同连接方案中的扭矩系数进行分析，以(1)类型及(7)类型为例，如附图3所示。
其中，(1)类型中，传动系统的输出扭矩分析是两个扭矩之和：一个是无级变速路径的输出扭矩，一个是行星排太阳轮的输出扭矩，Tvout和Tr成正比，如下：
Figure BDA0003422373610000081
式中Tvout是无级变速路径的输出扭矩。
结合上述扭矩分配关系式，即：
Figure BDA0003422373610000082
(7)类型中，传动系统的输入扭矩Tin分为两条路径，一部分作用在行星排的太阳轮上，另一部分流向无级变速路径，并且在齿轮啮合后，无级变速路径的输出扭矩Tvout作用在行星排的大齿圈上，如下：
Figure BDA0003422373610000083
结合上述扭矩分配关系式，即：
Figure BDA0003422373610000084
其他10种方案的分析方法与上面类似，可以得到所有方案的扭矩系数。
根据上述分析，可得到全部12种方案的参数的计算模型如下表1所示：
表1
Figure BDA0003422373610000091
S12根据系数取值范围构建目标函数
选择多目标优化设计变量，根据具体的设计要求查相关表格，得到速比、扭矩优化数学模型中有具体要求的系数的取值范围。在此取值范围内，确定多目标优化设计变量以外的变量的取值，得到针对速比范围τCT、无级变速路径扭矩系数TV、大齿圈扭矩系数TR、太阳轮扭矩系数TS四个目标的目标函数，在一个确定的值下进行多目标优化。
在本实施例中，根据《机械设计手册》对固定齿轮传动副的设计要求，传动比应当在1到8之间，因此τ1、τ2的取值范围为[1/8,1]，在现有结构中k的范围一般在1.5到2。
在一个确定的功率分流传动系统中，k、τv是变量，即可通过调节k和τv，使新功率分流传动系统拥有不同的速比与传动特性，而固定齿轮副传动比τ1、τ2是常量，以往研究常以τ1τ2乘积的形式出现，本发明将τ1、τ2分别作为独立的多目标优化设计变量进行优化设计。
具体的，以(1)类型为例进行分析：
τ1、τ2的值不影响k和τv对目标函数值的影响，因此下面先设定τ1＝τ2＝1。
如图4所示，X坐标为行星比k的取值范围，Y坐标为无级变速路径速比τv的取值范围，Z坐标为传动速比τCT的范围，则当k＝1.5，τv＝-1时，τCT的绝对值有最大值(因速比范围从接近0的极小值开始取，τCT绝对值的最大值可看作速比范围)。
因此(1)类型的速比目标函数为：
Figure BDA0003422373610000101
类似地，进行其他11种方案的分析，最终可得到12种方案针对速比范围τCT、无级变速路径扭矩系数TV、大齿圈扭矩系数TR、太阳轮扭矩系数TS四个目标的目标函数。
S13多目标优化
使用多目标优化工具，结合多目标优化设计变量的取值范围，进行多目标优化，最终得到各个传动构型的速比、扭矩的最优参数。
在本实施例中，具体通过多目标遗传算法NSGAⅡ的流程和多目标优化目标函数和设计变量τ1、τ2的取值范围，使用MATLAB语言编写优化程序，其中多目标遗传算法的参数设置如下表2：
表2
参数 参数值
种群规模 300
进化代数 100
交叉概率 0.8
最终得到的12种方案的最优参数如下表3所示：
表3
类型 τ<sub>CT</sub> TV TR TS
(1) -0.3582 8.1131 -47.8375 -95.3414
(2) -0.6651 7.4699 -49.1299 -32.4199
(3) 0.1874 8.0888 -36.4557 -91.1393
(4) 0.4023 8.4549 -55.7599 -22.104
(5) -0.1243 7.1161 -56.9289 -37.8415
(6) 0.3454 5.2669 -31.831 -52.9406
(7) 1.2407 1.7842 1.6667 3
(8) 0.7657 10.0994 1.6667 3
(9) -4.7399 0.4380 0.4 0.6667
(10) -0.9443 4.0026 0.6667 2
(11) 4.0754 1.2398 0.4 0.6667
(12) 1.7922 10.6249 0.6667 2
。
S14整理优化结果
对扭矩系数做实际传动能力变换，即将表示输出扭矩放大能力的扭矩系数TV、TR、TS分别乘以所在位置的最大扭矩，分别得出在无级变速路径、大齿圈、太阳轮达到扭矩极限时传动系统的最大输出扭矩T′TV、T′TR、T′TS，选出三者的绝对值的最小值TM，如下：
TM＝Min(|T′TV|,|T′TR|,|T′TS|)。
具体的，以(1)类型为例，对扭矩系数做实际传动能力变换。包括：根据表4中Fendt207Vario拖拉机的相关参数，如下：
表4
项目 值
最大功率 51kW
发动机额定转速 2100r/min
后轮最大转速 1000r/min
可计算得到其最大输入扭矩：
Figure BDA0003422373610000111
结合各位置扭矩的分配关系式，得到无级变速路径、大齿圈、太阳轮的最大输入扭矩，如下：
Figure BDA0003422373610000121
再将(1)类型的扭矩系数TV、TR、TS分别乘以所在位置的最大输入扭矩，于是得出在达到扭矩极限时的最大输出扭矩，即
Figure BDA0003422373610000122
功率分流传动系统的扭矩特性和各部件的扭矩输出能力有关，传动系统的最大输出扭矩取决于无级变速路径、大齿圈、太阳轮中最先达到上限的输出扭矩，故最后选出三者的绝对值的最小值作为评价指标，如下：
TM＝Min(|T′TV|,|T′TR|,|T′TS|)＝7396.63N·m
其他11种方案的分析方法与上面类似，可以得到所有方案的扭矩TM，如下表5所示：
表5
类型 T<sub>M</sub>(N*m)
(1) 7396.63
(2) 3007.59
(3) 5636.47
(4) 2050.59
(5) 3510.56
(6) 4911.30
(7) 257.75
(8) 257.75
(9) 61.85
(10) 103.09
(11) 61.85
(12) 103.09
。
在对传动比范围和扭矩进行判断选择后，根据实际情况选用另一个不同的评价指标，如传动效率、燃油经济性、功率密度，记为α，则最终得到的选型的评价指标有3个：速比范围(τCT)、扭矩(TM)和α，具体的，本次优化选型的对象为小马力单行星排液压机械无级变速拖拉机，较为重要的参数是效率，故速比范围和扭矩系数的判断选择后，选用效率作为另一个评价指标α。
S2进一步，如图1所示，在完成参数优化后，进行方案选型，包括将所得评价指标分为三组，按顺序选型，选出最优方案，具体如下：
S21评价指标分组
将上述三个评价指标进行分组，可根据设计中的实际要求，以A、B、C组的顺序分组，其中：
将最重要的评价指标分到A组中，A组中可分有0～1个评价指标；
将一般重要的评价指标分到B组中，B组中可分有0～3个评价指标；
将不重要的评价指标分到C组中，C组中可分有0～2个评价指标。
在本实施例中，具体分组如下：
将扭矩TM分到A组中；
将速比范围τCT分到B组中；
将效率α分到C组中。
S22定义各类评价指标选型原则
各类评价指标有不同的选型原则，如下：
选择A组中的评价指标的绝对值最大的方案；
选择B组中的评价指标的绝对值不低于某个下限的方案；
对C组中的评价指标不作要求。
对应在本实施例中，具体原则设置如下：
选择A组中的扭矩TM绝对值最大的方案；
选择B组中的速比范围τCT绝对值不低于0.48的方案；
对C组中的效率α不作要求。
S23按顺序选型
选型时以C、B、A组的顺序选型，如下：
C组选型：如果C组中被分有评价指标，则首先剔除各个方案被分入C组的评价指标，如果C组中没被分入评价指标，则直接进行下一步选型；
B组选型：如果B组中被分有评价指标，则筛选出所有方案被分入B组的评价指标，将B组的评价指标的绝对值不低于规定下限的方案选出，如果B组中没被分入评价指标，则直接进行下一步选型；
A组选型：如果A组中被分有评价指标，则对在B组选型中所选出方案属于A组的评价指标的绝对值进行排序，选出绝对值最大的方案，即为最优方案，如果A组中没被分入评价指标，则对在B组选型中所选出的方案均为符合设计要求的最优方案。
对应在本实施例中，具体选型过程包括：
首先剔除各个方案的效率α；
筛选出所有方案的速比范围τCT，将速比范围τCT的绝对值不低于规定下限的方案选出，得到7个类型：(2)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)；
对所选出的7个类型中扭矩TM的绝对值进行排序，选出TM的绝对值最大的方案(2)，即方案(2)为最优方案。
将通过参数优化后分组选型得到的(2)类型与Fendt 207Vario原传动系统的最大速比和最大输出扭矩进行比较，结果如下表6所示：
表6
项目 (2)类型 Fendt207Vario
速比范围 0～1.24 0～1
最大输出扭矩 817N·m 687N·m
可以看出，所选方案的速比范围提高了24.00％，最大输出扭矩提高了18.92％，效率提高了2.25％。
S3输出所选方案(2)为最优方案，根据其调节实际参数。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.小型功率分流传动系统全构型优化选型方法，其特征在于，其包括：
S1基于优化目标，分别对不同小型功率分流传动系统的构型的多个被选参数进行多目标优化，得到每个构型下的最优被选参数，进一步获得每个构型下的最优目标参数组合；
S2对目标参数按需求进行分类，得到多个参数类，设置每个参数类的最优选型标准，将所述每个构型下的最优目标参数组合中的每个最优目标参数按顺序与所述最优选型标准进行对比，筛选出全部最优目标参数满足所述最优选型标准的方案，即为最优选型方案。
2.根据权利要求1所述的选型方法，其特征在于，其中，S1进一步包括：
S11构建不同传动构型下的所述被选参数的优化模型；
S12根据取值要求构建所述被选参数的目标函数；
S13基于所述优化模型及所述目标函数对所述被选参数进行多目标优化，获得每个构型下的最优被选参数；
S14根据所述最优被选参数获得最优目标参数，对应得到每个构型下的最优目标参数组合。
3.根据权利要求1所述的选型方法，其特征在于，S1中，所述优化目标包括：以小扭矩的马达获得尽可能大的最终输出扭矩及尽可能宽的速比范围；和/或，所述被选参数包括传动系统输出速度与输入速度之比、即速比τCT，传动系统输出扭矩相对于无级变速路径输出扭矩的放大能力TV，传动系统输出扭矩相对于行星排大齿圈输出扭矩的放大能力TR，传动系统输出扭矩相对于行星排太阳轮输出扭矩的放大能力TS；和/或，所述目标参数包括所述速比τCT和传动系统最大输出扭矩TM。
4.根据权利要求3所述的选型方法，其特征在于，所述目标参数还包括效率参数α。
5.根据权利要求3所述的选型方法，其特征在于，其中各参数分别通过以下模型得到：
Figure FDA0003422373600000021
Figure FDA0003422373600000022
TM＝Min(|T′TV|,|T′TR|,|T′TS|) (3)；
且，其中：
Ts:Tr:Tc＝1:k:-(1+k)，
ωs+kωr-(1+k)ωc＝0；
其中，Tin、Tout分别表示输入扭矩和输出扭矩，Tvout表示无级变速路径的输出扭矩，T′vout表示加载在无级变速路径上的最大扭矩即无级变速路径的扭矩极限，T′TV、T′TR、T′TS分别表示无级变速路径、大齿圈、太阳轮达到扭矩极限时传动系统的最大输出扭矩，Ts、Tr、Tc分别表示为加载在太阳轮，大齿圈和行星架上的扭矩，T′r、T′S分别表示加载在太阳轮、大齿圈上的最大扭矩，ωs、ωr、ωc分别表示太阳轮、大齿圈和行星架的角速度，k表示行星排的行星比。
6.根据权利要求1所述的选型方法，其特征在于，所述参数类包括A类、B类和C类，其中，A类为最重要评价参数类，含有0～1个参数指标，B类为一般重要评价参数类，含有0～3个参数指标，C类为非重要评价参数类，含有0～2个参数指标。
7.根据权利要求6所述的选型方法，其特征在于，传动系统最大输出扭矩TM为A类参数，传动系统输出速度与输入速度之比τCT为B类参数，系统效率参数α为C类参数。
8.根据权利要求6所述的选型方法，其特征在于，所述最优选型标准包括：
A类参数绝对值最大的方案为满足最优选型的方案；
B类参数绝对值不低于某个下限的方案为满足最优选型的方案。
9.根据权利要求6所述的选型方法，其特征在于，所述筛选包括：
以C、B、A类的顺序进行筛选，如下：
C类筛选：如果C类中含有参数指标，则首先剔除所述每个构型下的最优目标参数组合中属于C类的参数，再进行B类筛选；否则，直接进行B类筛选；
B类筛选：如果B类中含有参数指标，则将所述每个构型下的最优目标参数组合中属于B类的参数与B类参数的最优选型标准进行对比，筛选出满足该最优选型标准的方案；否则，直接进行A类筛选；
A类筛选：如果A类中含有参数指标，则将经所述B类筛选筛选出的方案中每个构型下的最优目标参数组合中属于A类的参数与A类参数的最优选型标准进行对比，筛选出满足该最优选型标准的方案，即为最优方案；否则，以经所述B类筛选筛选出的方案为最优方案。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的选型方法，其特征在于，所述传动构型包括输入分流型和输出分流型。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239251A (en) * 1989-06-30 1993-08-24 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Brushless doubly-fed motor control system
US5931758A (en) * 1998-04-08 1999-08-03 General Dynamics Land Systems, Inc. Simplified multi-range hydromechanical transmission for vehicles
US20060004507A1 (en) * 2004-07-01 2006-01-05 Chris Teslak Controlling a hydraulic hybrid vehicle powertrain having an internal combustion engine and a hydraulic pump/motor
CN108466544A (zh) * 2018-03-28 2018-08-31 吉林大学 一种双模功率分流式混合动力系统的参数匹配方法
CN110155034A (zh) * 2019-05-31 2019-08-23 吉林大学 一种输入分配式混合动力系统行星排特征参数的匹配方法
CN112319460A (zh) * 2020-11-11 2021-02-05 同济大学 一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法
CN113022544A (zh) * 2021-04-29 2021-06-25 吉林大学 一种功率分流式混合动力系统及其参数匹配方法
CN214775359U (zh) * 2021-04-08 2021-11-19 杨振忠 多模式输出有中间轴的无级变速传动系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239251A (en) * 1989-06-30 1993-08-24 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Brushless doubly-fed motor control system
US5931758A (en) * 1998-04-08 1999-08-03 General Dynamics Land Systems, Inc. Simplified multi-range hydromechanical transmission for vehicles
US20060004507A1 (en) * 2004-07-01 2006-01-05 Chris Teslak Controlling a hydraulic hybrid vehicle powertrain having an internal combustion engine and a hydraulic pump/motor
CN108466544A (zh) * 2018-03-28 2018-08-31 吉林大学 一种双模功率分流式混合动力系统的参数匹配方法
CN110155034A (zh) * 2019-05-31 2019-08-23 吉林大学 一种输入分配式混合动力系统行星排特征参数的匹配方法
CN112319460A (zh) * 2020-11-11 2021-02-05 同济大学 一种双行星排功率分流混合动力系统的构型优化方法
CN214775359U (zh) * 2021-04-08 2021-11-19 杨振忠 多模式输出有中间轴的无级变速传动系统
CN113022544A (zh) * 2021-04-29 2021-06-25 吉林大学 一种功率分流式混合动力系统及其参数匹配方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
倪向东等: "拖拉机液压机械无级变速器速比匹配设计与实验", 《农业机械学报》 *
张海军等: "大马力拖拉机新型液压功率分流无级变速器优化设计", 《南京农业大学学报》 *
秦兆博等: "液压混合动力履带推土机行星齿轮传动系统的设计", 《清华大学学报(自然科学版)》 *
赵升吨等: "双模行星耦合式油电混合动力系统的参数优化", 《汽车实用技术》 *
高明飞等: "履带车辆传动机构实现转向再生功率传递的构型特征研究", 《机械工程学报》 *

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