一種全齒輪的無(wú)級(jí)變速器

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補(bǔ)充內(nèi)容 (2021-7-4 17:04):
原理簡(jiǎn)述
如圖1中所示第一行星齒輪的主要作用是機(jī)械分流提高效率。
第二行星齒輪第三行星齒輪構(gòu)成無(wú)極調(diào)速裝置的循環(huán)功率。
第四行星齒輪控制第二太陽(yáng)輪.第三太陽(yáng)輪之間的轉(zhuǎn)速差，以控制輸出
1功率循環(huán)差值輸出原理
行星齒輪當(dāng)行星架做為主動(dòng)元件時(shí)，內(nèi)齒圈太陽(yáng)輪為從動(dòng)元件，內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速為零太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)力為1內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)力為2，當(dāng)內(nèi)齒圈的角速度與太陽(yáng)輪的角速度相等時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)力同為1，中間成線性變化。
行星齒輪當(dāng)行星架做為從動(dòng)元件時(shí)，內(nèi)齒圈太陽(yáng)輪為主動(dòng)元件內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速為零太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)力為1內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)力為0。5，當(dāng)內(nèi)齒圈的角速度與太陽(yáng)輪的角速度相等時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)力同為1，中間成線性變化。
兩組行星齒輪內(nèi)齒圈、行星架、太陽(yáng)輪，其中兩組相連接形成一定的傳動(dòng)差。另一組通過(guò)調(diào)速裝置連接，通過(guò)調(diào)速電機(jī)的速度變化控制太陽(yáng)輪、行星架、內(nèi)齒圈三者的速度變化。兩組行星齒輪構(gòu)成一個(gè)循環(huán)功率流，構(gòu)思為：內(nèi)齒圈、行星架、太陽(yáng)輪在一組行星齒輪上作為主動(dòng)元件，在另一組行星齒輪上作為從動(dòng)元件，在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，作為主動(dòng)元件受到的阻力小于作為從動(dòng)件獲得的動(dòng)力，差值即為輸出。在轉(zhuǎn)速變化到作為主動(dòng)件和作為從動(dòng)件動(dòng)力和阻力相等時(shí)為自鎖點(diǎn)。一組為反饋元件在一組行星齒輪上位從動(dòng)所獲得的轉(zhuǎn)矩與在另一組行星齒輪作為主動(dòng)元件所付出轉(zhuǎn)矩相等，第三組作為輸入元件作為輸入元件在一組行星齒輪上位從動(dòng)所獲得的轉(zhuǎn)矩小于在另一組行星齒輪作為主動(dòng)元件所付出的轉(zhuǎn)矩。
2轉(zhuǎn)動(dòng)控制原理
兩行星齒輪內(nèi)齒圈行星架分別相連，太陽(yáng)輪通過(guò)一調(diào)速裝置相連。假設(shè)第二內(nèi)齒圈5與第三內(nèi)齒圈10的基圓直徑均為1， 第二太陽(yáng)輪7與第三太陽(yáng)輪12的基圓直徑分別為0.31和0.3，那么第二行星架8的直徑為0.655，第三行星架9的直徑為0.65，由于服從行星架的轉(zhuǎn)動(dòng)行程等于內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)行程與太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)行程之和的一半這一規(guī)律，帶入圓周公式計(jì)算可得，當(dāng)?shù)谝惶��?yáng)輪3旋轉(zhuǎn)一圈且第二內(nèi)齒圈5與第三內(nèi)齒圈10不轉(zhuǎn)時(shí)，第二太陽(yáng)輪7將旋轉(zhuǎn)4.2258圈，第三太陽(yáng)輪12將旋轉(zhuǎn)4.3333圈；當(dāng)?shù)谝惶��?yáng)輪3旋轉(zhuǎn)一圈且第二內(nèi)齒圈5與第三內(nèi)齒圈10旋轉(zhuǎn)0.5圈時(shí)，第二太陽(yáng)輪7將旋轉(zhuǎn)2.61圈，第三太陽(yáng)輪12將旋轉(zhuǎn)2.6666圈當(dāng)?shù)谝惶��?yáng)輪3旋轉(zhuǎn)一圈且第二內(nèi)齒圈5與第三內(nèi)齒圈10旋轉(zhuǎn)1圈時(shí)，第二太陽(yáng)輪7將旋轉(zhuǎn)1圈，第三太陽(yáng)輪12將旋轉(zhuǎn)1圈。由此不難看出，改變相應(yīng)直徑后，第二太陽(yáng)輪7與第三太陽(yáng)輪12之間的轉(zhuǎn)速差與第二內(nèi)齒圈5和第三內(nèi)齒圈10的輸出轉(zhuǎn)速存在對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，也就是說(shuō)，只要控制了第二太陽(yáng)輪7與第三太陽(yáng)輪12之間的轉(zhuǎn)速差就控制了第二內(nèi)齒圈5和第三內(nèi)齒圈10的輸出轉(zhuǎn)速。當(dāng)然，第二太陽(yáng)輪7與第三太陽(yáng)輪12之間的轉(zhuǎn)速差不僅可通過(guò)自身直徑參數(shù)的改變（行星齒輪機(jī)構(gòu)各主要部件之間需滿足一定的參數(shù)關(guān)系），而且也可通過(guò)調(diào)速機(jī)構(gòu)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，為真正實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速奠定了結(jié)構(gòu)條件與控制條件的基礎(chǔ)。只需很小的功率就可實(shí)現(xiàn)控制.
第二第三行星齒輪實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)差的方式舉例說(shuō)明第二行星齒輪內(nèi)齒圈為99齒太陽(yáng)輪為41齒第三行星齒輪內(nèi)齒圈為102齒太陽(yáng)輪42齒，當(dāng)內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速為零時(shí)，兩太陽(yáng)輪的角速度差約1.4%。
如果17-調(diào)速行星齒輪；18-調(diào)速齒輪的大小與第二第三行星齒輪的傳動(dòng)差設(shè)置匹配得當(dāng)，在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上使 16-第四行星輪的自轉(zhuǎn)抵消大部分公轉(zhuǎn)可減小控制功率。
電氣控制方面只需在第二內(nèi)齒圈和第二太陽(yáng)輪上設(shè)置測(cè)速的霍爾傳感器，用單片機(jī)或PLC控制控制電機(jī)的電流即可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出13的控制。
還可通過(guò)電流監(jiān)控監(jiān)控輸出轉(zhuǎn)矩，也可對(duì)最大電流的控制對(duì)齒輪進(jìn)行保護(hù)，如果用直驅(qū)電機(jī)，當(dāng)電機(jī)斷電即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力源與負(fù)載的斷開(kāi)。如果在反饋軸上加裝發(fā)電機(jī)即可實(shí)現(xiàn)混動(dòng)功能，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的輸出比較容易控制，可實(shí)現(xiàn)部分反饋部分發(fā)電，沒(méi)有豐田THS系統(tǒng)在某西工況下的結(jié)構(gòu)鎖定，使混動(dòng)效率更高。
由于該無(wú)級(jí)變速裝置輸出范圍大約在0-0.8之間，且0-0.2之間效率較低建議配兩檔AMT變速箱使工作區(qū)始終處于高效區(qū)，可通過(guò)控制電流的設(shè)置有效消除AMT的頓挫。
3效率估算
如圖2所示對(duì)無(wú)級(jí)變速組件的效率估算，太陽(yáng)輪直徑區(qū)0.4內(nèi)齒圈取1 單級(jí)行星齒輪效率取97%其中10%為軸承等不變損耗，方法為計(jì)算輸出值和損耗值之和除以輸出值，且齒面損耗隨著輸出增加爾減小因?yàn)楫?dāng)行星架內(nèi)齒圈太陽(yáng)輪的角速度相等時(shí)沒(méi)有齒面損失。如果行星架固定行星齒輪的效率取97%,內(nèi)齒圈固定行星架輸入太陽(yáng)輪輸出效率取95.5%，內(nèi)齒圈固定太陽(yáng)輪輸入行星架輸出效率取97.75%，第四行星齒輪內(nèi)齒圈太陽(yáng)輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)很小效率取99%。那么三個(gè)行星齒輪損失之和為7.75%。內(nèi)齒圈太陽(yáng)輪各轉(zhuǎn)一圈行程之和為4.396.不重合度系數(shù)當(dāng)內(nèi)齒圈輸出為零時(shí)系數(shù)為1，輸出為0.1 0.2 0.3 0.4 0.5.......不重合度系數(shù)為0.9 0.80.7 0.6 0.5
效率=（第二內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)矩—第三內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)矩）*第二內(nèi)齒圈行程/（第二內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)矩—第三內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)矩）*第二內(nèi)齒圈行程+4.396*0.0775*不重合度系數(shù)
無(wú)級(jí)變速部分輸入為               1     1  1    1     1   1
無(wú)級(jí)變速部分輸入為時(shí)輸出分別為   0.1  0.2  0.3  0.5   0.7   0.8
輸出效率                       0.57 0.723 0.793  0.856 88  0.877
以上為無(wú)級(jí)變速組件的效率，加上分流行星齒輪效率更高，但分流行星齒輪對(duì)低效區(qū)有所放大。以上只是初略估算以論證可行性。(附循環(huán)功率圖）
注：以下專利去年12月已申報(bào)尚未公開(kāi)，為去年7月申報(bào)專利的升級(jí)版，去年七月申報(bào)的專利實(shí)用新型已授權(quán) 名稱一種機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器授權(quán)公告號(hào):212717847U
  ，發(fā)明專利在公示期名稱一種無(wú)級(jí)變速器、無(wú)級(jí)變速方法及運(yùn)用 公開(kāi)號(hào)111765222A
可在專利之星網(wǎng)站查到。

大白小白

沒(méi)看到文檔？

遠(yuǎn)祥

這種是非標(biāo)定制的齒傳遞系統(tǒng)吧？

xw123xw123

標(biāo)準(zhǔn)齒輪第二第三行星齒輪實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)差的方式舉例說(shuō)明第二行星齒輪內(nèi)齒圈為99齒太陽(yáng)輪為41齒第三行星齒輪內(nèi)齒圈為102齒太陽(yáng)輪42齒，當(dāng)內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速為零時(shí)，兩太陽(yáng)輪的角速度差約1.4%。

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標(biāo)準(zhǔn)齒輪如第二第三行星齒輪實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)差的方式舉例說(shuō)明第二行星齒輪內(nèi)齒圈為99齒太陽(yáng)輪為41齒第三行星齒輪內(nèi)齒圈為102齒太陽(yáng)輪42齒，當(dāng)內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速為零時(shí)，兩太陽(yáng)輪的角速度差約1.4%。