一种结构紧凑的小功率拖拉机驱动机构制造技术

本发明专利技术公开了一种结构紧凑的小功率拖拉机驱动机构，包括前桥、后桥、齿轮分动箱、机电复合传动系统、动力输出传动箱，所述机电复合传动系统包括发动机、一号电机、二号电机、功率分配器和功率集合件，功率集合件通过外啮合齿轮与齿轮分动箱的输入轴连接，齿轮分动箱的后输出轴与后桥连接，前输出轴与前桥连接，所述发动机的输出轴通过连接弹性联轴器、一号电机、功率分配器，再通过离合器与动力输出传动箱相连接，本发明专利技术所述的传动装置将发动机功率在输入端进行分流，在输出端汇合于车轮驱动轴上，可实现无级变速和两种功率流的复合驱动，具有传动结构简单、占用空间小，传动效率高，排放低，油耗低，易操作的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业机械
，具体涉及一种结构紧凑的小功率拖拉机驱动结构。
技术介绍
目前我国农业拖拉机特别是大马力拖拉机的传动装置大多采用齿轮式的变速箱，在利用拖拉机耕田时，需要低的行驶速度和大的输出扭矩，拖拉机在路面上运输行驶时，需要相对高的行驶速度和小的输出扭矩，为适应外界负荷和行程阻力的频繁变动，变速箱需能够适时的变更转速和扭矩，这通常需要增加变速箱的换挡排数，必然使变速箱的结构复杂而笨重，而采用液压泵加马达的静压传动方式虽可以实现平稳的无级变速，但存在传动效率较低、元件造价成本高等问题，但纯电动驱动存在续航时间短、充电不便等缺点，尤其对于大马力拖拉机来说，大容量的蓄电池存在体积大、重量重、成本高等问题；而采用发动机、发电机、电动机、变速箱依次串联设置的驱动系统可以应用在大马力拖拉机上，但发动机发出的功率先由发电机转为电能，再由电动机转为机械能，整个传动装置存在两次能量转换，导致传动装置传动效率不高，同时由于发动机与发电机直接连接，发电机转速低且电机装机功率大，同样存在电机体积和重量大，整车空间布置困难，造价成本高等问题。现在有的汽车生产厂家开始研制功率分流的变速箱，可简化变速箱的结构，实现无级变速功能，丰田公司的Prius混合动力系统（THS）就是采用功率分汇流式的无级变速传动装置，并已成功应用于汽车领域，THS传动装置根据汽车的工况，有多种工作模式，系统控制复杂，其驱动系统主要满足汽车对前进方向速度的控制需要，Prius汽车在倒车时，发动机关闭，采用蓄电池能量进行纯电动倒车，这主要是由于倒车时，Prius的电动机（齿圈）反转，如果发动机仍在工作，即行星架在正向旋转，根据行星机构差动原理，会使发电机（太阳轮）正向旋转的速度更快，超过允许的额定转速，影响齿轮及轴承的使用寿命，故Prius倒车采用纯电动模式，且倒车速度不易过快，可使行星机构的各个部件工作在限定转速范围内。而拖拉机工况多变、作用种类繁多、工作环境恶劣，在前进方向和倒车方向都要精确控制拖拉机的行驶速度和输出牵引力，对于拖拉机长时间倒车的工况，如果采用纯电动模式，则需要非常大的蓄电池容量，导致整车布局困难，故Prius的THS传动装置是不适合在拖拉机上运用；此外Prius汽车在市区行驶时，会频繁刹车和加速，制动能量回收可观，另外对于汽车起步和倒车工况，均采用纯电动方式行驶，故Prius汽车都配有一个较大容量蓄电池，而拖拉机常在田间工作，行驶速度低，制动能量回收有限，且拖拉机前进和后退均需对外输出牵引力，因此需要对现有的传动装置进行改进。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种结构紧凑的小功率拖拉机驱动机构，将发动机功率在输入端进行分流，在输出端汇合于车轮驱动轴上，使拖拉机在前进和后退时均利用发动机的功率进行驱动，通过适宜的控制策略，即可实现拖拉机在前进和后退方向上都有较宽的无级调速范围和较大的牵引力，驱动装置具有传动机构结构简单、操作简便、传动效率高等优点，同时可改善发动机的工作点，提高发动机的燃料经济性和改善排放性。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种结构紧凑的小功率拖拉机驱动机构，其特征在于：包括前桥、后桥、齿轮分动箱、机电复合传动系统、动力输出传动箱，所述机电复合传动系统包括发动机、一号电机、二号电机、功率分配器和功率集合件，所述功率分配器为齿轮结构，所述功率分配器有三个连接端，分别为行星齿轮机构的太阳轮、齿圈和行星架，所述行星架与发动机的输出轴连接，齿圈与一号电机输入轴连接，太阳轮与功率集合件连接，所述二号电机与功率集合件连接，功率集合件通过外啮合齿轮与齿轮分动箱的输入轴相连接，齿轮分动箱的后输出轴与后桥连接，前输出轴与前桥连接，所述发动机的输出轴依次通过弹性联轴器、一号电机、功率分配器、功率集合件、二号电机，再通过离合器与动力输出传动箱相连接，所述动力输出传动箱另一端设有动力输出轴。作为本专利技术的一种改进，所述发动机、一号电机、二号电机、功率分配器、功率集合件为同轴设置。作为本专利技术的一种改进，所述功率分配器为二自由度的单排行星齿轮。作为本专利技术的一种改进，所述发动机为柴油机，所述一号电机为永磁同步发电机，所述二号电机为永磁同步电动机。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的一种结构紧凑的小功率拖拉机驱动机构，采用功率分流后再汇合的传动模式，由功率分配器将发动机功率进行分流：一部分流向电力传动部分，另一部分流向机械传动部分，两部分功率最后汇合于车轮驱动轴上，共同驱动行走，通过控制系统的合理控制，使之能够根据拖拉机的作业工况，把发动机的驱动功率合理分配为电功率和机械功率，使两路传动协同工作，在实现无级变速功能平稳实现的同时，可改善发动机的工作点，从而提高了拖拉机的作业效率及燃料经济性，同时电机装机功率小，易于电机在拖拉机上的结构布置和安装，电动机直接与功率集合件连接，故电动机的工作转速适宜，运转稳定，电动机平衡性好，零部件的可靠性较高，结构上也容易布置，适合电动机功率小的拖拉机，同时考虑到拖拉机存在前进和后退均需要工作的工况，对发电机与电动机进行了专门布置，使拖拉机在后退时，仍采用发动机功率进行电力驱动，保证拖拉机在倒车时仍可以无级调速并发挥出合适牵引力，确保拖拉机前进、后退方向可靠工作。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术所述的功率分配器的结构示意图。图3为本专利技术所述的拖拉机低速档机电功率分配比。图4为本专利技术所述的拖拉机高速档机电功率分配比。图5为本专利技术所述的拖拉机低速档牵引力特性曲线。图6为本专利技术所述的拖拉机高速档牵引力特性曲线。图7为本专利技术机电复合传动系统倒车工况行星结构列线图。图8为本专利技术所述的Prius汽车THS系统倒车工况行星机构列线图。附图标记列表：1、前桥，2、发动机，3、弹性联轴器，4、发动机输出轴，5、一号电机，6、功率分配器，7、二号电机，8、功率集合件，9、离合器，10、后桥，11、动力输出传动箱，12、动力输出轴，13、后输出轴，14、齿轮分动箱，15、输入轴， 16、前输出轴，17、外啮合齿轮，61、太阳轮，62、行星齿轮，63、齿圈，64、行星架。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。如图1所示，本专利技术所述的一种结构紧凑的小功率拖拉机驱动机构，包含前桥1、后桥10、齿轮分动箱14、机电复合传动系统、动力输出传动箱11，机电复合传动系统包括发动机2、一号电机5、二号电机7、功率分配器6、功率集合件8，一号电机5构造为发电机，二号电机7构造为电动机，在空间布局上，发动机2、一号电机5、二号电机7、功率分配器6、功率集合件8为同轴布置，功率集合件8与输入轴15之间通过外啮合齿轮17传动相连接，齿轮分动箱14的后输出轴13与后桥10连接，前输出轴16与前桥1连接，发动机的输出轴4在经过弹性联轴器3的连接作用后，依次穿过一号电机5、功率分配器6、功率集合件8和二号电机7，再通过离合器9与拖拉机的动力输出传动箱11相连接，动力输出传动箱11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构紧凑的小功率拖拉机驱动机构，其特征在于：包括前桥、后桥、齿轮分动箱、机电复合传动系统、动力输出传动箱，所述机电复合传动系统包括发动机、一号电机、二号电机、功率分配器和功率集合件，所述功率分配器为齿轮结构，所述功率分配器有三个连接端，分别为行星齿轮机构的太阳轮、行星齿轮的齿圈和行星架，所述行星架与发动机的输出轴连接，行星齿轮的齿圈与一号电机输入轴连接，太阳轮与功率集合件连接，所述二号电机与功率集合件连接，功率集合件通过外啮合齿轮与齿轮分动箱的输入轴相连接，齿轮分动箱的后输出轴与后桥连接，前输出轴与前桥连接，所述发动机的输出轴依次通过弹性联轴器、一号电机、功率分配器、功率集合件、二号电机，再通过离合器与动力输出传动箱相连接，所述动力输出传动箱另一端设有动力输出轴。

【技术特征摘要】
1.一种结构紧凑的小功率拖拉机驱动机构，其特征在于：包括前桥、后桥、齿轮分动箱、机电复合传动系统、动力输出传动箱，所述机电复合传动系统包括发动机、一号电机、二号电机、功率分配器和功率集合件，所述功率分配器为齿轮结构，所述功率分配器有三个连接端，分别为行星齿轮机构的太阳轮、行星齿轮的齿圈和行星架，所述行星架与发动机的输出轴连接，行星齿轮的齿圈与一号电机输入轴连接，太阳轮与功率集合件连接，所述二号电机与功率集合件连接，功率集合件通过外啮合齿轮与齿轮分动箱的输入轴相连接，齿轮分动箱的后输出轴与后桥连接，前输出轴与前桥连接，所述发动机的输出轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖亨琳，倪敏雄，崔东进，张荣其，
申请(专利权)人：无锡开普机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32