分布式驱动电动汽车关键技术及产业化展望

 中国科协第390次青年科学家论坛--分布式驱动电动汽车关键技术与产业化前景于2019年11月29-30日在北京举行。此次论坛由中国机械工程学会承办，《机械工程学报》编辑部JME学院和北京理工大学电动车辆国家工程实验室协办。本文为论坛主席及5位执行主席根据研讨情况，对分布式驱动电动汽车关键技术及产业化趋势和方向进行的预判。     

应用非圆齿轮均化牛头刨刀工作速度的研究

非圆齿轮与连杆机构组合应用可以简洁、紧凑的机构型式实现牛头刨床工作速度均化,以减少与刨刀运动特性密切相关的惯性力、过大的加速度造成的冲击、振动与噪音,通过对牛头刨床机构的运动分析以及对具有匀速运动创刀工作速度曲线拟合方程,建立了非圆齿轮传动比关系式,提出了按给定运动规律设计非圆齿轮与连杆机构组中非圆齿轮节曲线的设计方法。     

定轴式有源传动装置传动方案的系统化设计

基于形态分析的机械创新技法,提出了一套针对定轴式有源传动装置传动方案的系统化设计流程。首先,明确描述一个传动方案的所有独立机构变量及其应满足的约束和边界条件;然后完成求解结构变量的结构类型综合;最后通过实际机构向拓扑图的抽象化,利用相应的形态学矩阵,完成满足上述约束和条件的传动方案的综合,即包括每个机构类型对应的反应构件布置及工作状态信息的数目综合。     

等角速回转连杆机构尺度关系的研究及其应用

首次具体导出了多种型式等角速回转连杆机构应满足的基本尺度约束关系式，为寻求新型等角速回转连杆机构或等速联轴器提供了必要的理论基础，应用这些关系式，可得到包括所有已知各种等速联轴器机构在内的一些尺度关系较为简单、便于制造的新型等角速回转连杆机构．作者还据此提出并试制成一种具有结构简单、大偏移轴交角特点的新型等速联轴器机构．     

电动汽车轮边减速驱动系统转矩检测方法

提出了基于齿轮传动特征和力传感原理的电动汽车轮边减速驱动系统转矩检测新方法,旨在为分布式驱动电动汽车轮边电机的控制提供实时、精确的输出转矩反馈信息.阐明了布置于轮边齿轮减速器轴承端部的偏心套式转矩检测机构的工作原理,根据齿轮机构传力分析,导出轮边电机转矩检测公式;通过仿真分析、样机试制和试验测试,验证所述转矩检测方法的可行性和检测精度的准确性.该转矩检测方法有利于电动汽车驱动电机的高效控制,改善电动汽车的能源利用率和行驶性能.     

基于移动粒子半隐式法的齿轮搅油损失分析与试验验证

将移动粒子半隐式法应用于齿轮搅油损失分析,以研究齿轮传动中搅油损失的内在特性.以单齿斜齿轮为对象分析其在不同浸油深度、齿轮转速和齿轮宽度条件下的搅油损失情况.分析结果表明,齿轮转速对搅油损失的影响最大;浸油深度对搅油损失的影响也较为显著;齿轮宽度对搅油损失的影响则不太明显.根据仿真分析结果建立了单齿斜齿轮搅油损失数学模型.搭建试验台架,通过试验与仿真数据的比较,验证了移动粒子半隐式法在计算搅油损失方面的可行性和准确性,从而为齿轮传动搅油损失的进一步研究提供了一种新方法.     

线控独立转向-悬架导向机构的设计与分析

为了消除车轮跳动过程中悬架导向机构与转向杆系的干涉,实现精确独立转向,提高系统集成度,使无驱动半轴传动的全轮线控独立转向电动汽车前后轮采用相同的独立悬架-转向轮模块化结构,提出了一种一体化线控独立转向-悬架导向机构.根据空间机构学理论推导出该导向机构运动分析公式,利用MATLAB分析了单一变量对悬架动力学参数的灵敏度,确定优化设计变量.运用ADAMS/Car建立该导向机构的虚拟样机模型,在ADAMS/Insight模块中对其进行运动学灵敏度分析,找出关键优化设计变量并对其优化,改善悬架运动性能.     

混合润滑状态下渐开线直齿轮啮合效率分析

针对齿轮通常在混合润滑状态下工作的实际情况,对齿轮啮合面进行受力分析,结合弹流润滑和边界润滑两种摩擦系数,建立了混合润滑状态下的动态摩擦系数数学模型.建立了以瞬时压力角为变量的齿轮滑动摩擦功耗和滚动摩擦功耗数学模型,避免了现有的沿啮合线积分的功耗模型存在原理误差的问题.最后,对提出的混合润滑状态下渐开线直齿轮啮合功耗进行仿真,并与弹流润滑仿真、实验数据进行比较分析,验证了混合润滑状态下渐开线直齿轮摩擦系数模型以及啮合效率模型的可行性.     

过约束空间机构的曲柄条件及等角速传动条件

本文采用方向余弦矩阵和机构运动的几何等同条件,导出RRRE RRPE和RCE过约束空间机构的曲柄条件及其输出构件的平动条件,进而分别演化出运动特点完全相同的RRRRE RRPRERRRPE和RCRE单自由度空间曲柄机构,从而拓广了过约束机构曲柄条件的意义。通过对具有对称面结构的6R、RRPPRR和RCCR空间闭式运动链的研究,得出它们成为过约束等角速双曲柄机构的条件分别等同于RRRE RRPE和RCE过约束机构曲柄条件的结论。从而得到可用于相交轴或交错轴间的6R、RRPPRR、RRPRR、RCCR和5R过约束等角速传动双曲柄机构及特殊的7R、RRPRPRR、RRRPRRR和RCRCR等角速传动空间双曲柄机构。     

等角速连杆机构的组成研究

研究等角速传动连杆机构的型式和尺度关系，可为新型等速联轴器机构的发现提供必要的理论基础。提出将“假想半联轴器机构”的概念引入等角速传动连杆机构的研究。从而直观地阐明了一般相交轴、交错同等角速回转连杆机构的基本形式。使通常十分繁难的等角速多杆空间机构的尺度关系问题，可转化为相对简单的“假想半轴器机构”的问题。文中还通过机构的型演化、运动链叠加等方法，给出了相交轴球面多杆等角速连杆机构和轴间距可变平行