通过对于功率分流行星传动系统的稳态性能分析,研究其在不同工作状态下的运动学和功率特性,特别是存在循环功率时的功率和效率特性,提出功率流的计算及流向判据,确定影响系统效率的主要因素。进而基于等效动力学理论和分析力学耗散理论,提出传动系统耗散动力学模型的建立原则和方法,利用系统分析法研究其动态特性,以确定影响其动力学性能的参数及其与结构的对应关系;应用耗散能量分析模型进行系统动态功率和动态效率的分析,特别是对传动系统在输入输出连续变化跨越临界点时的功率流突变现象进行研究,揭示其内部功率的分配规律及其与动态效率、结构功率控制节点、参数及其阈值间的关系,找出其影响规律,给出动态效率计算方法;在此基础上寻求功率节点和状态参量与结构形式间的有效对应关系,以反演具体可行的系统传动结构,从而实现功率分配及功率流向的主动设计,以期形成完善的功率分流行星传动系统分析和设计新理论。
Power split;Dynamic characteristic;Circulating power;Dissipation function;
本课题围绕着功率分汇流行星传动系统的运动学和力学特性、特别是存在循环功率时的功率和效率特性、功率流的计算及流向等关键问题,从单元轮系、传动耗散损失以及功率分汇流行星传动系统三个层面展开系统的理论与试验研究,取得了一系列有特色的创新性成果。首先研究了单元基础轮系的相关特性,提出了灵敏度、动态功率分配比等概念,获得了两自由度系统的最佳动力耦合点,进一步完善了传统的行星传动理论。其次,对行星传动齿面摩擦功率损失、搅油功率损失和卷吸功率损失进行全面的计算和试验研究,给出了相应的计算公式。在此基础上,对单环路传动系统的运动学、力学、功率流向和系统的传动效率等进行了全面分析研究,创建了单环路传动系统的全新力学模型,解决了循环功率的本质问题以及传动中的力学超静定问题,从而将其研究方法纳于一个完整的体系之中;构建了单环路行星传动系统的支路功率等效模型,并由此提出了等效功率分析方法,提出了通过主动控制系统功率流向和支路功率分配来确定单元传动比的主动设计方法,给出了单环路行星传动系统设计准则。再次,基于等效动力学理论和分析力学耗散理论,提出了传动系统耗散动力学模型的建立方法,构建了单环路行星传动系统耗散动力学方程并对其进行了求解,研究了耗散力对复杂传动系统的运动及响应、动态传动功率和动态传动效率的影响,由此分析了单环路传动系统主要的功率耗散源,揭示了其内部耗散功率的与动态传动功率及动态传动效率之间的关系及其影响规律。将分析力学理论引入单环路传动系统研究中的思路是对该领域的一种新尝试、新探索,开辟了一种新的研究道路以解决复杂行星传动系统的高端问题,有较大的理论意义。