关键词： 变厚齿轮   滚切加工   线接触   可变倾角   齿面修整  

摘要： 变厚齿轮副应用于船用齿轮箱时,可通过齿轮轴向窜动调整啮合侧隙以减小齿轮副回差,提高传动精度和平稳性,变厚齿轮副的小倾角传动可让船用齿轮箱输入轴与输出轴成一定角度,使得螺旋桨具有足够的吃水深度。变厚齿轮副齿面若以线接触形式啮合,则变厚齿轮副可进一步提高承载能力和传动平稳性。此外,变厚齿轮与鼓形齿轮啮合可实现齿轮副轴线角度在一定范围内可调,可应对复杂海况造成齿轮箱轻微变形以及装配中引起的齿轮副轴线角度偏差。由于变厚齿轮结构的特殊性,变厚齿轮的高效加工方法还不成熟。因此,本文分别针对船用线接触变厚齿轮副和可变倾角变厚齿轮副的齿面生成机理进行研究并提出高效可行的加工方法。 本文首先从变厚齿轮的齿面生成原理出发,推导了渐开线变厚齿轮齿面方程、线接触变厚齿轮齿面方程和可变倾角鼓形齿轮齿面方程,并用Mathematica软件进行计算求解,为后续加工方法提供理论依据。 然后根据齿轮滚切加工原理,分别推导了渐开线变厚齿轮和可变倾角鼓形齿轮滚切加工中滚刀与齿轮的相对安装位置和相对运动关系计算公式,并以渐开线变厚齿轮为例,通过对比滚刀包络面与理论齿面验证加工参数准确性,定量分析滚齿加工原理误差,验证滚切加工方法可行性。 接下来提出了对滚切加工后渐开线变厚齿轮的磨齿新方法,以实现线接触变厚齿轮的加工,解决了现有磨齿方法砂轮不可反复修整使用以及加工后齿轮副啮合线有效长度不足的突出问题,并且针对可变倾角鼓形齿轮及单件小批量线接触变厚齿轮齿面修整,介绍了基于散点坐标集的齿轮逆向建模方法,使用三维设计软件Solidworks对线接触变厚齿轮和可变倾角鼓形齿轮精确化建模,确定齿轮齿面修整定位基准,为数控机床修整齿轮齿面提供理论参考。 最后通过对滚齿机加工斜齿圆柱齿轮传动原理进行分析,增加滚齿机轴向进给与径向进给传动链实现二者联动;分析滚齿机结构并测量其结构尺寸和进给运动参数;选定同步带轮式挂轮机构并对机构设计加工实现滚齿机改装;试制加工平行轴和交错轴渐开线变厚齿轮副;并对加工后变厚齿轮进行尺寸测量和误差分析,试验验证了滚齿加工渐开线变厚齿轮方法准确性。

关键词： 齿廓偏差   测量不确定度   渐开线齿轮  

摘要： 齿轮是机械设备中最常用的机械传动零件之一,在汽车、船舶、冶金、航空等行业领域都被广泛应用。齿轮的质量主要通过对齿轮精度的测量来进行检验,而测量结果的质量及可靠性则是通过其测量不确定度来进行判断。本论文基于GMC齿轮测量中心,对渐开线齿轮齿廓偏差的测量不确定度评定方法进行研究,研究工作主要包括以下几个方面: (1)依据国家标准,分析齿廓总偏差、齿廓形状偏差、齿廓倾斜偏差的定义及评定方法;对GMC齿轮测量中心进行结构分析、测量原理分析,建立基于电子展成法的渐开线齿廓偏差测量模型。根据国标文件,分析测量不确定度的评定流程,基于齿廓偏差的测量过程,分析确定其测量不确定度来源,基于各测量不确定度分量建立测量不确定度评定流程。 (2)对于温度对齿廓偏差测量不确定度的影响,分为对齿轮测量中心传感器的影响和对齿轮本体的影响两部分。基于齿轮测量中心的实测报告,通过齿廓偏差迹线离散化提取数据点,叠加于理想渐开线齿廓,从而建立含齿廓偏差的齿轮齿面误差模型。进而通过有限元软件,对其进行分析,求解温度对齿轮齿廓偏差的影响。 (3)分析安装误差的来源为下顶尖磨损、上下顶尖与Z轴平行度、上顶尖与回转轴同轴度三项。分析各来源的概率分布,建立安装误差的误差传递函数,根据蒙特卡洛模拟方法对其进行计算机模拟实验,从而求解安装误差对齿廓偏差测量不确定度的影响。 (4)依据国际标准《测量不确定度评定指南》对渐开线齿轮齿廓偏差测量不确定度各误差源引入的标准不确定度分量进行计算,对计算出的各标准不确定度分量进行合成,然后乘以扩展因子,得到最终的扩展不确定度。最后提出一些降低齿廓偏差测量不确定度的可行性措施。 本文基于GMC对渐开线齿轮齿廓偏差的测量不确定度评定方法进行研究,通过分析测量过程误差源,得到齿廓偏差的测量不确定度。在理论方面,完善齿轮精度理论以及测量不确定度评定方法,作为测量评价的依据。在实际意义方面,提高齿轮测量精度,对齿廓偏差的溯源提供参考依据。

关键词： 混合动力变速器   行星齿轮   齿轮修形   动力学   振动噪声  

摘要： 随着国内外新能源汽车的法令及政策的实行，新能源汽车的市场规模不断扩大，兼具传统燃油车的长续航里程以及纯电动汽车低能耗且环保优点的混合动力汽车前景正好。在此背景下，增强混合动力汽车NVH（Noise（噪声）、Vibration（振动）、Harshness（声振粗糙度））性能成为了研究重点。而混合动力汽车由于多动力源的结构特点，其变速器内部的齿轮系统面临巨大的挑战。齿轮系统在复杂工况下往往更加容易出现振动噪声问题，其中纯电动工况下的齿轮噪声在没有发动机噪声衬托的情况下极其突出。因此，研究混合动力变速器在纯电动工况下的齿轮噪声问题对提高车辆品质和竞争力具有重要意义。　　本文以某混合动力变速器内部的主要行星齿轮部件为研究对象，对齿轮噪声影响最大的纯电动工况，开展了行星齿轮系统激励分析、齿轮三维修形优化设计、系统动力学特性分析、以及变速器系统振动噪声分析等一系列的工作。论文具体研究内容和结果包括以下四个方面：　　（1）针对混合动力变速器噪声来源问题，对其主要噪声构成及传递路径进行了分析，发现对齿轮系统进行减振降噪研究是改善混合动力变速器噪声的主要方法。考虑了行星齿轮系统的振动噪声机理，分析了误差激励、刚度激励、啮合冲击激励和潜在激励的主要来源。　　（2）以某混合动力汽车专用变速器行星齿轮系统为研究载体，确定了对齿轮噪声占比最大的纯电动工况进行研究。通过接触斑点的仿真和试验验证了所用修形软件和模型的准确性，基于齿轮修形及啮合接触理论确定了修形量在3~8μm内效果最优、齿廓鼓形修形曲线对改善啮合接触性能效果最好，以传动误差、赫兹接触应力等关键NVH激励源和强度、耐久性指标确定了太阳轮单一圆弧修形、太阳轮单一渐开线修形、太阳轮单一齿廓鼓形修形、行星轮单一齿廓鼓形修形和太阳轮行星轮同时齿廓鼓形修形的方案为相对最优方案，并发现了行星齿轮系统在制定单一修形方案时应该优先考虑对太阳轮进行齿顶修形，对行星轮选用齿根修形。　　（3）针对行星齿轮系统刚度激励和时变啮合力激励等问题，基于齿轮传动动力学理论，建立了混合动力变速器刚柔耦合的多体动力学模型。仿真结果表明了齿侧间隙、负载扭矩和转速对于时变啮合刚度的影响较小，负载和转速的大小和时变啮合力大小呈正相关。太阳轮和行星轮之间的时变啮合刚度经各方案修形后不仅峰值降低，波动范围也明显变小，对行星轮修形后行星轮和外齿圈之间时变啮合刚度的波动量虽然增大，但均值明显降低。其中，太阳轮和行星轮之间的时变啮合刚度波动量都降低了6.78%，行星轮单一齿廓鼓形修形后行星轮和外齿圈之间的时变啮合刚度均值降低了11.11%。修形对时变啮合力均值和波动范围的抑制会随转速的增大而愈发明显。另外，太阳轮单一齿廓鼓形修形对于降低时变啮合刚度激励效果最好，太阳轮行星轮同时齿廓鼓形修形对于降低时变啮合力，改善啮合冲击的效果更好。　　（4）利用模态分析法确定了壳体振动的最小频率为1220.9Hz，对比前10阶振动模态找到该简易行星齿轮箱体主要振动部位为箱体底座和轴承端面。基于辐射噪声理论以及声学边界元模拟计算方法，得到了该行星齿轮变速器修形前、后的辐射噪声声功率级曲线。通过对比分析了各修形方案对噪声的具体抑制效果，发现修形后的平均声功率最大降低了2.79dBA，啮合频率处声功率最大降低了5dBA，还发现了行星齿轮修形方案更容易做到全频域的降噪，太阳轮修形方案对降低啮合频率处的声功率有着显著的效果。表明了适当的修形能够提高行星齿轮系统的NVH性能，也说明了修形对行星齿轮系统动态激励的缓解作用。

关键词： 3R开链   单周整转副   精确位姿   钵苗移栽  

摘要： 针对现有钵苗移栽中的2R开链行星轮系机构轨迹灵活性不够、位姿精确度不高和3R开链行星轮系移栽机构难以利用简单的结构实现取栽苗的问题，该研究设计了一种基于解域综合的3R单周整转副轮系移栽机构，由给定移栽轨迹和转动中心上4个互相对应的精确位姿点推导出布尔梅斯特曲线方程，然后以铰链整转副判定条件为约束获得3R单周整转副开链杆组模型。同时结合自主设计的优化软件，以轨迹姿态为目标优选出符合移栽机构的最优参数解。最后，通过移栽试验验证设计方法的可行性。试验选用西兰花幼苗，苗龄在20d左右，苗高大约在80～120mm。试验表明：样机实际运动轨迹与理论轨迹基本一致，证明了移栽机构设计、零件加工与试验台搭建的可行性。通过实际移栽试验统计，移栽平均成功率在为90.625%，装置可靠性较高。该研究可为双行星架钵苗移栽发展提供参考。

摘要： 无论是从整机构成还是从停机维护造成影响的角度来看,齿轮箱在双馈及半直驱风电机组成本中的占比都比较大。近年来,为适应风电机组越来越大的单机容量,齿轮箱需具备越来越高的扭矩密度。而提高扭矩密度行之有效的方式是提高行星级数及每级行星轮个数1,这就要求保证每级行星轮均载性能。实际上,GL风电机组认证规范2要求,

关键词： 风电机组   齿轮箱系统   故障预警   状态切分   时序预测  

摘要： 在“双碳”目标和“十四五规划”的政策激励下,风力发电技术不断快速发展,正在逐步成为中国的主力能源之一,单机容量和成本也不断增加。而风电机组常处于恶劣的工作环境,一旦机组发生严重故障,会造成较高的经济效益损失。齿轮箱系统是风电机组中重要子系统,准确预警风电齿轮箱系统的早期故障可以有效提升风电机组的运行效率,降低齿轮箱系统的严重故障率,延长其使用寿命。风电机组监控与数据采集(SCADA)系统采集的数据可以反映整机及部件的健康状况。然而,风电齿轮箱结构复杂、且运行工况多变,采用SCADA数据对其早期故障预警的精度不足,针对此问题,本文主要工作内如下:(1)分析了风电齿轮箱系统和齿轮箱润滑冷却系统的运行原理及故障类型,指出机械类故障和润滑冷却系统故障皆会影响齿轮箱的正常运行,且多会影响齿轮箱系统的温度,而风电机组SCADA数据为多元时间序列数据,基于多元时间序列数据进行齿轮箱系统的温度预测,能够实现对齿轮箱系统的有效故障预警。(2)构建了风电齿轮箱运行策略划分模型。风电机组齿轮箱系统运行工况多变,不同工况对齿轮箱系统的温度有不同的影响。基于对润滑冷却系统的运行机理分析,本文将DBSCAN算法和K-Means算法相结合,对SCADA数据进行聚类划分,以识别出控制不同策略之间的转换条件,进而构建齿轮箱系统工作策略实时识别模型。(3)建立了风电齿轮箱系统温度预测模型。基于SCADA数据聚类划分结果,利用时间卷积网络构建了不同运行策略下的温度预测模型库,通过实时识别运行策略,动态切换相应的温度预测模型,实现对齿轮箱系统温度的预测。(4)实现了风电齿轮箱系统故障预警。基于机组健康运行数据实际值与预测值的残差,通过构建风电机组齿轮箱温度异常预警指标,设置自适应预警阈值,实现了齿轮箱系统的故障早期预警。

关键词： 齿轮齿圈   低速重载   齿面织构化设计   等温弹流润滑模型  

摘要： 重离子治疗是目前治疗癌症最有效的技术手段之一。旋转机架是重离子治疗系统的重要部件,通过其自身运动调整离子束照射的方向和角度,实现对肿瘤精准照射。旋转机架上主要安装有磁铁,低速旋转时承受重载、偏载,造成传动部件齿面无法充分润滑,导致齿面发生磨损、胶合等失效。针对以上问题,本文以旋转机架齿轮齿圈为研究对象,对低速重载工况下齿面润滑状态展开研究,分析不同工况参数对齿面润滑影响规律,提出在齿面进行微织构设计来改善齿面润滑和降低齿面摩擦。本文主要研究内容和结果如下:(1)首先介绍了重离子治疗工作原理和治疗系统组成,以山东某企业的旋转机架为研究对象,针对旋转机架在不同运动状态进行受力和运动分析;利用三维软件完成旋转机架和传动系统三维建模并进行旋转机架运动学仿真,获得主动齿轮输出力矩并得到齿轮齿圈齿面承受载荷范围;利用ANSYS软件完成齿轮齿圈静力学仿真并获得齿面承受载荷分布规律。(2)通过对齿轮齿圈接触模型简化并结合齿轮啮合原理,获得齿轮啮合过程中运动参数变化规律;结合弹性力学、流体力学和齿面磨损等理论,建立齿轮二维等温线接触弹流润滑模型,利用多重网格技术进行齿面弹性变形和压力迭代计算,研究工况参数对齿面润滑状态影响规律,分析齿面摩擦系数在不同工况下的分布规律。(3)考虑粗糙度对齿面润滑的影响,首先建立三维等温线接触弹流润滑模型,利用快速傅里叶变换法进行压力迭代计算,得到光滑齿面油膜压力和膜厚三维分布,其次利用齿面粗糙度随机生成齿面三维形貌,获得粗糙齿面油膜压力和膜厚分布,最后分析粗糙度对齿面润滑的影响规律,得到粗糙齿面摩擦系数分布。(4)考虑空化效应,建立齿面织构化弹流润滑模型,进行齿面织构设计,研究织构类型、几何参数等对织构化齿面减摩特性的影响规律,计算得到低速重载工况下,减摩效果最佳的一组织构参数,分析最优织构参数下齿面摩擦系数分布规律,通过对比织构齿面与粗糙齿面摩擦系数分布,验证了织构化齿面设计来改善齿面润滑状态和降低摩擦系数的合理性和正确性。本文针对齿轮在低速重载工况下齿面润滑状态展开研究,利用微织构技术来改善旋转机传动齿轮齿面润滑状态和降低齿面摩擦。这种方法可提高离子治疗系统旋转机架运动的可靠性,为低速重载齿轮减摩擦设计提供一定理论支持。

关键词： 多轴环板式永磁齿轮   磁性能计算   传动特性   磁场调制   电磁转矩  

摘要： 转矩密度是衡量永磁齿轮最重要的性能指标,由于现有同心式及偏心式永磁齿轮可实现较大的转矩密度(同心式约为3100k N·m/m,偏心式约为3140k N·m/m),因此现有永磁齿轮的研究方向也大多集中在这两方面。但同心式永磁齿轮的转矩密度随传动比增大而减小,而偏心式永磁齿轮的转臂轴承位于摆线轮内部,工作时将承受较大的不平衡磁拉力,较大幅度地缩短了转臂轴承的使用寿命。为解决上述问题,本文提出一种多轴环板式永磁齿轮(Multishafts Ring-Plate Magnet Gear,MRMG)。MRMG主要由内、外两个永磁圈及多个偏心轴组成,通过均布在外永磁圈上的多个偏心轴所形成平摆运动,使内永磁圈所受磁场力发生变化进而使其作定轴旋转运动。由于偏心轴及其附属的转臂轴承个数不受数量及空间尺寸限制,因此除具有与现有偏心式永磁齿轮相同的转矩密度外,还可大幅分散转臂轴承所承受的电磁及机械作用力,较好解决了上述同心式及偏心式永磁齿轮存在的固有缺陷。为此,本文主要围绕以下几方面对所提出的MRMG进行研究:(1)建立具有反馈机制的MRMG动态模型图,直观表达出MRMG动态转矩与转速关系,通过反馈每个动态过程的磁偏角,将内永磁圈自转角速度及外永磁圈公转角速度分别与电磁转矩、损耗转矩、环板与转臂轴承之间的作用载荷相关联,并使MRMG所有物理量均表达为关于磁偏角的单值函数,以量化分析MRMG启动与平稳运行时的动态过程,进而从本质上揭示出MRMG大传动比及高转矩密度的运行机理。(2)基于标量磁位法将MRMG内、外永磁圈划分为一个无源区和两个有源区,通过气隙磁场连续性将这两个有源区联系起来,将磁场边界条件与磁场叠加原理相结合,以获得MRMG的二维气隙磁场及电磁转矩数理模型。虽然基于平面磁场所得的二维模型可快速计算出MRMG气隙磁场及电磁转矩,但二维模型忽略了端部漏磁,因此所得结果与实际偏差较大(误差约为17%),为此还应建立包括端部漏磁在内三维数学解析模型,以准确计算MRMG的气隙磁场及电磁转矩。(3)通过综合灵敏度法分析了MRMG各结构参数对电磁转矩的影响,并利用预测模型给出了永磁体长边长度、短边长度、轴向长度及最小气隙等相关结构参数对最大静态电磁转矩及转矩密度的影响,再结合有限元法对内、外永磁圈轭铁及永磁体厚度进行参数扫描优化,以确定合适的参数优化值。(4)依据动量矩及动能定理,定性、定量分析了MRMG在不同启动位置下的启动过程,深入分析了MRMG在不同位置启动时,其动态转速及转矩的震荡波动及由其所形成的正向与反向冲量之间的关系,从而确定出MRMG最佳启动区间及启动位置。由于MRMG过载时内、外永磁圈也会产生转速及转矩震荡并进行自我调节,所以通过分析MRMG由超载恢复至正常载荷后,外永磁圈所产生的正向及反向冲量关系,并利用有限元法分别对恒定负载及变化负载进行动态仿真验证,确定出MRMG过载后可恢复至正常运行状态的条件。(5)将内、外永磁圈的运动过程离散为磁偏角与静态电磁转矩间的变化关系,建立了MRMG动态转矩及转速数理模型。由于所建模型包含了有限元仿真无法计及的转臂轴承机械损耗,因此计算出的转速比、转矩比及传动效率更趋近于动态实测结果(所建模型误差≤2%,而有限元误差约为6%)。(6)根据MRMG的功率分流特性,将MRMG电磁转矩模型与刚体静力学理论相结合,建立了内、外永磁圈与各传动轴的平衡关系及传动损耗特性,并分析了“单输入/单输出”及“单输入/多输出”两种传动模式的受力稳定性及功率损耗,两种传动模式中以各偏心轴均承受相同载荷时的运行特性为最优(运行效率η=92.76%),其次为各偏心轴承载但有载荷偏差模式(η=83.67%),而“单输入/单输出”模式为最低(η=68.38%)。

关键词： 动刚度   齿面微观形态   时变中心距   动力学特性   波动系数  

摘要： 齿轮传动比稳定、传动精度高、传动效率高、应用范围广,且齿轮广泛应用于工业机械、汽车应用和航空航天工程等领域,是动力传动的关键部件。因此,有必要对齿轮相关指标进行研究。在齿轮研究中,先前学者几乎都是从宏观层面分析而忽略了齿轮轮齿表面的微观形态,且对齿轮系统进行动态分析时将齿轮中心距视为恒定值。在齿轮系统传动中,这显然不符合真实性。基于此,论文中做了以下研究内容:(1)齿轮模型的建立和动刚度的计算:本文中,基于标准渐开线直齿圆柱齿轮,将轮齿等效为悬臂梁,在有限元软件ANSYS中选取Beam54单元,使用参数化编程语言对齿轮进行有限元建模;在FORTRAN语言环境中使用参数化编程语言对齿轮进行理论建模。根据提出的动刚度计算模型,采用Newmark方法求解任意时刻的动态位移,再运用刚度定义式求解齿轮动刚度。求解过程需要组装全局质量矩阵、全局刚度矩阵和全局阻尼矩阵并求解时间步长。利用有限元法和能量法进行了对比验证,证明了动刚度模型的合理性。(2)考虑齿面微观形态和时变中心距:同时考虑齿轮轮齿表面的微观形态(表面粗糙度)和齿轮系统的中心距变化。文中重点探讨轮齿表面粗糙度和时变中心距对齿轮系统齿隙的影响。采用分形理论来模拟齿面的微观形态。推导了基于分形理论的表面粗糙度高度值公式(分形齿隙)和齿轮系统时变中心距公式。先前学者对W-M函数的修改几乎没有考虑齿轮啮合过程的周期性物理意义,而是简单根据总时间或总位移来计算齿轮轮齿表面粗糙度,基于此,我们在分形理论公式中引入了mod函数来填补这个空缺。(3)齿轮动力学模型的建立:为研究齿轮传动系统的动力学特性,在同时考虑恒定驱动力矩激励,恒定负载力矩激励,齿轮齿隙,支撑轴承,支撑阻尼和重力等因素,根据能量原理,运用拉格朗日定理,推导建立了考虑齿轮齿隙的五自由度和六自由度齿轮系统扭振非线性动力学模型。给出了研究分析的假定条件,考虑了齿轮副啮合阻尼,为方便计算,忽略了齿面摩擦。非线性动力学模型采用龙格库塔方法求解,时间步长采用定步长。(4)齿轮系统动力学特性的研究:根据上述的非线性动力学模型,分别在时域和频域内对比了不同刚度模型和不同分形齿隙对齿轮系统动力学特性的影响。主要通过对齿轮系统动态传动误差(DTE)的扫频图、DTE的分岔图、特定转速的DTE图、DTE变化速率图、小齿轮振动响应图、频域图和相图来表示。结果表明:动刚度模型对齿轮系统动力学特性的影响总体上大于静态刚度模型;由于齿轮齿隙的存在,齿轮系统会发生跳跃现象,且这种现象是静态刚度模型滞后于动刚度模型;转速越大,齿轮系统周期运动数越少;转速越大,小齿轮振动响应越显著;在低转速时,分形齿隙对齿轮系统DTE有显著影响,且随着分形齿隙的增大,系统DTE增大;在高速时,分形齿隙几乎没有影响。基于五自由度动力学模型,还探讨了不同波动系数DD对模型DTE的影响图。发现波动系数DD对齿轮系统DTE有显著的影响,并且随着波动系数DD的增大,系统DTE的波动幅度随之增大。

关键词： 纯电动汽车   双电机驱动系统   双行星齿轮排   参数优化   能量管理策略   模式切换控制  

摘要： 随着可持续发展观念的不断深入,新能源汽车已成为汽车行业未来的发展趋势。作为新能源汽车中销量最高的类型,纯电动汽车的相关技术正在迅速发展。尽管电池技术的进步已经显著延长了电动汽车的续驶里程,但目前广泛采用的单电机—减速器驱动系统存在综合效率低、电机功率需求偏高等问题。为了进一步提升电驱动系统的动力性和经济性,本文提出了一种新的基于双行星齿轮排的双电机驱动系统。该驱动系统通过双行星齿轮排实现了双电机的功率耦合,具有两种单电机模式、一种转矩耦合模式和一种转速耦合模式。该驱动系统不仅能够通过合理选择工作模式提高经济性,还能够利用转矩耦合和转速耦合模式拓展驱动系统的工作区域,提升驱动系统的动力性。此外,该驱动系统还可以通过转速或转矩补偿的方式避免模式切换过程中的动力中断,提高舒适性。本文从参数优化、能量管理和模式切换控制等方面入手,对基于双行星齿轮排的双电机驱动系统展开深入研究,主要研究内容如下: （1）研究了基于双行星齿轮排的双电机驱动系统的工作原理和工作模式,建立了不同复杂程度的驱动系统模型。利用杠杆法建立了传动系统的稳态模型,分析了每种模式下功率耦合装置的功率流向,确保不存在功率循环现象。基于电机效率图的缩放及传动系统的效率建立了驱动系统的能耗模型,用于驱动系统的参数优化和能量管理。基于拉格朗日方程建立了驱动系统的二自由度模型和考虑传动轴柔性的五自由度模型,为模式切换控制策略的研究提供基础。 （2）优化了双电机驱动系统参数,提升了电驱动系统的动力性和经济性。建立了双电机驱动系统的参数优化模型,采用多目标优化算法,以动力性和经济性为优化目标,优化了不同构型的双电机驱动系统参数。为了提高经济性指标的计算效率,提出了最小平均能耗的概念。仿真结果表明,以最小平均能耗作为优化目标有效提升了系统的性能,并显著地提高了优化效率。与转矩耦合式双电机驱动系统相比,基于双行星齿轮排的双电机驱动系统在优化后降低了5.02%的能耗和14.56%的电机峰值功率。 （3）研究了双电机驱动系统的能量管理策略,分别提出了基于规则的控制策略和预测性控制策略。基于规则的控制策略采用瞬时功率最小法优化工作模式和电机功率分配。预测性控制策略利用马尔科夫链原理预测了未来车速信息,通过双层算法优化工作模式、电机功率分配和电机转速变化。仿真结果表明,双层算法具有比动态规划更高的计算效率;与基于规则的控制策略相比,基于双层算法的预测性控制策略能够降低电机能耗和制动器动作频率,约束电机转速变化幅度。 （4）针对基于双行星齿轮排的双电机驱动系统研究了无动力中断的模式切换控制策略。将模式切换过程解耦为转矩转移阶段和转速调节阶段。转矩转移阶段旨在保持驱动系统的输出转矩恒定,采用前馈控制实现电机和制动器间的转矩转移。转速调节阶段以保持输出轴角加速度恒定为目标,采用带有积分的带积分的线性二次型调节器实现电机转速的跟踪。采用自适应状态观测器估计制动器静摩擦转矩以获取转矩转移阶段的电机的终端转矩。仿真结果表明,所提出的模式切换控制策略能够完成无动力中断的模式切换,将整车冲击度降低至1 m/s3以下。 （5）设计并建立了基于双行星齿轮排的双电机驱动系统的原理验证台架,验证了提出的模式切换控制策略。根据最优的功率耦合装置参数,设计并加工了功率耦合装置的原理样机,并在此基础上完成了试验台的搭建。完成了所有的模式切换控制试验,结果表明所提出的控制策略能实现所有模式间无动力中断的模式切换。