10.16638/jki.1671-7988.2019.20.028
一种车用增程器的联轴器设计
候海贵，王晓鹏
（陕西汽车集团有限责任公司技术中心，陕西西安710200）
摘要：文章提供了一种车用增程器的联轴器，是一种挠性联轴器。此种联轴器无需改变原有发动机飞轮、齿圈等任何结构，电机端采用花键联接。具有重量轻，缓冲效果好等优点。通过台架试验验证，此种联轴器具有安装方便，传动平稳，试验过程中无异响，可补偿发动机与电机不同轴相对位移，实现了长时间使用无失效损坏。此种结构联轴器可扩展至各种不同功率的发动机与电机组成的发电系统使用。
关键词：增程器；联轴器；发动机；电机
中图分类号：TH133.4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)20-76-03
Design of a Vehicle Rang Extend
Hou Haigui, Wang Xiaopeng
( Shaanxi Automobile Group Co., Ltd. Technical Center, Shaanxi Xi'an 710200 )
Abstract: This paper provides a coupling for vehicle range extender, which is a flexible coupling. The coupling does need to change any structure of the original engine flywheel, gear ring, etc. The motor end is connected by spline.It has the advantages of light weight and good cushioning effect. The bench that proves that the coupling has the advantages of conve -nient installation, smooth transmission, no abnormal noise during the test, and can compensate the relative displacement of different axes between the engine and the motor, thus achieving long-term use without damage. This kind of coupling can be extended to the power generation system consisting of engines and motors with different powers.
Keywords: Battery; Low temperature; Temperature raise; Low temperature discharge
CLC NO.: TH133.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)20-76-03
前言
随着社会经济快速发展，人民生活水平的提高，越来越多的家庭拥有小轿车，而与之伴随的是资源消
耗增加，环境污染加剧、空气污染越来越严重。近几年国家大力推广新能源汽车，其中专门定义了增程式混合动力汽车及补贴标准。增程式汽车作为混合动力汽车的一种，兼有纯电动汽车一样的驱动方式，即电机作为核心且唯一的的驱动方式，又解决了用户的里程焦虑问题，不用担心电量不够用。
车膜品牌本文主要解决的问题是增程器中发动机与电机之间的联接结构，采用了一种不改变原有的飞轮、齿圈，密封结构，无需改动原有离合器安装孔，又不增加成本，同时能缓冲动力突变时候发动机与电机的震动及抖动，是一种简单可靠实用的结构。
1 增程器的总体方案设计
根据项目总体需求，选取成熟的某型汽油发动机，开发某型的永磁同步发电机及控制器与之匹配，再开发增程器的系统控制器，同时匹配水冷式冷却系统。
设计的难点为：1）发动机与电机之间机械联接部分；2）增程器的控制策略设计。本文就发动机与电机之间的机械联
作者简介：候海贵（1987-），男，工程师，就职于陕西汽车集团有限责任公司技术中心，从事新能源整车及零部件设计工作。
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候海贵：一种车用增程器的联轴器设计汽车倒桩技巧
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接部分设计予以说明。 1.1 发动机参数介绍
发动机为传统汽油发动机，输出端结构与传统车用变速箱一致，包含飞轮、齿圈等。
某型发动机参数如表1所示。
深圳比亚迪f3表1  发动机参数
发动机飞轮、齿圈处（输出端）截图如图1所示。
图1  发动机输出端截图
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1.2 发电机参数介绍
发电机为新开发电机。发电机的定子与转子部分与常规车用永磁同步电机结构一致，外壳部分增加悬置安装结构。电机与发动机连接部分增加过度连接壳体，一是保证发动机与发电机刚性连接；二是保护发电机内部传动部件受到外部污染或者外力损伤。
表2  发电机参数
发电机输入端截图如图2所示。
图2  发电机输出端截图
2 联轴器的设计选择
2.1 常用联轴器的比较
联轴器是指联接两轴与回转件，在传递运动和动力过程中一同回转，在正常情况下不脱开的一种装置。
联轴器可分为有刚性联轴器、和挠性联轴器。刚性联轴器是不能补偿两轴之间有相对位移的联轴器。挠性联轴器是能适当补偿两轴之间相对位移的联轴器。
挠性联轴器可分为无弹性元件和有弹性元件两类。有弹性元件的又有金属弹性元件和非金属弹性元件两类。金属元件具有强度高、结构紧凑使用寿命长等特点。非金属弹性元件具有弹性模量范围大、重量轻、内摩擦大、阻尼性能好、单位体积储存的变形能多、无机械摩擦、无需润滑等优点。
表3  常用联轴器分类
经过以上对比，结合本设计要求的最大角度偏差、尺寸、成本、重量以及飞轮与电机输入花键结构，选取梅花形弹性联轴器系列。 2.2 联轴器的扭矩计算
2.2.1 额定扭矩计算
额定扭矩是指除了启动瞬间、偶尔的瞬间载荷冲击之外，大部分时间保持正常扭矩。
T=9550×P/n                                  （1） 式中：
T 为额定扭矩，单位：kW ；
n 为联轴器实际运行转速，单位：rpm ，即转/分钟； P 为功率，单位：kW 。 关于功率P ，请注意以下几点：
（1）上述公式中的P ，是指传动系统的实际的轴功率，请根据机器负荷加以确认。
（2）如果实际轴功率无法确定，请参照驱动电机（如电
机、发动机等）的功率。
2.2.2 最大扭矩的计算
最大扭矩：是指启动瞬间、受负载冲击等因素影响，在正常运行过程中产生的偶尔的峰值扭矩（此扭矩不是破坏扭矩，仍属正常运行范围）。
最大扭矩：Tm=T ×k                          （2） 式中：
汽车实用技术
78Tm为最大扭矩，单位：Nm；
T为额定扭矩，单位：Nm；
k为安全系数，请通过以下表确认：
表4 发动机参数
由以上计算可得，额定扭矩为110Nm，最大275Nm。
根据电机端花键尺寸、发动机端飞轮尺寸，增程器系统的功率及最大转速，最终选取某型联轴器，具体指标如下：
联轴器的三维设计截图如图3中a、b所示。
a    b
图3 联轴器三维设计截图
增程器总成装配后如图4所示。
3 台架试验验证
此联轴器经过增程器总成样机验证，各种转速，功率及扭矩下运行，均无异常抖动，噪音。在标定及可靠验证中，实现了连续运转一千余小时不发生失效。试验台架照片如图5所示。
图4 增程器装配总成图
图5 增程器总成台架试验
4 结论
dbx经过以上设计及试验验证可得到以下结论：
（1）联轴器的选择需要综合考虑发动机、电机端连接，尽量不要改动成熟部件的结构。
（2）设计选型过程中要综合对比各种联轴器的优缺点，选择最合适的型号。
（3）经过验证，此种联轴器结构简单可靠，安装方便，适合各个功率段增程器使用。
参考文献
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运钞车
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