(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210881880.2 (22)申请日 2022.07.26 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114970050 A (43)申请公布日 2022.08.30 (73)专利权人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 专利权人 中国北方车辆 研究所 (72)发明人 董鹏　左树淼　徐向阳　刘艳芳　 王书翰　郭伟　毛飞鸿　 (74)专利代理 机构 北京天汇航智知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11987 专利代理师 黄川　高永 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01)(56)对比文件 CN 102968537 A,2013.0 3.13 CN 113268836 A,2021.08.17 CN 10954326 6 A,2019.0 3.29 CN 112319460 A,2021.02.0 5 CN 110276130 A,2019.09.24 CN 114048584 A,202 2.02.15 CN 111191385 A,2020.0 5.22 US 2015324516 A1,2015.1 1.12 US 2020309235 A1,2020.10.01 梁栋;孟胜;李明;徐向阳;何泽银.内啮合曲 线构型齿轮传动基 本原理及接 触分析. 《机 械传 动》 .2022,全文. 审查员 刘林 (54)发明名称 一种基于矩阵的车用的行星传动装置构型 设计方法 (57)摘要 本发明涉及传动装置构型设计技术领域， 公 开了一种基于矩 阵的车用的行星传动装置构型 设计方法， 包括箱体、 输入轴、 输出轴和多排行星 排； 每排行星排的太阳轮、 行星架和齿圈分别设 置传动轴， 各轴之间及各轴与箱 体之间不可分离 的连接为固有连接， 通过换挡元件实现的各轴之 间及各轴与箱体之间可分离的连接为可切换连 接， 步骤为： S1、 根据行星传动装置构型的设计要 求进行参数初始化； S2、 确定行星传动装置构型 的可行的固有连接； S3、 确定行星传动装置构型 的可行的可切换连接； S4、 基于确定的可行的固 有连接和可行的可切换连接， 得到可行的行星传 送装置构型。 本发明操作简单且生成效率高， 生 成的车用的行星传动装置构型的安全性能强。 权利要求书2页 说明书10页 附图4页 CN 114970050 B 2022.10.28 CN 114970050 B 1.一种基于矩阵的车用的行星传动装置构型设计方法， 行星传动装置构型包括箱体、 输入轴、 输出轴和多个行星排； 每个行星排均包括太阳轮、 行星架和齿圈； 每个行星排的太 阳轮、 行星架和齿圈分别 设置传动轴； 各轴之间及各轴与箱体之间不可分离的连接为固有 连接， 通过离合器和/或制动器实现的各轴之间及各轴与箱体之间可分离的连接为可切换 连接， 其中， 各轴为输入轴 、 输出轴或传动轴， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 根据行星传动装置构型的设计要求进行参数初始化， 包括： S1‑1： 确定行星排、 制动器、 离合器、 每个行星传动装置档位 闭合使用的换挡元件和行 星传动装置档位的数量； S1‑2： 根据行星排的数量对行星排、 箱体、 输入轴 、 输出轴和传动轴编号； S1‑3： 基于各轴之间及各轴与箱体之间的允许的连接 定义连接矩阵MC； S2、 基于连接矩阵MC获得可行的固有连接矩阵MI′， 确定行星传动装置构型的可行的固 有连接； S3、 基于可行的固有连接矩阵MI′以及行星传动装置构型的性能要求， 确定行星传动装 置构型的可 行的可切换 连接； S4、 基于S2中的可行的固有连接和S3中的可行的可切换连接， 确定最终的可行的行星 传动装置构型； S1‑1包括以下步骤： 行星排的数量为 np、 制动器的数量为 nb、 离合器的数量为 nc、 每个行 星传动装置档位闭合使用的换挡元件的数量为 ns和传动装置档位的数量为 ng， 其中np、nb、 nc、ns和ng为正整数，nc+nb≥ns； S1‑2包括以下步骤： 规定离输入轴最近的行星排编号为PG ‑1， 离输出轴最近的编号为 PG‑np， 其他行星排编号从输入轴到输出轴递增： PG ‑2、 PG‑3、 PG‑4……PG‑(np‑1)； 规定箱体 编号为0， 规定输入轴和输出轴编号为 1和2， 编号为PG ‑1的行星排的太阳轮的传动轴的编号 为3， 各个行星排的太阳轮、 行星架和齿圈的传动轴的编号以所在行星排的太阳轮、 行星架 和齿圈的顺序依 次增加1， 下一个行星排的太阳轮的传动轴的编号以上一个行星排的齿圈 的传动轴的编号 为基础增 加1； S1‑3包括以下步骤： 规定输入轴和输出轴均不允许与箱体直接连接， 获得各轴之间及各轴与箱体之间允许 的连接； 定义 连接矩阵MC： （1） 连接矩阵MC包括2行， 由箱体编号和各轴编号组成， 每列表示一 组允许的连接； （2） 连接矩阵MC中每列的第 一行编号小于第 二行编号， 连接矩阵MC中的列包 括所有允许的连接； S2包括以下步骤： S2‑1： 基于所述连接矩阵MC表示的允许的连接， 不允许同一行星 排的2根传动轴连接， 同 时不允许输入轴与输出轴直接连接， 获得各轴之间及各轴与箱体之间允许的固有连接； 定 义允许的固有连接矩阵MI： 从连接矩阵MC中随机选择满足前述允许的固有连接条件的允许 的列构成允许的固有连接矩阵MI， 选择的列的数量 cI为： 通过遍历的方法获得列的数量 为cI的所有允许的固有连接矩阵MI； S2‑2： 求解轴连接等效矩阵ME， 遍历检查每一个允许 的固有连接矩阵MI的每两列， 在每权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114970050 B 2次检查中， 如果该两列存在同一编号， 则右侧 一列编号更新为该两列里最小的2个编号， 依 次循环进行， 最终得到每一个允许的固有连接矩阵MI的轴连接等效矩阵ME； S2‑3： 基于轴连接等效矩阵ME检查筛除不可用于行星传动装置构型的固有连接矩阵； S2‑3中检查筛除不可用于行星传动装置构型的固有连接矩阵包括以下步骤： S2‑31： 检查输入轴、 输出轴和箱体中任意两者是否通过传动轴连接， 若是， 则 对应的允 许的固有连接矩阵MI不可行； S2‑32： 检查输入轴、 输出轴和箱体是否连接至同一个行星排， 若是， 则 对应的允许的固 有连接矩阵MI不可行； S2‑33： 检查同一个行星排的任意2根传动轴是否连接至同一根轴或箱体， 若是， 则 对应 的允许的固有连接矩阵MI不可行； 最终获得可行的固有连接矩阵MI′， 通过可行的固有连接矩阵MI′定义可行的固有连接； S3包括以下步骤： S3‑1： 基于可行的固有连接矩阵MI′， 删除连接矩阵MC中包括同构方案的列， 得到处理后 的连接矩阵MC2； S3‑2： 根据行星传动装置构型的设计要求， 从处理后的连接矩阵MC2中随机选择 nb个表 示使用制动器连接的列和 nc个表示使用离 合器连接的列， 组成可用的可切换连接矩阵MS； 若 无法选择 出规定数量的列， 则对应的可 行的固有连接矩阵MI′不可用； S3‑3:根据行星传动装置构型的设计要求， 从可用的可切换连接矩阵MS中选择ns列定义 行星传动装置档位矩阵MG， 通过行星传动装置档位矩阵MG定义行星传动装置档位； 基于 Willis方程和行星传动装置档位矩阵MG， 筛选可用的行星传动装置档位； S3‑4： 基于行星传动装置构型的性能要求， 设立目标参数， 基于该目标参数对可用的行 星传动装置档位进行 可行性筛选， 获得可行的行星传动装置档位数量； S3‑5： 基于可行的行星传动装置档位数量进行可用的可切换连接可行性筛选； 最终获 得可行的可切换 连接； S3‑4中以可用的行星传动装置档位的传动比为目标参数， 对可用的行星传动装置档位 进行可行性筛选， 包括： （1） 基于S3 ‑3获得的可用的行星传动装置档位， 进一步求得可用的传动装置档位的传 动比； 基于可用的传动装置档位、 行星排传动比和可用的传动装置档位的传动比， 形成行星 传动装置换挡矩阵； 行星传动装置换挡矩阵中的每一行表示可用的行星传动装置档位的传 动比， 行星传动 装置换挡矩阵的行数表示对应的行星传动 装置档位矩阵MG对应的行星传动 装置档位数量； （2） 若可用的行星传动装置档位的传动比大于第一阈值或小于第二阈值， 则该可用的 行星传动装置档位 不可行， 删除该传动装置换挡矩阵的对应行； （3） 若两个可用的行星传动装置档位的传动比的差小于第一阈值， 则规定该两个可用 的行星传动装置档位等效， 删除其中一个可用的行星传动装置档位和行星传动装置换挡矩 阵的对应行； （4） 得到筛选后的可行的行星传动装置换挡矩阵， 可行的行星传动装置换挡矩阵行数 为对应的可 行的行星传动装置档位数量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114970050 B 3