一图看懂混合动力拖拉机行星齿轮传动工作原理

如果说2024年农机行业的热门话题，恐怕混合动力拖拉机算得上一个。那么，混合动力拖拉机工作原理是怎样的？本次，根据个人学习的一点浅显知识，绘制了行星齿轮混合动力传动简图，跟大家一起讨论一下行星齿轮混合动力传动的原理，是一篇混合动力拖拉机的入门级科普文章，深层理论和混合动力拖拉机实际结构，还需要请专业人士来介绍。

1、混合动力行星齿轮传动技术

日前发表的《我国最有可能实现赶超的是这种新能源拖拉机》一文，认为我国最有可能实现赶超的，可能就是混合动力拖拉机。而混合动力拖拉机的核心技术，应该就是行星齿轮混合传动技术，这一技术来源于汽车混合动力技术，而行星齿轮混合动力传动技术，是丰田汽车首先应用于实践的。

由于行星齿轮混合动力传动技术，能够在不同驾驶条件下，实现高效的动力分配和能量管理，从而提高了车辆的动力性和燃油经济性，因此备受推崇，发展也很快。

一种行星齿轮混合动力汽车变速器

混合动力传动系统，需要将来自柴油机的动力，以及来自动力电池组或发电机的电力，耦合在一起传给无级变速器，这其中行星齿轮发挥着中枢和关键作用。为此，我们先来看看行星齿轮的结构和工作原理。

2、行星齿轮的结构及工作原理

行星齿轮结构原理图

行星齿轮由中间的太阳轮，安装在行星架上的行星齿轮，以及齿圈组成。行星齿轮与太阳轮啮合，又与齿圈啮合，在绕着太阳轮转动的同时，还可以自转。这样一个巧妙的结构，可以形成太阳轮、行星架和齿圈3个互相关联的同心转动矢量。

两个行星齿轮组合

行星齿轮可以两个或者多个形成组合体，完成更多的传动分流。

3、混合动力行星齿轮传动机构的组成和工作原理

混合动力行星齿轮传动机构，就是利用行星齿轮机构完成柴油机和电动机动力的耦合，并将动力传送给后面的无级变速器。为了更方便地叙述混合动力行星齿轮传动机构工作原理，笔者根据学习的体会，参考有关资料，绘制了一个最简单的混合动力行星齿轮传动机构简图，用以说明其工作过程和原理。

混合动力行星齿轮传动机构简图

从混合动力行星齿轮传动机构简图可以看出，柴油发动机的动力可以驱动行星齿轮中的太阳轮转动，而电动机（也可以用作发电机）可以驱动行星架转动。同时，行星架通过离合器1与无级变速器的主动轴相联，齿圈通过离合器2也与无级变速器的主动轴相联，并且行星架和齿圈上各装有制动器1和制动器2。

这样，柴油机和电动机的动力，通过行星齿轮组以及两个离合器和两个制动器的控制，就分别或联合传送到无级变速器，并且形成。几种传动路线，即产生几种不同的速比，实际上行星齿轮就是一个变速箱

如果加上两个及以上的行星齿轮组合，还可以得到更多速比，并且可以分流到动力输出轴等其他需要动力的机构。

4、混合动力行星齿轮传动机构的工作模式

混合动力最大的特点是既可以用柴油机作为动力驱动拖拉机运转，也可以用动力电池组驱动电动机作为动力使拖拉机进行作业，还可以柴油机与电动机协同驱动拖拉机运行。

同时，通过行星齿轮形成的几个挡位，再经过无级变速器，就可以在较大速度范围内实现无级变速，以适应各种不同的农田作业对拖拉机速度的要求。

车辆启动时，如果动力电池组的电量不足，则电动机带动发动机运转并使发动机启动，此时电动机承担了传统拖拉机启动电机的作用。发动机启动后，则与电动机一起协同工作，提供拖拉机所需的驱动力。

混合动力拖拉机柴动和电动传动路线示意图

纯电动模式：此时，发动机不工作，动力电池组驱动电动机并带动行星架运转，动力通过离合器1传递给无级变速器，或通过齿圈再经离合器2传递给无级变速器。动力经无级变速器变速后，传递给最终传动驱动拖拉机运行（绿色箭头所示）。

纯柴油模式：此时电动机不工作，柴油发动机的动力经太阳轮驱动行星齿轮转动，或经行星架和离合器1传递给无级变速器，或经齿圈和离合器2传递给无级变速器。动力经无级变速器变速后，再经最终传动驱动拖拉机运行（黄色箭头所示）。

拖拉机在减速或制动时，电动机便会自动转换为发电模式，充分利用拖拉机行驶中的动能发电，并把发出的电能存储到动力电池组，从而实现能量的回收和再利用。

以上是混合动力拖拉机行星齿轮传动的结构和工作原理，对于机械工程师来讲并不复杂。由于比较容易通过现代控制系统实现拖拉机的智能化，因此是未来发展的方向。个人认为，混合动力拖拉机的技术难点在于控制系统，因为涉及到传感器、云计算、集成电路和芯片等自动控制器件和技术，需要更多行业协同创新才有可能突破。

本文只为广大农机人普及混合动力拖拉机知识，不当之处诚请业内专家指正。谢谢！