液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器性能優(yōu)化研究.pdf

1、液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是一種新型復(fù)合無(wú)級(jí)傳動(dòng)裝置，兼具液壓傳動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)速和機(jī)械傳動(dòng)高效變速的特點(diǎn)，成為了大功率拖拉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。為提高拖拉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合性能，本文從設(shè)計(jì)方案、效率提升、換擋策略和匹配控制四個(gè)方面對(duì)液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行了研究，并對(duì)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)作了簡(jiǎn)單介紹。
　　參考國(guó)內(nèi)外高校和科研院所既有研究成果，自主設(shè)計(jì)了五款簡(jiǎn)單實(shí)用的液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，并對(duì)其中一款單行星齒輪匯流多離合器參與換擋的分段式

2、液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行了深入研究。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)拖拉機(jī)整機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得到變速器主要部件的參數(shù)及裝配方案。繪制出無(wú)級(jí)調(diào)速特性曲線。
　　通過(guò)仿真和試驗(yàn)對(duì)比分析，對(duì)泵控馬達(dá)系統(tǒng)（液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的液壓調(diào)速機(jī)構(gòu)）的響應(yīng)特性和效率特性進(jìn)行了研究。分析了泵控馬達(dá)系統(tǒng)的輸入、輸出關(guān)系和穩(wěn)定性能，探討了轉(zhuǎn)速、排量和壓力對(duì)泵控馬達(dá)系統(tǒng)效率的影響。結(jié)果表明：泵的輸入電流決定排量比，泵的輸入電流和泵轉(zhuǎn)速共同決定馬達(dá)轉(zhuǎn)速，負(fù)載轉(zhuǎn)矩

3、對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的影響不明顯；泵控馬達(dá)系統(tǒng)穩(wěn)定性能良好，基于PID控制的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)；泵控馬達(dá)系統(tǒng)在中高轉(zhuǎn)速、全排量和中壓工況下效率可達(dá)85％以上。闡述了循環(huán)功率對(duì)液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器效率的影響，通過(guò)效率定義法和嚙合功率法從結(jié)構(gòu)參數(shù)角度，對(duì)變速器效率提升進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：提高行星齒輪特性參數(shù)，變量泵輸入齒輪副傳動(dòng)比與定量馬達(dá)輸出齒輪副傳動(dòng)比之積，以及液壓系統(tǒng)效率可提高變速器效率；變速器效率在排量比為0時(shí)達(dá)到最大值。通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)

4、從運(yùn)行環(huán)境角度對(duì)提高變速器效率進(jìn)行了有益的探討，結(jié)果表明：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，變速器效率越低，波動(dòng)越明顯；變量泵輸入齒輪副傳動(dòng)比越高，變速器效率越高；發(fā)動(dòng)機(jī)功率和液壓系統(tǒng)壓力對(duì)變速器效率影響不明顯；液壓機(jī)械檔效率遠(yuǎn)高于液壓檔。
　　建立基于Simulation X的液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換擋模型。以速度降幅度、動(dòng)載荷系數(shù)、最大沖擊度和換擋時(shí)間為換擋品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)；以力學(xué)參數(shù)（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、主油路油壓和調(diào)速閥流量）和換擋時(shí)序（各離合器

5、切換時(shí)序）為換擋品質(zhì)影響因素；以參數(shù)對(duì)比法、極差法、方差分析法和試驗(yàn)驗(yàn)證法為換擋品質(zhì)研究方法，對(duì)多離合器參與換擋的液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器連續(xù)換擋過(guò)程進(jìn)行分析。對(duì)影響變速器換擋品質(zhì)的兩種典型工況進(jìn)行基于力學(xué)參數(shù)和基于換擋時(shí)序的換擋策略仿真研究和試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明：典型工況的換擋品質(zhì)決定整個(gè)連續(xù)換擋過(guò)程的換擋品質(zhì)。在液壓機(jī)械負(fù)向傳動(dòng)向液壓機(jī)械正向傳動(dòng)過(guò)渡的過(guò)程中，為得到較好的換擋品質(zhì)，基于力學(xué)參數(shù)的換擋策略是：采取較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，較小的負(fù)載轉(zhuǎn)

6、矩，較小的主油路油壓，以及較大的調(diào)速閥流量；基于換擋時(shí)序的換擋策略是：首先同時(shí)切換換擋機(jī)構(gòu)離合器，然后切換行星機(jī)構(gòu)待分離離合器，最后切換行星機(jī)構(gòu)待接合離合器。在液壓傳動(dòng)向液壓機(jī)械傳動(dòng)過(guò)渡的過(guò)程中，為得到較好的換擋品質(zhì)，基于力學(xué)參數(shù)的換擋策略是：采取較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，較小的主油路油壓，以及較大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和調(diào)速閥流量；基于換擋時(shí)序的換擋策略是：首先切換靜液壓起步離合器和行星機(jī)構(gòu)待接合離合器，然后切換換擋機(jī)構(gòu)離合器。
　　建立基于MAT

7、LAB的人-機(jī)-環(huán)境一體化匹配模型，以最佳動(dòng)力性和最佳燃油經(jīng)濟(jì)性為主線，對(duì)基于駕駛員意圖和基于智能調(diào)節(jié)的控制策略進(jìn)行仿真分析。基于駕駛員意圖的控制策略以油門(mén)變化量和油門(mén)變化率為切入點(diǎn)，通過(guò)變速器自動(dòng)調(diào)節(jié)傳動(dòng)比保證發(fā)動(dòng)機(jī)在提供所需動(dòng)力性后自動(dòng)回到經(jīng)濟(jì)性曲線上?；谥悄苷{(diào)節(jié)的控制策略以阻力變化量和速度變化量為切入點(diǎn)，通過(guò)變速器自動(dòng)調(diào)節(jié)傳動(dòng)比保證車輛運(yùn)行在新的經(jīng)濟(jì)性曲線上。對(duì)液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)作了介紹，為實(shí)現(xiàn)換擋控