非道路車輛液壓機(jī)械無級(jí)變速器設(shè)計(jì)及變量泵控制性能研究.pdf

1、液壓機(jī)械無級(jí)變速器（Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission，簡稱HMCVT）采用液壓功率流和機(jī)械功率流雙流傳動(dòng)，依靠液壓傳動(dòng)的可控調(diào)速和機(jī)械傳動(dòng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。該傳動(dòng)裝置應(yīng)用于非道路大功率車輛上不僅能夠提高其動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還能大幅降低實(shí)際操作的復(fù)雜性。本課題分析了機(jī)械和液壓功率流分流和匯流的方式，提出并優(yōu)選了液壓機(jī)械無級(jí)變速器的設(shè)計(jì)方案，建立了所設(shè)計(jì)方案的理論

2、模型并完成了其關(guān)鍵參數(shù)的確定;在此基礎(chǔ)上，完成了整套產(chǎn)品圖紙的繪制，并最終研制出試驗(yàn)樣機(jī)，申請(qǐng)了2項(xiàng)專利;建立了該液壓機(jī)械無級(jí)變速器的仿真模型，詳細(xì)分析了該樣機(jī)的傳動(dòng)特性;最后搭建了液壓泵控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，研究了變量泵控制系統(tǒng)的性能。所完成的主要工作歸納如下:
　　 1.基于定軸齒輪副和行星齒輪機(jī)構(gòu)分流和匯流的特點(diǎn)，綜合出了可作為液壓機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的6種分速匯矩型和6種分矩匯速型組合方案，建立了其總傳動(dòng)比理論模型，并借助MATLAB

3、軟件分析了在不同行星排特性參數(shù)下總傳動(dòng)比與排量比的關(guān)系，分析了6種分矩匯速型組合方案的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率特性。分析結(jié)果表明:分矩匯速型組合方案的總傳動(dòng)比與排量比呈線性關(guān)系，且傳動(dòng)比變化范圍較大，適合作為液壓機(jī)械傳動(dòng)分流和匯流的組合形式。
　　 2.基于單排行星齒輪機(jī)構(gòu)，提出了3種單排匯流的液壓機(jī)械無級(jí)變速器方案，建立了傳動(dòng)比理論模型并分析了各區(qū)段下速度銜接的條件，結(jié)果表明僅僅依靠單行星排匯流尚不能實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)械傳動(dòng)的無級(jí)變速功能。基

4、于雙排行星齒輪機(jī)構(gòu)的匯流原理，綜合出8種雙排匯流方式，對(duì)此8種方案的可行性進(jìn)行了分析，研究得到雙排匯流HI方案（液壓功率流從公用太陽輪輸入，機(jī)械功率流通過前圈后架輸入，通過前行星排行星架或者后行星排齒圈向后輸出）適合作為液壓機(jī)械無級(jí)變速器的雙排匯流形式。提出了3種雙排匯流型等比式傳動(dòng)的整體設(shè)計(jì)方案，通過對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)，確定了本文方案——雙排匯流后定軸輸出式方案，并針對(duì)此方案申請(qǐng)了專利。
　　 3.針對(duì)所優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，建立了其輸出

5、轉(zhuǎn)速理論模型，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了等比傳動(dòng)條件下和各段速度相連條件下的傳動(dòng)比參數(shù)關(guān)系。在確定了等比式傳動(dòng)公比值、匯流行星排特性參數(shù)和液壓系統(tǒng)元件的基礎(chǔ)上，基于最小傳動(dòng)比確定了各區(qū)段傳動(dòng)比參數(shù)的理論值，并結(jié)合變速器受載情況確定了齒輪參數(shù)。借助MATLAB軟件分析了傳動(dòng)比和整車行駛速度隨排量比的變化關(guān)系，分析結(jié)果表明:理論上設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比參數(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)各段之間的平穩(wěn)銜接，而且能實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)械段的最低和最高行駛速度。
　　 4.根據(jù)該變速器的

6、使用工況，確定了離合器的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩要求，設(shè)計(jì)了離合器的聯(lián)接結(jié)構(gòu)，并研制出離合器。提出并優(yōu)選了雙行星匯流排的結(jié)構(gòu)，并針對(duì)此結(jié)構(gòu)申請(qǐng)了專利。設(shè)計(jì)了軸、匯流后輸出結(jié)構(gòu)及箱體結(jié)構(gòu)，提出了一種具有支撐、潤滑及冷卻差動(dòng)輪系的結(jié)構(gòu)，利用三維建模軟件Solidworks對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓機(jī)械無級(jí)變速器進(jìn)行了干涉分析，完成整套產(chǎn)品圖紙的繪制，并最終研制出了該無級(jí)變速器的試驗(yàn)樣機(jī)。
　　 5.利用動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)SimulationX建立了發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

7、液壓泵-馬達(dá)仿真模型、離合器控制模型、雙匯流排傳動(dòng)模型，并驗(yàn)證了各模型的正確性和可行性;在此基礎(chǔ)上，對(duì)該液壓機(jī)械無級(jí)變速器的傳動(dòng)特性進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果表明:實(shí)際上設(shè)計(jì)的變速器能實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速的功能，在發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下均能實(shí)現(xiàn)連續(xù)換段。
　　 6.搭建了變量泵控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，開發(fā)了變量泵控制系統(tǒng)測控程序，研究了變量泵的控制性能。研究得到:所采用的變量泵電控方式能良好實(shí)現(xiàn)變量泵的雙向排量變化，通過調(diào)節(jié)比例電磁鐵的通電電壓，能良好