非道路車輛液壓機械無級變速器設計及變量泵控制性能研究.pdf

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

2、模型并完成了其關鍵參數(shù)的確定;在此基礎上，完成了整套產(chǎn)品圖紙的繪制，并最終研制出試驗樣機，申請了2項專利;建立了該液壓機械無級變速器的仿真模型，詳細分析了該樣機的傳動特性;最后搭建了液壓泵控制系統(tǒng)試驗臺，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構(gòu)分流和匯流的特點，綜合出了可作為液壓機械傳動結(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)下總傳動比與排量比的關系，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比與排量比呈線性關系，且傳動比變化范圍較大，適合作為液壓機械傳動分流和匯流的組合形式。
　　 2.基于單排行星齒輪機構(gòu)，提出了3種單排匯流的液壓機械無級變速器方案，建立了傳動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現(xiàn)液壓機械傳動的無級變速功能。基

4、于雙排行星齒輪機構(gòu)的匯流原理，綜合出8種雙排匯流方式，對此8種方案的可行性進行了分析，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）適合作為液壓機械無級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的整體設計方案，通過對比其優(yōu)缺點，確定了本文方案——雙排匯流后定軸輸出式方案，并針對此方案申請了專利。
　　 3.針對所優(yōu)選的設計方案，建立了其輸出

5、轉(zhuǎn)速理論模型，在此基礎上推導了等比傳動條件下和各段速度相連條件下的傳動比參數(shù)關系。在確定了等比式傳動公比值、匯流行星排特性參數(shù)和液壓系統(tǒng)元件的基礎上，基于最小傳動比確定了各區(qū)段傳動比參數(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軟件分析了傳動比和整車行駛速度隨排量比的變化關系，分析結(jié)果表明:理論上設計的傳動比參數(shù)不僅能實現(xiàn)各段之間的平穩(wěn)銜接，而且能實現(xiàn)液壓機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，設計了離合器的聯(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)，并針對此結(jié)構(gòu)申請了專利。設計了軸、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、潤滑及冷卻差動輪系的結(jié)構(gòu)，利用三維建模軟件Solidworks對所設計的液壓機械無級變速器進行了干涉分析，完成整套產(chǎn)品圖紙的繪制，并最終研制出了該無級變速器的試驗樣機。
　　 5.利用動力學仿真平臺SimulationX建立了發(fā)動機實驗模型、

7、液壓泵-馬達仿真模型、離合器控制模型、雙匯流排傳動模型，并驗證了各模型的正確性和可行性;在此基礎上，對該液壓機械無級變速器的傳動特性進行了仿真分析，仿真結(jié)果表明:實際上設計的變速器能實現(xiàn)無級變速的功能，在發(fā)動機不同工況下均能實現(xiàn)連續(xù)換段。
　　 6.搭建了變量泵控制系統(tǒng)試驗臺，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