拖拉機(jī)液壓機(jī)械多區(qū)段雙排匯流無(wú)級(jí)變速箱傳動(dòng)特性研究.pdf

1、液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速箱（Hydro-mechanicalContinuouslyVariableTransmission，簡(jiǎn)稱(chēng)HMCVT）綜合了液壓和機(jī)械傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。該變速箱采用雙功率流傳動(dòng)方式，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)分流裝置將功率分為液壓和機(jī)械雙路傳遞，傳動(dòng)效率比純液壓傳動(dòng)高，傳遞功率大等特性，且該變速箱雙流傳動(dòng)中以液體為部分傳力介質(zhì)，使傳動(dòng)系動(dòng)載大為減輕，因此可以有效地提高傳動(dòng)部件使用壽命，這對(duì)工作條件惡劣的農(nóng)業(yè)機(jī)械尤為重要。本論文研究基于國(guó)、內(nèi)

2、外液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)不同結(jié)構(gòu)方案對(duì)比分析，及行星齒輪差動(dòng)輪系、定軸輪系功率流分流、匯流的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速箱方案;論文仿真研究環(huán)節(jié)中，利用SimulationX軟件建立了變速箱綜合仿真模型，進(jìn)行了液壓機(jī)械無(wú)級(jí)綜合傳動(dòng)特性仿真;并結(jié)合實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的搭建進(jìn)行了樣機(jī)的臺(tái)架試驗(yàn)，對(duì)HMCVT綜合傳動(dòng)特性進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。本論文主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　1.基于對(duì)國(guó)、內(nèi)外不同類(lèi)型液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)的方案分析，研究并

3、設(shè)計(jì)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的雙排行星齒輪匯流結(jié)構(gòu)的HMCVT，并對(duì)設(shè)計(jì)的無(wú)級(jí)變速箱的傳動(dòng)特性、傳動(dòng)比分配、轉(zhuǎn)矩和功率分流比特性進(jìn)行理論分析，并建立了各區(qū)段下傳動(dòng)比分配的理論模型。
　　2.基于輪式拖拉機(jī)變速箱轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩特性，建立了拖拉機(jī)變速箱輸出轉(zhuǎn)速理論模型，根據(jù)等比傳動(dòng)條件，確定了HMCVT各區(qū)段傳動(dòng)比參數(shù)，并確定了等比傳動(dòng)公比、匯流行星排特性參數(shù)。結(jié)合整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研究了傳動(dòng)比和拖拉機(jī)行駛速度隨排量比的變化關(guān)系。根據(jù)理論計(jì)算表明:

4、拖拉機(jī)變速箱各連續(xù)區(qū)段間不僅能實(shí)現(xiàn)的平穩(wěn)銜接，而且能滿足拖拉機(jī)的各類(lèi)田間作業(yè)模式下的速度及驅(qū)動(dòng)力需求。
　　3.變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用了一種新型便于裝卸的雙排行星齒輪匯流結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)方案;針對(duì)前、后雙排行星齒輪匯流排的“前圈后架”剛性聯(lián)接的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及潤(rùn)滑狀況，設(shè)計(jì)了滑動(dòng)軸承支撐結(jié)構(gòu)，解決了雙排行星齒輪匯流機(jī)構(gòu)在變速箱內(nèi)部的支撐、行星齒輪的潤(rùn)滑及滾針軸承冷卻問(wèn)題。
　　4.基于所研究設(shè)計(jì)的液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)方案，進(jìn)行了變速箱機(jī)械功

5、率流、液壓功率流的傳動(dòng)線路分析，并針對(duì)各個(gè)液壓機(jī)械區(qū)段進(jìn)行了輸出轉(zhuǎn)速的速比驗(yàn)算，結(jié)合雙功率流相連區(qū)段傳動(dòng)的連續(xù)性，理論驗(yàn)證了無(wú)級(jí)傳動(dòng)的變速特性。并結(jié)合變速箱的傳動(dòng)比匹配設(shè)計(jì)，以及拖拉機(jī)整機(jī)田間作業(yè)特性，確定了變量泵、定量馬達(dá)的參數(shù)選配依據(jù)。
　　5.在變速箱整機(jī)綜合仿真部分，建立了發(fā)動(dòng)機(jī)模型、變量泵-定量馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速控制模型、離合器控制模型，仿真中利用SimulationX軟件構(gòu)建了濕式離合器的等效模型，進(jìn)行HMCVT傳動(dòng)特性的綜

6、合仿真，對(duì)無(wú)級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)特性理論進(jìn)行了較深入的研究。
　　6.搭建了液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速箱實(shí)驗(yàn)臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上對(duì)拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)不同輸入轉(zhuǎn)速下變速箱的轉(zhuǎn)速特性進(jìn)行了試驗(yàn)。驗(yàn)證了通過(guò)控制HMCVT換段離合器并協(xié)調(diào)控制變量泵的排量可以實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的無(wú)級(jí)變速，試驗(yàn)結(jié)果與理論設(shè)計(jì)吻合;在綜合仿真分析中，仿真結(jié)果與試驗(yàn)吻合，驗(yàn)證了仿真模型的正確性。
　　7.搭建了離合器充油動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)平臺(tái)，并利用LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)了離合器控制油壓特性測(cè)試系統(tǒng)

7、。利用液壓動(dòng)態(tài)仿真及臺(tái)架試驗(yàn)，綜合分析了離合器主油壓、變速箱負(fù)載轉(zhuǎn)矩以及換段時(shí)間對(duì)換段品質(zhì)的影響規(guī)律，為后續(xù)研究控制策略的優(yōu)化，提高換段品質(zhì)提供了理論依據(jù)。
　　本研究針對(duì)大功率輪式拖拉機(jī)HMCVT的換段連續(xù)性以及部分動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)行了理論分析、綜合仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:HMCVT同時(shí)具有機(jī)械傳動(dòng)效率高和液壓傳動(dòng)平穩(wěn)、換段品質(zhì)高、調(diào)速方便及調(diào)速時(shí)不中斷功率流等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)是今后大功率拖拉機(jī)變速箱設(shè)計(jì)的