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

1、液壓機(jī)械無級變速器（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，依靠液壓傳動的可控調(diào)速和機(jī)械傳動相結(jié)合實現(xiàn)無級變速。該傳動裝置應(yīng)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(jì)性，同時還能大幅降低實際操作的復(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)械無級變速器的設(shè)計方案，建立了所設(shè)計方案的理論

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，并最終研制出試驗樣機(jī)，申請了2項專利;建立了該液壓機(jī)械無級變速器的仿真模型，詳細(xì)分析了該樣機(jī)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(jī)構(gòu)分流和匯流的特點，綜合出了可作為液壓機(jī)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(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比與排量比呈線性關(guān)系，且傳動比變化范圍較大，適合作為液壓機(jī)械傳動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(jī)械傳動的無級變速功能。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(shè)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(shè)計方案，建立了其輸出

5、轉(zhuǎn)速理論模型，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了等比傳動條件下和各段速度相連條件下的傳動比參數(shù)關(guān)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(chǔ)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(guān)系，分析結(jié)果表明:理論上設(shè)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(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(shè)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(shè)計的液壓機(jī)械無級變速器進(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變速器的試驗樣機(jī)。
　　 5.利用動力學(xué)仿真平臺SimulationX建立了發(fā)動機(jī)實驗?zāi)Ｐ汀?/p>

7、液壓泵-馬達(dá)仿真模型、離合器控制模型、雙匯流排傳動模型，并驗證了各模型的正確性和可行性;在此基礎(chǔ)上，對該液壓機(jī)械無級變速器的傳動特性進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果表明:實際上設(shè)計的變速器能實現(xiàn)無級變速的功能，在發(fā)動機(jī)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