液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission,簡(jiǎn)稱HMCVT)是一種液壓無(wú)級(jí)變速和機(jī)械有級(jí)變速相結(jié)合的變速裝置,具有傳動(dòng)功率大、傳動(dòng)效率高、適用范圍廣等特點(diǎn),能夠用小排量的液壓元件實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速特性,是一種國(guó)內(nèi)外新型的先進(jìn)變速器。非道路車輛多采用機(jī)械有級(jí)式換檔變速箱,該種變速箱雖然傳動(dòng)效率較高,但由于非道路車輛作業(yè)工況復(fù)雜,負(fù)載波動(dòng)大,導(dǎo)致變速箱的檔位增多造成其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,隨之帶來(lái)檔位頻繁切換,操作困難等問題。而由于HMCVT液壓和機(jī)械混合的傳動(dòng)形式,在提高車輛動(dòng)力性的同時(shí)還能降低操作的繁瑣性。本課題研究了機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)功率分、匯流基本形式,確定了液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的設(shè)計(jì)方案,在此基礎(chǔ)上完成了樣機(jī)的試制同時(shí)設(shè)計(jì)了液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng),并完成了試驗(yàn)臺(tái)架的搭建,驗(yàn)證了方案設(shè)計(jì)的合理性。利用SimulationX軟件建立了HMCVT各系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器換段品質(zhì)的影響因素進(jìn)行了仿真分析,并進(jìn)行了試驗(yàn)研究。主要研究工作如下:(1)對(duì)定軸齒輪和行星齒輪的分、匯流傳動(dòng)形式分別進(jìn)行了研究,得出了液壓機(jī)械傳動(dòng)的分矩匯速組合方案,建立了其總傳動(dòng)比的理論模型,借助Matlab軟件分析了在不同行星排特性參數(shù)下傳動(dòng)比和泵、馬達(dá)排量比的關(guān)系。結(jié)果表明:分矩匯速型方案的總傳動(dòng)比和泵、馬達(dá)的排量比呈線性關(guān)系,且傳動(dòng)比變化范圍廣,可作為液壓機(jī)械傳動(dòng)的分、匯流傳動(dòng)形式。(2)搭建HMCVT試驗(yàn)臺(tái),提出試驗(yàn)臺(tái)的總體功能要求,設(shè)計(jì)了一套完整的試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng),其中包括機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng),并完成了上述系統(tǒng)的搭建。在此基礎(chǔ)上對(duì)所設(shè)計(jì)HMCVT的連續(xù)特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)果表明:針對(duì)不同的輸入轉(zhuǎn)速,變速箱均能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的連續(xù)輸出,驗(yàn)證了方案的合理性。(3)利用多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件SimulationX建立了發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ�、泵控馬達(dá)系統(tǒng)模型、離合器油壓控制模型、換段離合器控制模型、行星排匯流傳動(dòng)模型,同時(shí)驗(yàn)證了各系統(tǒng)模型的正確可行性,在上述模型的基礎(chǔ)上,對(duì)本研究的液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)特性進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果表明:當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速分別為1000 r/min、1500 r/min、和2000 r/min時(shí)本研究設(shè)計(jì)的變速器能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速特性,在發(fā)動(dòng)機(jī)的不同作業(yè)工況下均能實(shí)現(xiàn)連續(xù)換段,滿足設(shè)計(jì)要求。(4)根據(jù)現(xiàn)有的研究基礎(chǔ),提出了影響換段品質(zhì)的因素和評(píng)價(jià)指標(biāo),本文選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)為:沖擊度和動(dòng)載荷,建立了變速器換段過程的數(shù)學(xué)模型和濕式離合器的動(dòng)力學(xué)模型,研究了離合器在換檔前、后各階段的工作特性。在此基礎(chǔ)上,對(duì)變速器的換段品質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)研究,確定了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油壓、負(fù)載、等因素對(duì)換段品質(zhì)的影響顯著性。
【學(xué)位單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U463.221.2
【部分圖文】：

非道路車輛 HMCVT 換段品質(zhì)及傳動(dòng)特性研究第二章 HMCVT 基礎(chǔ)傳動(dòng)理論研究及方案設(shè)計(jì)2.1 液壓機(jī)械傳動(dòng)基本原理液壓機(jī)械傳動(dòng)是一種雙流傳動(dòng)系統(tǒng)，由液壓機(jī)構(gòu)、機(jī)械機(jī)構(gòu)及分、匯流機(jī)構(gòu)組成，液壓元件和機(jī)械元件并聯(lián)而成，其傳動(dòng)原理如圖 2-1。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)分流機(jī)構(gòu)分流后分別傳遞到機(jī)械路和液壓路[32]，機(jī)械路通過定軸齒輪副傳遞動(dòng)力，可使轉(zhuǎn)速產(chǎn)生階躍式變化。在液壓系統(tǒng)中，液壓路由變排量液壓元件構(gòu)成，具體可分為“變量泵+定量馬達(dá)”、“定量泵+變量馬達(dá)”和“變量泵+變量馬達(dá)”三種組合。變排量液壓元件的排量是連續(xù)可調(diào)的，通過控制液壓元件的排量比可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)變化。最后通過行星輪系對(duì)機(jī)械動(dòng)力和液壓動(dòng)力的匯流輸出，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的連續(xù)可調(diào)。

非道路車輛 HMCVT 換段品質(zhì)及傳動(dòng)特性研究，當(dāng)采用定軸齒輪進(jìn)行分流時(shí)，傳動(dòng)比固定（2-2）可知，輸入軸轉(zhuǎn)矩與其他兩輸出軸轉(zhuǎn)和輸出軸之間的轉(zhuǎn)矩比例關(guān)系可隨傳動(dòng)比的流方式稱為“分矩式”。

圖 2-2 定軸齒輪副分流Fig.2-2 Distributary and converge of fixed axis gear齒輪副分流輪系共包含內(nèi)齒圈、太陽(yáng)輪、行星架三個(gè)構(gòu)件，該輪系的自由度為 件的轉(zhuǎn)速及方向時(shí)，剩余構(gòu)件的轉(zhuǎn)速和方向必為定值[34-35]。從國(guó)內(nèi)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)類型分析可知，在行星排差動(dòng)輪系當(dāng)中常采用行星架（圖圖 2-3b）作為輸出構(gòu)件。行星輪系中各元件太陽(yáng)輪 t，齒圈 q，行星架關(guān)系表達(dá)式為：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2827460