液压机械无级变速器系统仿真和换段品质研究

发布时间：2017-06-16 22:06

  本文关键词：液压机械无级变速器系统仿真和换段品质研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液压机械无级变速器(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission,简称HMCVT)是采用液压无级变速和机械有级变速的复合传动装置,其传递功率大、效率高、适用范围广,属于新型车辆变速器。车辆变速时,需要通过离合器的结合与分离来完成机械有级变速。而离合器结合与分离需要一定时间,在此过程中,由于载荷等因素,引起换段前后输出轴出现速度降。这种速度降如果不能得到合理控制,将会对于变速器造成损伤,同时也会影响到车辆的乘坐舒适性。 本文以液压机械无级变速器试验台为基础,对变速器湿式离合器结合过程的油压特性进行了试验,并对换段品质进行了正交试验。同时利用Matlab/Simulink建立了仿真模型,对部分研究内容进行了仿真分析。本文主要研究内容如下： 1、简述了HMCVT的工作原理,根据各段传动比参数,建立了输出转速及转矩的理论模型。 2、利用等效转动惯量对模型各传动件的转动惯量进行设置,使模型运行更加高效,并确立了其它建模参数。利用Matlab/Simulink建立了HMCVT仿真模型。该模型有发动机模块、变量泵一定量马达传动模块、机械传动模块、控制模块、负载模块和显示输出模块。对各模块主要实现的功能及其构成进行了说明,同时结合试验数据及理论值对模型进行了验证。 3、对湿式离合器结合过程的油压特性进行了研究。对离合器结合过程的各阶段建立了动力学模型。根据台架试验结果,将试验数据导入Matlab,对离合器充油时间、升压时间及升压段油压变化速率的试验数据进行了曲面拟合。主要研究结论如下：调速阀流量大于3L/min时充油时间和离合器升压较短,调速阀流量在1～3L/min之间对充油时间和离合器升压的调节性能较好。主油路油压在4-5MPa左右充油时间相对短一些。升压时间随压力升高变化不明显。当调速阀流量大于3L/min时,升压段油压曲线的斜率较大且比较稳定。随着压力增大,油压变化率也随之增大。在对充油过程的分析中发现,随着压力和流量升高,C1离合器的充油初始压力和结束压力都随之升高。 4、对换段品质进行了正交试验。主要结论如下：为提高换段品质,最终选取A183作为最优水平组合,也就是主油路油压取4MPa,调速阀流量取5L/min。 5、利用仿真模型对一部分试验无法完成的分析进行了仿真分析。得出随着泵—马达系统的容积效率提升,除摩擦功外变速器及泵—马达系统的各项监测值均得到优化；随着待结合离合器结合时间提前,换段品质得到提高。
【关键词】：HMCVT 油压特性 换段品质 Matlab
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.46;TH137
【目录】：

• 目录4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.1.1 无级变速器研究背景10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 液压机械无级变速器国内外应用与研究概况11-14
• 1.2.1 液压机械无级变速器国外应用状况11-12
• 1.2.2 液压机械无级变速器国内研究状况12-13
• 1.2.3 无级变速器换段规律研究状况13-14
• 1.3 研究目标与内容14-16
• 第二章 液压机械无级变速器传动原理16-24
• 2.1 液压机械传动系统的基本原理16
• 2.2 液压机械无级变速器传动方案16-17
• 2.2.1 分矩汇速型组合方案16
• 2.2.2 双排汇流工作方案16-17
• 2.3 液压机械无级变速器理论模型17-22
• 2.3.1 转速输出模型17-19
• 2.3.2 传动比参数19-21
• 2.3.3 转矩输出模型21-22
• 2.4 本章小结22-24
• 第三章 液压机械无级变速器仿真模型建立24-34
• 3.1 建模假设条件24
• 3.2 建模所需参数24-26
• 3.2.1 等效转动惯量24-25
• 3.2.2 其它参数25-26
• 3.3 模块化建模26-31
• 3.3.1 发动机模块27
• 3.3.2 泵—马达模块27-29
• 3.3.3 机械传动模块29-30
• 3.3.4 负载模块30
• 3.3.5 控制模块30-31
• 3.3.6 显示输出模块31
• 3.4 仿真模型验证31-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 湿式离合器油压特性研究34-50
• 4.1 湿式离合器结构及液压控制回路34-35
• 4.1.1 湿式离合器结构34-35
• 4.1.2 湿式离合器液压控制回路35
• 4.2 湿式离合器结合过程油压特性理论分析35-37
• 4.2.1 湿式离合器结合过程油压变化规律35-36
• 4.2.2 湿式离合器结合过程动力学模型36-37
• 4.2.3 离合器活塞运动过程油压与流量特性方程37
• 4.3 湿式离合器结合过程油压试验及分析37-48
• 4.3.1 试验条件37-40
• 4.3.2 设备参数40
• 4.3.3 试验方案40-41
• 4.3.4 试验数据分析41-47
• 4.3.5 离合器充油过程试验分析47-48
• 4.4 本章小结48-50
• 第五章 液压机械无级变速器换段过程研究50-60
• 5.1 换段过程离合器油压与转速转矩关系50-54
• 5.1.1 换段过程油压与输出轴转速关系50-52
• 5.1.2 换段过程油压与滑摩转矩关系52-54
• 5.2 换段过程冲击原因分析54-58
• 5.2.1 换段过程速度降54
• 5.2.2 换段前后传动比不同54-55
• 5.2.3 马达输出扭矩及转速变化55-58
• 5.3 本章小结58-60
• 第六章 液压机械无级变速器换段品质试验60-76
• 6.1 换段品质评价指标60-61
• 6.2 正交试验设计61-62
• 6.3 正交试验结果及分析62-73
• 6.3.1 前后冲击度试验结果分析64-66
• 6.3.2 动载荷试验结果分析66-67
• 6.3.3 滑摩时间和速度降试验结果分析67-70
• 6.3.4 转速因素的补充分析70-72
• 6.3.5 试验结果综合分析72-73
• 6.4 离合器结合时间控制试验73-75
• 6.4.1 离合器结合时间对输出轴转速转矩影响73-74
• 6.4.2 离合器结合时间对离合器油压影响74-75
• 6.5 本章小结75-76
• 第七章 换段过程仿真分析76-88
• 7.1 连续性仿真过程分析76-80
• 7.2 泵—马达系统换段过程仿真分析80-85
• 7.3 离合器结合时间对换段品质影响85-87
• 7.4 本章小结87-88
• 第八章 结论与展望88-90
• 8.1 结论88-89
• 8.2 展望89-90
• 参考文献90-94
• 致谢94

【参考文献】

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1 张明柱;拖拉机多段液压机械无级变速器控制策略研究[D];西安理工大学;2007年

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本文编号：456555