非道路车辆HMCVT换段品质及传动特性研究

发布时间：2020-09-26 20:30

　　液压机械无级变速器(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission,简称HMCVT)是一种液压无级变速和机械有级变速相结合的变速装置,具有传动功率大、传动效率高、适用范围广等特点,能够用小排量的液压元件实现大范围的无级调速特性,是一种国内外新型的先进变速器。非道路车辆多采用机械有级式换档变速箱,该种变速箱虽然传动效率较高,但由于非道路车辆作业工况复杂,负载波动大,导致变速箱的档位增多造成其结构复杂,随之带来档位频繁切换,操作困难等问题。而由于HMCVT液压和机械混合的传动形式,在提高车辆动力性的同时还能降低操作的繁琐性。本课题研究了机械传动和液压传动功率分、汇流基本形式,确定了液压机械无级变速器的设计方案,在此基础上完成了样机的试制同时设计了液压机械无级变速器试验台的机械系统、液压系统、测控系统,并完成了试验台架的搭建,验证了方案设计的合理性。利用SimulationX软件建立了HMCVT各系统的仿真模型,对液压机械无级变速器换段品质的影响因素进行了仿真分析,并进行了试验研究。主要研究工作如下:(1)对定轴齿轮和行星齿轮的分、汇流传动形式分别进行了研究,得出了液压机械传动的分矩汇速组合方案,建立了其总传动比的理论模型,借助Matlab软件分析了在不同行星排特性参数下传动比和泵、马达排量比的关系。结果表明:分矩汇速型方案的总传动比和泵、马达的排量比呈线性关系,且传动比变化范围广,可作为液压机械传动的分、汇流传动形式。(2)搭建HMCVT试验台,提出试验台的总体功能要求,设计了一套完整的试验台系统,其中包括机械系统、液压系统、测控系统,并完成了上述系统的搭建。在此基础上对所设计HMCVT的连续特性进行了试验研究,结果表明:针对不同的输入转速,变速箱均能实现转速的连续输出,验证了方案的合理性。(3)利用多体动力学仿真软件SimulationX建立了发动机实验模型、泵控马达系统模型、离合器油压控制模型、换段离合器控制模型、行星排汇流传动模型,同时验证了各系统模型的正确可行性,在上述模型的基础上,对本研究的液压机械无级变速器的传动特性进行了仿真研究,仿真结果表明:当输入转速分别为1000 r/min、1500 r/min、和2000 r/min时本研究设计的变速器能实现无级调速特性,在发动机的不同作业工况下均能实现连续换段,满足设计要求。(4)根据现有的研究基础,提出了影响换段品质的因素和评价指标,本文选取的评价指标为:冲击度和动载荷,建立了变速器换段过程的数学模型和湿式离合器的动力学模型,研究了离合器在换档前、后各阶段的工作特性。在此基础上,对变速器的换段品质进行试验研究,确定了发动机转速、油压、负载、等因素对换段品质的影响显著性。
【学位单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.221.2
【部分图文】：

原理图,液压机械传动,原理

非道路车辆 HMCVT 换段品质及传动特性研究第二章 HMCVT 基础传动理论研究及方案设计2.1 液压机械传动基本原理液压机械传动是一种双流传动系统，由液压机构、机械机构及分、汇流机构组成，液压元件和机械元件并联而成，其传动原理如图 2-1。发动机输出的动力经分流机构分流后分别传递到机械路和液压路[32]，机械路通过定轴齿轮副传递动力，可使转速产生阶跃式变化。在液压系统中，液压路由变排量液压元件构成，具体可分为“变量泵+定量马达”、“定量泵+变量马达”和“变量泵+变量马达”三种组合。变排量液压元件的排量是连续可调的，通过控制液压元件的排量比可实现转速的无级变化。最后通过行星轮系对机械动力和液压动力的汇流输出，实现转速的连续可调。

定轴,齿轮副,传动比,输出轴

非道路车辆 HMCVT 换段品质及传动特性研究，当采用定轴齿轮进行分流时，传动比固定（2-2）可知，输入轴转矩与其他两输出轴转和输出轴之间的转矩比例关系可随传动比的流方式称为“分矩式”。

行星齿轮机构,形式,行星架,轮系

图 2-2 定轴齿轮副分流Fig.2-2 Distributary and converge of fixed axis gear齿轮副分流轮系共包含内齿圈、太阳轮、行星架三个构件，该轮系的自由度为件的转速及方向时，剩余构件的转速和方向必为定值[34-35]。从国内械无级传动类型分析可知，在行星排差动轮系当中常采用行星架（图图 2-3b）作为输出构件。行星轮系中各元件太阳轮 t，齿圈 q，行星架关系表达式为：

【参考文献】