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关于输入式液压机械无级变速器的基本研究.doc

履带拖拉机无级变速器操纵机构设计【优秀变速器操纵机构全套课程毕业设计含4张CAD图纸】

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关键词：: 履带拖拉机无级变速器操纵机构变速器设计课程毕业设计履带拖拉机无级变速器操纵机构设计

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履带拖拉机无级变速器设计（操纵机构设计）

履带拖拉机无级变速器操纵机构设计【优秀变速器操纵机构全套课程毕业设计含4张CAD图纸】

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任务书

设计（论文）题目履带拖拉机无级变速器设计（操纵机构设计）

主要研

究内容设计履带拖拉机无级变速器，作业速度范围为：前进挡3～20km/h，倒车挡2～6km/h。

变速方式：液压机械双功率流传动

发动机额定功率：Ne＝106kW，发动机额定转速：ne=2300r/min。

设计电控液压式无级变速操纵系统，实现该拖拉机变速器的自动变速。

主要技

术指标(或研究目标)对变速器的各挡传动比、换档规律进行计算；设计自动变速电液控制系统原理图和装配图；绘制总量不低于AO号的图纸3张，其中计算机图纸2张；不低于12000字的论文说明书，10000外文字符资料翻译。

进行步骤：①课题调研，查阅文献资料，明确任务；②方案设计；③总图设计；④

撰写论文：③毕业论文答辩。

进度计划①调查研究，熟悉设计内容，收集文献资料，时间占20％～25％（约2.0～3周）；

②设计任务分析与实施方案的确定，写出开题报告；时间占3％～5％（约1周）；

③实施设计、计算、绘图，论文起草时间占45％～50％（约6周）；

④整理论文，时间占5％～8％（约1.5周）；

⑤毕业论文答辩，时间占3％～5％（约1.5周）。

主要参

考文献①拖拉机底盘结构设计图册；②机械设计手册；③拖拉机设计；④拖拉机理论；⑤拖拉机设计手册。⑥东方红1302R／1302RA拖拉机设计、使用说明书⑦工程机械底盘设

计,⑧车辆传动系统分析。

履带拖拉机无级变速器设计（操纵机构设计）

摘要

拖拉机工作条件复杂，外界负荷复杂多变，要求发动机或变速器能适时的改变转矩的大小或转速，以保证拖拉机的动力性和经济性。传统变速箱虽能通过换挡达到一定的要求，但其档位有限，无法实现无级变速。

液压机械无级变速器是一种液压功率流与机械功率流并联的新型转动装置，液压机械无级变速器是综合了机械传动高效率和液压传动无级变速两方面优点的新型传动机构。液压机械无级传动是一种多功率流传动系统，它将功率分为液压和机械两路传递即功率分流，分流机构分流后液压马达在正向和反向最大速度之间来回无级变速。其每一个行程和行星齿轮机构的一种工况相配合，最后，两路汇合成由若干无级调速段相衔接并组逐段升高的全程无级输出速度。液压元件只负担最大功率的一部分，其他功率都由机械路传递。这相当于将液压无级变速功率扩大，传动总效率相对于液压传动也显著提高，和液力机械传动相比，装载量最大可提高30%，燃油经济性最大可提高25%。其特点是通过机械传动实现功率转递，通过液压机械相结合实现无级变速。

目前，国外先进的拖拉机，工程车辆已经采用液压无级变速器。马达的最高转速对应着该段的末速度，当这段的末速度等于后一段的初速度及后一段初速度对应马达最高转速位置。此液压机械无级变速器必须与发动机合理匹配才能发挥其优势。匹配的关键是根据各种路况和发动机特性调节变速器的传动比，使发动机工作在最佳状态。

关键词：拖拉机，无级变速器，操纵机构

DESIGN OF TRACKED TRACTOR VARIABLE CONTINOUSLY TRANSMISSION（CONTROL MECHANISM）

ABSTRACT

The working condition of tractor is complicated complex and the external load is ever-changing. The torque of engine or transmission should change with the external load. Although traditional transmission through shifting can reach a certain standard, but its gear is limited and it can not achieve stepless speed.

Hydo-mechanical continuously variable transmission (HMCVT) is a power flow of hydraulic and mechanical power flow parallel to the new rotation device , hydraulic machinery CVT is a synthesis of highly efficient mechanical transmission and hydraulic drive CVT merits of the two new drive institutions. Hydro-Mechanical - drive is a multi-stream transmission, power will be divided into two hydraulic and mechanical way that the power transfer streaming streaming agencies triaged hydraulic motor in forward and reverse maximum speed between both CVT. Each of its itinerary and a planetary gear mechanism for a state match, finally, Road converge into two by a number of variable speed converge and the group has to absolutely no higher level of output speed changes. Hydraulic Components burden only part of the maximum power, the other by mechanical power transmission path. This will be the equivalent of continuously variable hydraulic power expansion drive efficiency relative to the total hydraulic transmission has improved significantly. hydraulic and mechanical transmission, the loading capacity can be increased by 30%, fuel economy can be increased 25%. Its characteristics are achieved through mechanical transmission transmit power through the combination of hydraulic machinery to achieve CVT.

Currently, foreign advanced tractors, construction vehicles using hydraulic CVT. Motor corresponding to the maximum speed of the speed at the end, When this speed to the end after a period of the early speed and after a period of initial velocity corresponding maximum speed motor position. Matching is the key to all kinds of traffic regulation and the engine characteristics of the transmission ratio transmission, the engine work in the best condition.

Key words: tractor, continuously variable transmission, control device

第一章绪论....... .. .. .. .. ........ ..................1

第二章液压机械无级变速器传递方案的确定...........2

§2.1 液压机械无级传动的原理及特点....................2

§2.1.1 液压传动原理................................2

§2.1.2 液压传动特点................................3

§2.2 液压机械无级变速器传递方案的选择................3

第三章液压泵－液压马达调速油路的设计..............6

§3.1 变量泵与定量马达排量的确定.......... ...........6

§3.1.1 变量马达—定量泵所组成的油路...............6

§3.1.2 补油泵的选择...... .........................8

§3.1.3 液压油及油管的选择..........................9

§3.2 液压油路压力损失的确定..........................9

§3.2.1 液压油流动状态的确定........................9

§3.2.2 油路沿途压力损失的计算......................9

§3.2.3 局部压力损失..............................10

§3.3 油箱尺寸的确定................................ 10

§3.4 液压元件的选择................................11

第四章液压机械无级变速器液压控制油路设计.........13

§4.1 油路设计.......................................13

§4.1.1 冷却与润滑油路.............................13

§4.1.2 液压元件的选择.............................14

§4.2 液压机械无级变速控制原理.......................14

§4.2.1 经济性换挡............... .................15

§4.2.2 动力性换挡................ ................17

第五章结论............................................21

参考文献...............................................22

致谢.............. .. .. .. .. .. .. .... ................24

第一章绪论

拖拉机工作条件复杂，外界负荷复杂多变，要求发动机或变速器能适时的改变转矩的大小或转速，以保证拖拉机的动力性和经济性。传统变速箱虽能通过换挡达到一定的要求，但其挡位有限，无法实现无级变速。液压机械无级变速器（　HMCVT）是一种液压功率流与机械功率流并联的新型转动装置，液压机械无级变速器是综合了机械传动高效率和液压传动无级变速两方面优点的新型传动机构。液压机械无级传动是一种多流传动系统，它将功率分为液压功率和机械功率两路传递，分流机构分流后液压马达在正向和反向最大速度之间来回无级变速。其每一个行程和行星齿轮机构的一种工况相配合，最后两路汇合成由若干无级调速段相衔接并组逐段升高的全程无级输出速度。液压元件只负担最大功率的一部分，其他功率都由机械路传递。这相当于将液压无级变速功率扩大，传动总效率相对于液压传动也显著提高，和液力机械传动相比，装载量最大可提高30%，燃油经济性最大可提高25%。其特点是通过机械传动实现功率转递，通过液压机械相结合实现无级变速。目前，国外先进的拖拉机，工程车辆已经采用液压无级变速器。如，日本小松公司开发的液压机械无级传动运用到推土机上，和传统的液压推土机相比，其装载量可提高30%，燃油经济性提高25%。我国是一个人均能源，资源贫乏的发展中国家，提高燃油的经济性尤为重要。目前，我国在这方面的研究处于理论研究阶段。

为了研究的方便，现以东方红1302拖拉机为原形设计无级变速器，建立其速比与变量泵定量马达排量比，液压功率分流比的关系式，并绘制特性曲线。结果表明，变量泵和定量马达所分功率越少，则液压机械无级变速器效率越高。液压机械无级变速器具有可控的无级调速和高效率特性。

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操纵机构.gif

换挡原理与油路.gif

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内容简介：: 1 关于输入式液压机械无级变速器的基本研究摘要在本篇论文里，主要是比较输入式液压机械无级变速器和输出式液压机械无级变器的差别。由于单级液压机械无级变速器在车辆中的应用，对输入式液压机械无级变速器的研究较多。显而易见，输入式液压机械无级变速器的动作和控制方案被研究并应用与 100kw级别的交通车辆上。关键词：行星齿轮机构，输入分流，参考速比。 1 概述被叫做 HST的传统液压变速器没有齿轮，它把发动机的能量转变成液压能来驱动机器。 HST被广泛的应用与机械中，因为它有好的变速性。但是，传统液压变速器 HST 有以下缺点：低的传递效率，窄的速度段和小的速比变化。 HMT(液压机械无级变速器 )是 HST和行星齿轮的组合体，行星齿轮通过分引擎的功率 ,很好的解决了这个问题。 nts 2 HMT 通过行星齿轮机构，根据 HST 的特性，可以很容易得到两个速度段，并且传递效率高。另外， HMT的齿轮传动比范围比 HST大。但是，仅设计 HMT的参数时不够的。因为实际的实验结果非常难于得到，以至于研究的目的是首先讲述传递的实际情况和运动控制方案。 2.液压机械无级变速器 HMT有两部分组成，一个是传递发动机动力的行星齿轮机构，另一部分是转变引擎动力为液压能的 HST。 HMT的基本单位是单级的行星齿轮结构。功率分流有两种方式，分别是：输入分流式液压机械无级变速器和输出分流液压机械无级变速器。输入分流式液压机械无级变速器是液压功率和被控速比的输出轴的组合体。输出分流式液压机械无级变速器是液压泵和被控速比的输入轴的组合体。一般来说，它们是一样的机器，只是分流形式决定这根轴是输出还是输入。 2.1 行星齿轮机构行星齿轮机构由行星轮，齿圈及两个或两个以上的行星架组成。一般选择两个输入就有一个输出，例如：太阳轮，齿圈输入，那么行星架就输出。行星齿轮机构通过改变其一部分的速度，可以用来调速。在 HMT中，输入或输出总有一个被限制。不同的齿轮被用来分流或组合输出或输入。不同齿轮的转速，转矩关系如下： cn)1( = rn +3n（ 1） st= rt （ 2） st=ct1 1（ 3） =rsZZ （ 4） sn：齿圈转速 cn：行星架转速 st：太阳轮的转矩 rt ：齿圈的转矩 ct ：行星架的转矩 sZ ：太阳轮齿数 rZ ：齿圈的齿数 nts 3 一般的速比图表是一个平衡图。水平线 X轴是行星齿轮中心距的比值，垂线 Y轴是转速。每个齿轮的转速是线性的。利用这个图表，设计 HMT会变得直观和容易，无论是如何确定输入，输出及液压功率是驱动行星齿轮机构中的太阳轮，齿圈，还是行星架 ?这样，可以有六种功率传递方式。通过组合的方法， HMT甚至有十二种驱动方式。 3. HMT 的基本特性 3.1HMT 的优点 HMT拥有行星系和 HST的优点，所以 HMT在多方面都比 HST有优势，如下： 1）可以变化的传动比； 2）传动比变化范围较 HST宽； 3）传递效率比 HST高； 4）机构可以得到相应的速度范围。首先，根据速比图表，考虑 HMT的连续变化的速比特征， HST和 HMT的传动是一样的。在图 2 中 b 线和 c 线有同样的输入转速。通过改变 HSM 输入转速的方法，输出转速也是变化的。在 c 线和 a 线里，连续改变输入转速，那么输出转速也是连续的。通过以上分析，发动机和 HST的转速变化，会引起输出转速的变化， HMT的变化也是这样的。 HMT的速度段范围比 HST大，那是因为，行星齿轮能提供多的转速。其次，从传递效率的角度考虑， HMT 在这方面比 HST 更具优势。 HST 将发动机的能量转nts 4 变为液压能，然后再转化为机械能。特别在马达压力低及发动机转速低时，能量消耗较大，效率低。但是在 HMT里，只有一部分机械能转变为液压能，因此其总的传动效率比 HST要高。考虑机构传动方式的话，尽可能从 12种方法中选择。在 HMT中符合高效率的被称为参考速比。问题是如何选择速比，这个问题稍后再做讨论。 HMT通过简单操作在低的速度下具有 HST的优点：大转矩。 3.2 分流形式的特点假如机构和液压传动效率为 100%，为了比较输入分流式 HMT 和输出分流式 HMT。假设每种形式的能量、转矩、转速是已知的。输入分流 HMT可通过以下几个方面分析的： IP ：输入功率 NP：液压功率 iT：输入转矩 p：泵的转矩 p：发动机转矩 iN：输入速度 ON：输出速度 pN：泵的速度 mN：发动机转速 A：泵齿轮的转速 B：发动机轴转速 e：速比 fe1：参考速比输出转速与输入转速之比为 e，当，泵的转速为零时特殊速比被称为参考速比refe。处于参考速比时，泵的转速为零时，能量只能通过机械传递，这时，效率最高。但这也是输入分流和输出分流 HMT效率下落点。通过行星齿轮机构的特点有： 1refe（ 5） iNNe 0 referef -irNn（ 6） nts 5 irNn= （refe-e）（ 7） ir Tt 1 1（ 8）所以液压功率hp为，由（ 5）（ 8） rrh ntp =iirefref NTeee （ 9）这样每个输入对应一个输出： r e fiirriH eeNT ntpp 1（ 10） r e fiphiipeApNpNTT 11 （ 11） eeeeBpNpNBTTr e fr e fihiim0（ 12） 11r e fr e feripeeeAANnNN （ 13） BeBNNNNiim 0 （ 14）输入分流式的 HMT也可以用上面的公式表示其特点，当然输出分流式的 HMT也可以用这些公式表示。这些特征曲线可以在图 3中表示，图中，参考速比和以前的意义一样。不同分流形式的 HMT 在图三中做了比较。许多重要的点是液压功率速比点，也就是分给HST的能量，输入分流式 HMT液压功率分流比是线性的，但是，输出分流式 HMT液压功率分流比是双曲线。当 HST的泵或马达速度是零时，两种形式的 HMT的液压功率分流比变成为相对速比，直线相交。能量比值发生变化。 nts 6 3.3.输入分流式 HMT 的功率流在图 4中展示了不同速比条件下，输入分流式 HMT的功率流。首先，当速比是正的，也就是说速比比值比 3 小，发动机转速，转矩都在正得范围内，在这个范围里，发动机功率被分为液压功率和机械功率。在液压功率为零时，或者是接近相对速比时， HST 转速和转矩值为零。所有的能量通过机械传递，在这一点上， HMT的效率最高。当液压功率分流比是负的，也就是说速比比值 3 大，发动机输出转矩为负，发动机被输出轴驱动，这种内在的功率流被叫作功率循环。功率循环是有害的，因为引擎的能量在内部被消耗了。能量的传递效率较高是在液压功率是正的或者泵的转速接近相对速比的时刻。 4.输入分流式 HMT 的设计迄今，许多形式的 HMT被设计了出来。但是，对于高速行驶的车辆来说，多级输出式 HMT是个好的选择，因为它的效率较高。通过选择多级段的速度点，最典型输出式 HMT的运用是用在重型汽车或大功率拖拉机。输入分流式 HMT也被交通车辆采用，一般来说，这种形式的 HMT在高速段易产生功率循环，因此适合于低速机械。假如首要的设计目的时为了获得较高效率的话，那么多段输入式 HMT是个不错的选择。虽然它的构造比较复杂。假如设计的目的是为了经济实惠，单极输入式 HMT就能满足要求了。虽然这个变速箱比多段输入式 HMT的效率低，但是和 HST驱动来说，在应用中其总的效率还时比较高的。因此，对于自重为 2吨，功率为 100kw，最大车速达 100 hkm 的车辆来说，单级 HMT很少nts 7 采用。 4.1HMT 型式的选择为了在 100hkm获得较高的效率，速度段点的选择在设计中要不断的调整。从这一点出发，我们选择了结构复杂的 HMT，以至于速度段存在相对速比点。输入轴和输出轴分别连接行星架和太阳轮， HST的泵则连接在齿圈上。 4.2 设计在考虑机器规格的情况下，参考速比点选 3。设计的首要任务是如何给出自由度和限制的自由度。在实际行星齿轮机构时，至少一部分被固定和给定一定的

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