拖拉機液壓機械無級變速箱傳動系統(tǒng)設(shè)計與動力學(xué)特性研究

拖拉機液壓機械無級變速箱傳動系統(tǒng)設(shè)計與動力學(xué)特性研究拖拉機工作環(huán)境惡劣,作業(yè)工況復(fù)雜多變,為了適應(yīng)各種工況的負載和行駛速度要求,拖拉機變速箱需要設(shè)置較多的工作擋位,從而使變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜,操縱困難,經(jīng)濟性得不到保證。液壓機械無級變速箱是液壓無級調(diào)速和機械有級調(diào)速并聯(lián)而成的新型傳動裝置,結(jié)合了液壓傳動無級調(diào)速和機械傳動高效率的特點,全程速比可連續(xù)調(diào)節(jié),該類變速箱具有良好的操縱性和燃油經(jīng)濟性,特別適用于大功率拖拉機復(fù)雜作業(yè)工況要求。行星排是液壓機械無級變速箱的核心匯流機構(gòu),其內(nèi)部的齒輪是功率匯流耦合的主要傳動零件。匯流機構(gòu)的齒輪處于不斷變化的轉(zhuǎn)速和負載下工作,齒面受到載荷沖擊容易使齒輪產(chǎn)生損傷,而目前國內(nèi)外開展的相關(guān)研究相對較少,因此對液壓機械無級變速箱動力學(xué)特性研究具有重要意義。本論文在江蘇省科技支撐計劃(BE2014134)、江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金(BY2014128-04)的資助下,針對大功率拖拉機的工作特點,設(shè)計了液壓機械無級變速箱傳動方案,并對設(shè)計的液壓機械無級變速箱匯流行星排進行了動力學(xué)仿真研究。主要完成的研究內(nèi)容如下:1.根據(jù)拖拉機行駛速度和工作環(huán)境要求確定了變速箱工作段位,并設(shè)計了液壓機械無級變速箱傳動方案,基于傳動方案計算了總傳動比和齒輪傳動比。設(shè)計了變速箱液壓油路,并且根據(jù)傳動輸出功率選取了液壓元件型號。分析所設(shè)計方案的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性,建立了轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩理論模型;分析并建立了液壓功率分流比理論模型。2.基于設(shè)計的液壓機械無級變速箱傳動方案,建立了液壓機械無級變速箱和拖拉機AMESim整機仿真模型;利用Creo2.0三維建模軟件建立了行星排虛擬樣機模型,并基于Hertz彈性接觸理論分析計算了齒輪接觸力仿真參數(shù),建立了行星排Adams動力學(xué)仿真模型。3.搭建了泵控液壓馬達系統(tǒng)和離合器換段試驗臺,研究了泵控液壓馬達調(diào)速特性和離合器充油特性。結(jié)果表明:變量泵正偏或是反偏,泵控液壓馬達系統(tǒng)傳動比和變量泵比例電磁鐵通電電壓均呈線性關(guān)系;勵磁電壓增大或是減小過程,同一電壓對應(yīng)的傳動比不同,可以通過控制勵磁電壓變化來控制泵控液壓馬達系統(tǒng)傳動比大小,泵控液壓馬達臺架試驗變化趨勢和仿真結(jié)果變化趨勢基本一致。離合器充油過程為充油、升壓、保壓等階段,離合器換段油壓變化較快,卸油過程有壓力緩沖區(qū),離合器試驗臺架試驗油壓變化和仿真結(jié)果油壓變化基本一致。4.基于齒輪嚙合力經(jīng)典計算公式計算了行星排齒輪嚙合力理論值,使用Adams對行星排進行動力學(xué)分析,仿真分析結(jié)果與理論計算值基本一致?；谏鲜瞿Ｐ头抡嫜芯苛诵行桥盘幱诓煌帕勘?、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負載下輪齒嚙合力變化規(guī)律,結(jié)果表明:不同排量比和負載對行星排輪齒嚙合力具有很大影響,影響規(guī)律呈正相關(guān);發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速對齒輪嚙合力影響微小。5.研究了調(diào)速過程和換段過程行星排輪齒嚙合沖擊規(guī)律,結(jié)果表明:調(diào)速過程調(diào)速速率和不同負載下調(diào)速對行星排輪齒嚙合具有明顯沖擊,沖擊力度隨著調(diào)速速率和負載增加而增大。換段過程主油路油壓和調(diào)速閥流量變化對行星排輪齒嚙合沖擊影響很小;換段時序?qū)π行桥泡嘄X嚙合沖擊具有很大影響,換段重疊時序增加,嚙合沖擊也增大。6.研究了拖拉機典型工況下行星排輪齒嚙合沖擊規(guī)律,結(jié)果表明:犁耕工況下行星排在犁耕犁鏵開始作業(yè)到犁鏵進入指定耕深過程中輪齒嚙合沖擊隨著耕深增加而變大,犁耕作業(yè)中加速換段時行星排也具有很大沖擊;播種工況下行星排在發(fā)動機變速和加速換段瞬間均具有很大沖