畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ）任 務(wù) 書（指導(dǎo)教師填表）填表時間：年 3 月 16 日學(xué)生姓名 課題類型 工程設(shè)計設(shè)計（論文）題目 履帶拖拉機無級變速器設(shè)計（操縱機構(gòu)設(shè)計）主要研究內(nèi)容設(shè)計履帶拖拉機無級變速器，作業(yè)速度范圍為：前進擋3～20km/h，倒車擋2～6km/h。變速方式：液壓機械雙功率流傳動發(fā)動機額定功率：N e＝106kW，發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速：n e=2300r/min。設(shè)計電控液壓式無級變速操縱系統(tǒng)，實現(xiàn)該拖拉機變速器的自動變速。主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))對變速器的各擋傳動比、換檔規(guī)律進行計算；設(shè)計自動變速電液控制系統(tǒng)原理圖和裝配圖；繪制總量不低于AO號的圖紙3張，其中計算機圖紙2張；不低于12000字的論文說明書，10000外文字符資料翻譯。進行步驟：①課題調(diào)研，查閱文獻資料，明確任務(wù)；②方案設(shè)計；③總圖設(shè)計；④撰寫論文：③畢業(yè)論文答辯。進度計劃①調(diào)查研究，熟悉設(shè)計內(nèi)容，收集文獻資料，時間占20％～25％（約2.0～3周）；②設(shè)計任務(wù)分析與實施方案的確定，寫出開題報告；時間占3％～5％（約1周）；③實施設(shè)計、計算、繪圖，論文起草時間占45％～50％（約6周）；④整理論文，時間占5％～8％（約1.5周）；⑤畢業(yè)論文答辯，時間占 3％～5％（約 1.5 周）。主要參考文獻①拖拉機底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計圖冊；②機械設(shè)計手冊；③拖拉機設(shè)計；④拖拉機理論；⑤拖拉機設(shè)計手冊。⑥東方紅 1302R／1302RA 拖拉機設(shè)計、使用說明書⑦工程機械底盤設(shè)計,⑧車輛傳動系統(tǒng)分析。研究所（教研室）主任簽字： 年 3 月 16 日1關(guān)于輸入式液壓機械無級變速器的基本研究摘要在本篇論文里，主要是比較輸入式液壓機械無級變速器和輸出式液壓機械無級變器的差別。由于單級液壓機械無級變速器在車輛中的應(yīng)用，對輸入式液壓機械無級變速器的研究較多。顯而易見，輸入式液壓機械無級變速器的動作和控制方案被研究并應(yīng)用與 100kw 級別的交通車輛上。關(guān)鍵詞：行星齒輪機構(gòu)，輸入分流，參考速比。1． 概述被叫做 HST 的傳統(tǒng)液壓變速器沒有齒輪，它把發(fā)動機的能量轉(zhuǎn)變成液壓能來驅(qū)動機器。HST 被廣泛的應(yīng)用與機械中，因為它有好的變速性。但是，傳統(tǒng)液壓變速器 HST 有以下缺點：低的傳遞效率，窄的速度段和小的速比變化。 HMT(液壓機械無級變速器)是 HST 和行星齒輪的組合體，行星齒輪通過分引擎的功率,很好的解決了這個問題。2HMT 通過行星齒輪機構(gòu)，根據(jù) HST 的特性，可以很容易得到兩個速度段，并且傳遞效率高。另外，HMT 的齒輪傳動比范圍比 HST 大。但是，僅設(shè)計 HMT 的參數(shù)時不夠的。因為實際的實驗結(jié)果非常難于得到，以至于研究的目的是首先講述傳遞的實際情況和運動控制方案。2.液壓機械無級變速器HMT 有兩部分組成，一個是傳遞發(fā)動機動力的行星齒輪機構(gòu)，另一部分是轉(zhuǎn)變引擎動力為液壓能的 HST。HMT 的基本單位是單級的行星齒輪結(jié)構(gòu)。功率分流有兩種方式，分別是：輸入分流式液壓機械無級變速器和輸出分流液壓機械無級變速器。輸入分流式液壓機械無級變速器是液壓功率和被控速比的輸出軸的組合體。輸出分流式液壓機械無級變速器是液壓泵和被控速比的輸入軸的組合體。一般來說，它們是一樣的機器，只是分流形式?jīng)Q定這根軸是輸出還是輸入。2.1 行星齒輪機構(gòu)行星齒輪機構(gòu)由行星輪，齒圈及兩個或兩個以上的行星架組成。一般選擇兩個輸入就有一個輸出，例如：太陽輪，齒圈輸入，那么行星架就輸出。行星齒輪機構(gòu)通過改變其一部分的速度，可以用來調(diào)速。在 HMT 中，輸入或輸出總有一個被限制。不同的齒輪被用來分流或組合輸出或輸入。不同齒輪的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩關(guān)系如下：= + cn)1(??r3（1）= str（2）= stct??1（3）= rsZ（4）：齒圈轉(zhuǎn)速sn：行星架轉(zhuǎn)速c：太陽輪的轉(zhuǎn)矩st： 齒圈的轉(zhuǎn)矩r： 行星架的轉(zhuǎn)矩ct3：太陽輪齒數(shù)sZ： 齒圈的齒數(shù)r一般的速比圖表是一個平衡圖。水平線 X 軸是行星齒輪中心距的比值，垂線 Y 軸是轉(zhuǎn)速。每個齒輪的轉(zhuǎn)速是線性的。利用這個圖表，設(shè)計 HMT 會變得直觀和容易，無論是如何確定輸入，輸出及液壓功率是驅(qū)動行星齒輪機構(gòu)中的太陽輪，齒圈，還是行星架?這樣，可以有六種功率傳遞方式。通過組合的方法，HMT 甚至有十二種驅(qū)動方式。3. HMT 的基本特性3.1HMT 的優(yōu)點HMT 擁有行星系和 HST 的優(yōu)點，所以 HMT 在多方面都比 HST 有優(yōu)勢，如下：1） 可以變化的傳動比；2） 傳動比變化范圍較 HST 寬；3） 傳遞效率比 HST 高；4） 機構(gòu)可以得到相應(yīng)的速度范圍。首先，根據(jù)速比圖表，考慮 HMT 的連續(xù)變化的速比特征， HST 和 HMT 的傳動是一樣的。在圖 2 中 b 線和 c 線有同樣的輸入轉(zhuǎn)速。通過改變 HSM 輸入轉(zhuǎn)速的方法，輸出轉(zhuǎn)速也是變化4的。在 c 線和 a 線里，連續(xù)改變輸入轉(zhuǎn)速，那么輸出轉(zhuǎn)速也是連續(xù)的。通過以上分析，發(fā)動機和 HST 的轉(zhuǎn)速變化，會引起輸出轉(zhuǎn)速的變化，HMT 的變化也是這樣的。HMT 的速度段范圍比 HST 大，那是因為，行星齒輪能提供多的轉(zhuǎn)速。其次，從傳遞效率的角度考慮，HMT 在這方面比 HST 更具優(yōu)勢。HST 將發(fā)動機的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗埽缓笤俎D(zhuǎn)化為機械能。特別在馬達壓力低及發(fā)動機轉(zhuǎn)速低時，能量消耗較大，效率低。但是在 HMT 里，只有一部分機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，因此其總的傳動效率?HST 要高?？紤]機構(gòu)傳動方式的話，盡可能從 12 種方法中選擇。在 HMT 中符合高效率的被稱為參考速比。問題是如何選擇速比，這個問題稍后再做討論。HMT 通過簡單操作在低的速度下具有 HST 的優(yōu)點：大轉(zhuǎn)矩。3.2 分流形式的特點 假如機構(gòu)和液壓傳動效率為 100%，為了比較輸入分流式 HMT 和輸出分流式 HMT。假設(shè)每種形式的能量、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速是已知的。輸入分流 HMT 可通過以下幾個方面分析的：：輸入功率IP：液壓功率N：輸入轉(zhuǎn)矩iT：泵的轉(zhuǎn)矩p?：發(fā)動機轉(zhuǎn)矩：輸入速度iN：輸出速度O：泵的速度p：發(fā)動機轉(zhuǎn)速mNA： 泵齒輪的轉(zhuǎn)速B： 發(fā)動機軸轉(zhuǎn)速： 速比e：參考速比f1輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速之比為 e，當(dāng)，泵的轉(zhuǎn)速為零時特殊速比被稱為參考速比 。ref處于參考速比時，泵的轉(zhuǎn)速為零時，能量只能通過機械傳遞，這時，效率最高。但這也是輸入分流和輸出分流 HMT 效率下落點。通過行星齒輪機構(gòu)的特點有： ???1ref5（5）- ?iNe0refirn?（6）= （ -e） ?irnref（7）irTt???1（8）所以液壓功率 為，由（5）—（8）hp= rhntp?irefNT?（9）這樣每個輸入對應(yīng)一個輸出：refiriHNTntp??1（10）??????refiphiA（11）（12）????????eBNTrfihim0（13）1referipAn（14）BNiim?0輸入分流式的 HMT 也可以用上面的公式表示其特點，當(dāng)然輸出分流式的 HMT 也可以用這些公式表示。這些特征曲線可以在圖 3 中表示，圖中，參考速比和以前的意義一樣。不同分流形式的 HMT 在圖三中做了比較。許多重要的點是液壓功率速比點，也就是分給HST 的能量，輸入分流式 HMT 液壓功率分流比是線性的，但是，輸出分流式 HMT 液壓功率分流比是雙曲線。當(dāng) HST 的泵或馬達速度是零時，兩種形式的 HMT 的液壓功率分流比變成為相對速比，直線相交。能量比值發(fā)生變化。63.3.輸入分流式 HMT 的功率流在圖 4 中展示了不同速比條件下，輸入分流式 HMT 的功率流。首先，當(dāng)速比是正的，也就是說速比比值比 3 小，發(fā)動機轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩都在正得范圍內(nèi)，在這個范圍里，發(fā)動機功率被分為液壓功率和機械功率。在液壓功率為零時，或者是接近相對速比時，HST 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩值為零。所有的能量通過機械傳遞，在這一點上，HMT 的效率最高。當(dāng)液壓功率分流比是負(fù)的，也就是說速比比值 3 大，發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩為負(fù)，發(fā)動機被輸出軸驅(qū)動，這種內(nèi)在的功率流被叫作功率循環(huán)。功率循環(huán)是有害的，因為引擎的能量在內(nèi)部被消耗了。能量的傳遞效率較高是在液壓功率是正的或者泵的轉(zhuǎn)速接近相對速比的時刻。4.輸入分流式 HMT 的設(shè)計迄今，許多形式的 HMT 被設(shè)計了出來。但是，對于高速行駛的車輛來說，多級輸出式HMT 是個好的選擇，因為它的效率較高。通過選擇多級段的速度點，最典型輸出式 HMT 的運用是用在重型汽車或大功率拖拉機。輸入分流式 HMT 也被交通車輛采用，一般來說，這種形式的 HMT 在高速段易產(chǎn)生功率循環(huán)，因此適合于低速機械。7假如首要的設(shè)計目的時為了獲得較高效率的話，那么多段輸入式 HMT 是個不錯的選擇。雖然它的構(gòu)造比較復(fù)雜。假如設(shè)計的目的是為了經(jīng)濟實惠，單極輸入式 HMT 就能滿足要求了。雖然這個變速箱比多段輸入式 HMT 的效率低，但是和 HST 驅(qū)動來說，在應(yīng)用中其總的效率還時比較高的。因此，對于自重為 2 噸，功率為 100kw，最大車速達 100 的車輛來說，單級 HMT 很hkm少采用。4.1HMT 型式的選擇為了在 100 獲得較高的效率，速度段點的選擇在設(shè)計中要不斷的調(diào)整。從這一點出發(fā)，hkm我們選擇了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的 HMT，以至于速度段存在相對速比點。輸入軸和輸出軸分別連接行星架和太陽輪，HST 的泵則連接在齒圈上。4.2 設(shè)計在考慮機器規(guī)格的情況下，參考速比點選 3。設(shè)計的首要任務(wù)是如何給出自由度和限制的自由度。在實際行星齒輪機構(gòu)時，至少一部分被固定和給定一定的間隙。太陽輪和輸出軸間隙必須確定。排量為 55cc/rev 變量泵的軸通過花鍵連接變速箱。圖 5 所示為一完整的 MHT 系統(tǒng)。5.結(jié)論MHT 的基本特點已經(jīng)被分析了，輸入式 MHT 也被設(shè)計和構(gòu)造?？紤]控制方案時，假設(shè)研究結(jié)果已經(jīng)知道，通過實驗，當(dāng)速比在 0-2.9 內(nèi)時，平穩(wěn)性也可以得到保障。目前，車輛的速8度控制方案是追蹤式的，如自動控制或速度傳感器。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）題目：履帶拖拉機無級變速器設(shè)計（操縱機構(gòu)設(shè)計）姓 名: 院 系: 專 業(yè): 指導(dǎo)教師: 摘要拖拉機工作條件復(fù)雜，外界負(fù)荷復(fù)雜多變，要求發(fā)動機或變速器能適時的改 變轉(zhuǎn)矩的大小或轉(zhuǎn)速，以保證拖拉機的動力性和經(jīng)濟性。傳統(tǒng)變速箱雖能通過換擋達到一定的要求，但其檔位有限，無法實現(xiàn)無級變速。液壓機械無級變速器（ HMCVT）是一種液壓功率流與機械功率流并聯(lián)的新型轉(zhuǎn)動裝置，液壓機械無級變速器是綜合了機械傳動高效率和液壓傳動無級變速兩方面優(yōu)點的新型傳動機構(gòu)。液壓機械無級傳動是一種多功率流傳動系統(tǒng)，它將功率分為液壓和機械兩路傳遞即功率分流，分流機構(gòu)分流后液壓馬達在正向和反向最大速度之間來回?zé)o級變速。其每一個行程和行星齒輪機構(gòu)的一種工況相配合，最后，兩路匯合成由若干無級調(diào)速段相銜接并組逐段升高的全程無級輸出速度。液壓元件只負(fù)擔(dān)最大功率的一部分，其他功率都由機械路傳遞。這相當(dāng)于將液壓無級變速功率擴大，傳動總效率相對于液壓傳動也顯著提高，和液力機械傳動相比，裝載量最大可提高 30%，燃油經(jīng)濟性最大可提高 25%。其特點是通過機械傳動實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)遞，通過液壓機械相結(jié)合實現(xiàn)無級變速。目前，國外先進的拖拉機，工程車輛已經(jīng)采用液壓無級變速器。馬達的最高轉(zhuǎn)速對應(yīng)著該段的末速度，當(dāng)這段的末速度等于后一段的初速度及后一段初速度對應(yīng)馬達最高轉(zhuǎn)速位置。此液壓機械無級變速器必須與發(fā)動機合理匹配才能發(fā)揮其優(yōu)勢。匹配的關(guān)鍵是根據(jù)各種路況和發(fā)動機特性調(diào)節(jié)變速器的傳動比，使發(fā)動機工作在最佳狀態(tài)。 我國是一個人均能源，資源貧乏的發(fā)展中國家，提高燃油的經(jīng)濟性尤為重要。目前，我國在這方面的研究處于理論研究階段。關(guān)鍵詞：功率分流，匹配,燃油的經(jīng)濟性。ABSTRACTTractor working conditions complicated complex and ever-changing external load. Engine request or timely transmission of torque to change the size or speed to ensure that the tractor power and economy. Although traditional gearbox through shifting to reach a certain standard, but its gear is limited and they can not achieve CVT.Hydraulic machinery CVT (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. This hydraulic mechanical CVT engine with a reasonable match to play to their strengths. 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.China is a per capita energy and resource-poor developing countries, to increase fuel economy is particularly important. Currently, our research in this area in theoretical research stage.KEY WORD : power streaming CVT, matching ,fuel economy.目 錄第一章 緒論. 1第二章 液壓機械無級變速器傳遞方案的確定.2§2.1 液壓機械無級傳動的原理及特點2§2.1.1 液壓傳動原理2§2.1.2 液壓傳動特點3§2.2 液壓機械無級變速器傳遞方案的選擇3第三章 液壓泵－液壓馬達調(diào)速油路的設(shè)計6§3.1 變量泵與定量馬達排量的確定 .6§3.1.1 變量馬達—定量泵所組成的油路6§3.1.2 補油泵的選擇 .8§3.1.3 液壓油及油管的選擇9§3.2 液壓油路壓力損失的確定 9§3.2.1 液壓油流動狀態(tài)的確定 9§3.2.2 油路沿途壓力損失的計算 9§3.2.3 局部壓力損失10§3.3 油箱尺寸的確定 10§3.4 液壓元件的選擇.11第四章 液壓機械無級變速器液壓控制油路設(shè)計13§4.1 油路設(shè)計.13§4.1.1 冷卻與潤滑油路.13§4.1.2 液壓元件的選擇14§4.2 液壓機械無級變速控制原理.14§4.2.1 經(jīng)濟性換擋. .15§4.2.2 動力性換擋 17第五章 結(jié)論.21參考文獻.22致謝.24 1履帶拖拉機無級變速器設(shè)計（操縱機構(gòu)設(shè)計）摘 要拖拉機工作條件復(fù)雜，外界負(fù)荷復(fù)雜多變，要求發(fā)動機或變速器能適時的改變轉(zhuǎn)矩的大小或轉(zhuǎn)速，以保證拖拉機的動力性和經(jīng)濟性。傳統(tǒng)變速箱雖能通過換擋達到一定的要求，但其檔位有限，無法實現(xiàn)無級變速。液壓機械無級變速器是一種液壓功率流與機械功率流并聯(lián)的新型轉(zhuǎn)動裝置，液壓機械無級變速器是綜合了機械傳動高效率和液壓傳動無級變速兩方面優(yōu)點的新型傳動機構(gòu)。液壓機械無級傳動是一種多功率流傳動系統(tǒng)，它將功率分為液壓和機械兩路傳遞即功率分流，分流機構(gòu)分流后液壓馬達在正向和反向最大速度之間來回?zé)o級變速。其每一個行程和行星齒輪機構(gòu)的一種工況相配合，最后，兩路匯合成由若干無級調(diào)速段相銜接并組逐段升高的全程無級輸出速度。液壓元件只負(fù)擔(dān)最大功率的一部分，其他功率都由機械路傳遞。這相當(dāng)于將液壓無級變速功率擴大，傳動總效率相對于液壓傳動也顯著提高，和液力機械傳動相比，裝載量最大可提高 30%，燃油經(jīng)濟性最大可提高 25%。其特點是通過機械傳動實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)遞，通過液壓機械相結(jié)合實現(xiàn)無級變速。目前，國外先進的拖拉機，工程車輛已經(jīng)采用液壓無級變速器。馬達的最高轉(zhuǎn)速對應(yīng)著該段的末速度，當(dāng)這段的末速度等于后一段的初速度及后一段初速度對應(yīng)馬達最高轉(zhuǎn)速位置。此液壓機械無級變速器必須與發(fā)動機合理匹配才能發(fā)揮其優(yōu)勢。匹配的關(guān)鍵是根據(jù)各種路況和發(fā)動機特性調(diào)節(jié)變速器的傳動比，使發(fā)動機工作在最佳狀態(tài)。 關(guān)鍵詞：拖拉機，無級變速器，操縱機構(gòu)2DESIGN OF TRACKED TRACTOR VARIABLE CONTINOUSLY TRANSMISSION（CONTROL MECHANISM）ABSTRACTThe 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 3目 錄第一章 緒論. 1第二章 液壓機械無級變速器傳遞方案的確定.2§2.1 液壓機械無級傳動的原理及特點2§2.1.1 液壓傳動原理2§2.1.2 液壓傳動特點3§2.2 液壓機械無級變速器傳遞方案的選擇3第三章 液壓泵－液壓馬達調(diào)速油路的設(shè)計6§3.1 變量泵與定量馬達排量的確定 .6§3.1.1 變量馬達—定量泵所組成的油路.6§3.1.2 補油泵的選擇 .8§3.1.3 液壓油及油管的選擇9§3.2 液壓油路壓力損失的確定 9§3.2.1 液壓油流動狀態(tài)的確定 9§3.2.2 油路沿途壓力損失的計算 9§3.2.3 局部壓力損失10§3.3 油箱尺寸的確定 10§3.4 液壓元件的選擇11第四章 液壓機械無級變速器液壓控制油路設(shè)計.13§4.1 油路設(shè)計.13§4.1.1 冷卻與潤滑油路.13§4.1.2 液壓元件的選擇.14§4.2 液壓機械無級變速控制原理.14§4.2.1 經(jīng)濟性換擋. .15§4.2.2 動力性換擋 17第五章 結(jié)論21參考文獻.22致謝 2445第一章 緒論拖拉機工作條件復(fù)雜，外界負(fù)荷復(fù)雜多變，要求發(fā)動機或變速器能適時的改 變轉(zhuǎn)矩的大小或轉(zhuǎn)速，以保證拖拉機的動力性和經(jīng)濟性。傳統(tǒng)變速箱雖能通過換擋達到一定的要求，但其擋位有限，無法實現(xiàn)無級變速。液壓機械無級變速器（ HMCVT）是一種液壓功率流與機械功率流并聯(lián)的新型轉(zhuǎn)動裝置，液壓機械無級變速器是綜合了機械傳動高效率和液壓傳動無級變速兩方面優(yōu)點的新型傳動機構(gòu)。液壓機械無級傳動是一種多流傳動系統(tǒng)，它將功率分為液壓功率和機械功率兩路傳遞，分流機構(gòu)分流后液壓馬達在正向和反向最大速度之間來回?zé)o級變速。其每一個行程和行星齒輪機構(gòu)的一種工況相配合，最后兩路匯合成由若干無級調(diào)速段相銜接并組逐段升高的全程無級輸出速度。液壓元件只負(fù)擔(dān)最大功率的一部分，其他功率都由機械路傳遞。這相當(dāng)于將液壓無級變速功率擴大，傳動總效率相對于液壓傳動也顯著提高，和液力機械傳動相比，裝載量最大可提高 30%，燃油經(jīng)濟性最大可提高 25%。其特點是通過機械傳動實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)遞，通過液壓機械相結(jié)合實現(xiàn)無級變速。目前，國外先進的拖拉機，工程車輛已經(jīng)采用液壓無級變速器。如，日本小松公司開發(fā)的液壓機械無級傳動運用到推土機上，和傳統(tǒng)的液壓推土機相比，其裝載量可提高 30%，燃油經(jīng)濟性提高 25%。我國是一個人均能源，資源貧乏的發(fā)展中國家，提高燃油的經(jīng)濟性尤為重要。目前，我國在這方面的研究處于理論研究階段。為了研究的方便，現(xiàn)以東方紅 1302 拖拉機為原形設(shè)計無級變速器，建立其速比與變量泵定量馬達排量比，液壓功率分流比的關(guān)系式，并繪制特性曲線。結(jié)果表明，變量泵和定量馬達所分功率越少，則液壓機械無級變速器效率越高。液壓機械無級變速器具有可控的無級調(diào)速和高效率特性。6第二章 液壓機械無級變速器傳遞方案的確定§2.1 液壓機械無級傳動的原理及特點§2.1.1 液壓傳動原理液壓機械無級變速器大都用到了行星齒輪機構(gòu)，這與行星齒輪機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞功率大的特點是分不開的。行星齒輪機構(gòu)由行星輪，齒圈及兩個或兩個以上的行星架組成。一般選擇兩個輸入就有一個輸出，例如：太陽輪，齒圈輸入，那么行星架就輸出。行星齒輪機構(gòu)通過改變其一部分的速度，可以用來調(diào)速。如圖所示，行星齒輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩，有如下關(guān)系：2—1 調(diào)速油路簡圖在 HMT 中，輸入或輸出總有一個被限制。不同的齒輪被用來分流或組合7輸出或輸入。不同齒輪的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩關(guān)系如下：= + （2-1）cn)1(??r3= （2-2st）= （2-3stct??1）= （2-4）rsZ式中： 為齒圈轉(zhuǎn)速，r/min ； 為星架轉(zhuǎn)速，r/min； 為陽輪的轉(zhuǎn)矩，sncnstN.m； 為齒圈的轉(zhuǎn)矩，N.m； 為行星架的轉(zhuǎn)矩，N.m； 為太陽輪齒數(shù)；rt ct sZ為齒圈的齒數(shù)。rZ簡化上面式子得：+ =（ ） （2-1N3K?1?2N5）： ： = ：- ： ； （2-1M23??K6）式子中： ； 為太陽輪齒數(shù)； 為齒圈的齒數(shù)； 為太陽輪轉(zhuǎn)矩，5Zr?srZ1MN.m； 為行星架轉(zhuǎn)矩，N.m； 為齒圈轉(zhuǎn)矩，N.m；2 3M由（2-6）可知太陽輪上的轉(zhuǎn)矩較小，容易改變其轉(zhuǎn)速。本方案采用改變太陽輪轉(zhuǎn)速來達到調(diào)速目的?！?.1.2 液壓傳動特點機械傳動的效率高，液壓傳動的效率低，在保證液壓調(diào)速的基礎(chǔ)上，機械傳遞功率所占總功率的比例越大，液壓機械無級變速器的總效率越 高。正因為如此，液壓機械無級變速器力爭使液壓所傳功率比例最低?！?.2 液壓機械無級變速器傳遞方案的選擇考慮到工藝的繼承性和整體的配套性，本設(shè)計保持原機型總體尺寸和結(jié)構(gòu)8參數(shù)不變，只改變變速器部分。拖拉機的中央的最終傳動比為 21.315，驅(qū)動輪的半徑 r=0.346，發(fā)動機的額定轉(zhuǎn)速 n=2300r/min。本設(shè)計所采取的總體方案圖 2-2：（其中 =0.5909, =0.5971）1i32i2—2 調(diào)速油路簡圖離合器的結(jié)合狀態(tài)如表 2-3 所示：段（擋）位 c12c34c56c7HM+ – + – + – –1+ – – + + – –2– + – + + – –3+ – + – – + –2+ – – + – + –前進 4HM– + – + – + –91HM+ – + – – – ++ – + – – – +倒車 2– + – + – – +2—3 離合器結(jié)合簡圖液壓機械無級變速通過調(diào)節(jié)液壓元件的相對排量來實現(xiàn)無級變速的。各段速比與 e 的關(guān)系圖如 2-4：2—4 轉(zhuǎn)速—e 關(guān)系圖(前進)下面計算液壓功率分流比：（1）當(dāng)，齒圈為功率輸出時，液壓功率分流比: = （2-?eik??32)1(7）（2）當(dāng)，齒圈為功率輸入時，液壓功率分流比 := （2-?eik??328）經(jīng)計算，液壓功率分流比與轉(zhuǎn)速關(guān)系圖如下：（ 其中， =39.364% max?）10ibp2—5 液壓功率分流比—傳動比關(guān)系圖(前進)第三章 液壓調(diào)速油路的設(shè)計液壓傳動系統(tǒng)通常有三種類型：定量泵-定量馬達，變量泵定-量馬達，變量泵-變量馬達。定量泵-定量馬達采用溢流調(diào)速，液壓損失大且不易控制，但其結(jié)構(gòu)簡單。變量泵-定量馬達傳動形式采用容積調(diào)速，液壓損失小，可以實現(xiàn)自動控制。變量泵-變量馬達采用容積調(diào)速，調(diào)速范圍寬，從而可用簡單的差動輪系結(jié)構(gòu)及較少的調(diào)速段寬范圍實現(xiàn)較寬范圍的無級變速?？紤]到液壓元件的成本，本設(shè)計采用變量泵-定量馬達構(gòu)成液壓傳動系統(tǒng)?！?.1 變量泵與定量馬達排量的確定§3.1.1 變量泵——定量馬達所組成的油路油路簡圖如 3-1 所示：113—1 變量泵-定量馬達的油路簡圖純液壓傳動效率較低，從提高效率的方面講，動力傳遞中不應(yīng)出現(xiàn)純液壓傳遞功率的情況，這樣只有機械或液壓機械共同傳遞動力兩種方式。有行星齒輪機構(gòu)的傳遞特點可知：純機械傳遞動力時，太陽輪上的轉(zhuǎn)矩最大。此時：發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)矩： nPM??950（2-9）式中： M 為轉(zhuǎn)矩，N. m；P 為功率，KW； 為轉(zhuǎn)速，r/min 。其中 ： P=106；n=2300。所以： M=9550 106／2300=440發(fā)動機將轉(zhuǎn)矩傳遞給齒圈，則 =440；= （2-1MK310） 令 K=3； 則 = ；140有圖可知，馬達輸出轉(zhuǎn)矩： = ；,32i=0.5971；32i所以： =,M5971.03412= 223.3；有公式 ： △ = (2-11)P?V2?M式中：△ 為壓差， MP ； V 為排量， ； 為轉(zhuǎn)矩， N. m ；rcm3令： △ =40MPa ； =223.3； 則 = ／△2?P=2 223.3/40?=35.1 所以，選擇 042 系列的變量馬達定量泵.變量泵變量泵的型號為：042 帶附件，排量控制 MA 及壓力限制器。參數(shù)： 額定轉(zhuǎn)速為 4200 ，排量 42 。minrrc3生產(chǎn)廠家：薩澳-丹佛斯。定量馬達定量馬達的型號為：042 ， 參數(shù)：額定轉(zhuǎn)速為 4200 ，排量 42 inrrc3生產(chǎn)廠家：薩澳-丹佛斯?，F(xiàn)確定油路的壓力范圍：有公式 △ = P?V2?M所以 △ == 423.=35.1液壓油路傳遞功率最大是，油路的壓力最小，此時機械轉(zhuǎn)遞的轉(zhuǎn)矩為：3M?????8.6%3.9101max?????則太陽輪上的轉(zhuǎn)矩為：=1k3= 8.26=88.9 馬達上的轉(zhuǎn)矩為： = = =148.9,M321i5971.0此時油路壓力差為：△ =PVM??13= 429.182??=22.3§3.1.2 補油泵的選擇A 確定補油泵的流量 pQ= （2-p7538?framesizFn12）由參考文獻【10】取 =5 =n42=10.6 inlB 確定馬達補油量 mQ= （2-7538?framesizF13）由參考文獻【11】取 =4 =m42=8.5 inl所以總的補油量 為: = + （2-tQtmp13）=10.6+8.5=19.1 inl由參考文獻【10】取的補油泵為: 額定轉(zhuǎn)速為 4200 ，排量 8 minr。rcm3補油泵由參考文獻【10】選取的補油泵功率為：1.75kw 。補油泵帶過濾器，排量控制 MA,及壓力限制器?！?.1.3 液壓油及油管的選擇根據(jù)液壓油路的工作壓力及液壓馬達和液壓泵的工作溫度，選擇的液壓油為：14L-AN 46 。其運動黏度為： =0.45 。?scm2采用油管的參數(shù)單為：外徑 D=19 的管路。另一油管的尺寸為：外徑 D=12 的管路。§3.2 液壓油路壓力損失的確定§3.2.1 液壓油流動狀態(tài)的確定油路的雷諾系數(shù) = （2—eR?dV?14）= d6.2739.1= 45.0?41=490120 ，則不變檔位。使 e 為 0。rNK.有：F= , 1.20 時， V 0.848 —1.139？ vpRF??是，不變擋位。假如 1.20，調(diào)節(jié) e 使 V 升高。R2. F= , 1.15 時， V 1.139 —1.662？ vpRF??是：則掛二擋位。假如 1.15，調(diào)節(jié) e 使 V 升高。R3. F= , 1.1 時，V 1.662 —2.747？ vpRF??是：則掛三擋位。假如 1.1 ，調(diào)節(jié) e 使 V 升高。R234. F= , 1.05 時 , V 2.747 —5.555 ？vpRF??sm/s/是： 則掛四擋位， 。rsFPV?假如 1.05，調(diào)節(jié) e 使 V 升高。RFB. 當(dāng)車速 V 0.848 時，測車的行駛阻力 及車速 。?sm/ ?1. 假如 120 ，則不變檔位。使 e 為 0。rFNK.F= , 1.20 時，V 0.848 —1.139？ vpR??是，不變擋位。假如 1.20，調(diào)節(jié) e 使 V 升高。R2. F= , 1.15 時， V 1.139 —1.662？ vpRF??是：則掛二擋位。假如 1.15，調(diào)節(jié) e 使 V 升高。R3. F= , 1.1 時，V 1.662 —2.747？ vpRF??是：則掛三擋位。假如 1.1 ，調(diào)節(jié) e 使 V 升高。RF4. F= , 1.05 時 , V 2.747 —5.555 ？vpRF??sm/s/是： 則掛四擋位， 。rsFPV?假如 1.05，調(diào)節(jié) e 使 V 升高。R上述兩種換檔的邏輯簡圖 4-2：25否 掛 一 擋 使 為 0是是是調(diào) 節(jié) 使 升 高 調(diào) 節(jié) 使 升 高否是 是 是 是一 擋四 擋 三 擋 二 擋否否調(diào) 節(jié) 使 升 高調(diào) 節(jié) 使 升 高是 二 擋三 擋四 擋 一 擋是是是是不 變 擋 使 為 0否是調(diào) 節(jié) 使 降 低調(diào) 節(jié) 使 升 高 一 擋二 擋三 擋四 擋是 是 是 是調(diào) 節(jié) 使 升 高 調(diào) 節(jié) 使 降 低是否是是是是四 擋 三 擋 一 擋二 擋 掛 一 檔速 度 ？是是否 動 力 性 換 檔 規(guī) 律經(jīng) 濟 性 換 檔 規(guī) 律經(jīng) 濟 性 換 檔 ？開 始 否速 度 ？掛 一 檔 是 否4—2 換檔規(guī)律簡圖26第五章 結(jié)論拖拉機是一個重要的農(nóng)用機械，目前世界上其保有量是一個龐大的數(shù)據(jù)。作為飛速發(fā)展中的中國來說，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化使拖拉機的應(yīng)用日益廣泛。這對于汽車的發(fā)展不能不說是一件好事。凡事都有利弊，環(huán)境污染日益加劇的今天，人們對拖拉機有了更高的要求，力爭使它少產(chǎn)生甚至不產(chǎn)生廢氣。目前，各國都在研制環(huán)保型或超底污染型車輛，以減輕對人們居住環(huán)境的傷害。變速箱是車輛傳動系的一個重要組成部分，它對車輛的燃油經(jīng)濟性和動力性有只關(guān)重要的影響。在新技術(shù)沒有獲重大突破前，世界各大汽車制造商在對變速箱的改進上似乎沒有停止過，并制造出各種樣式是變速箱。其中，最近幾年發(fā)展最快的是無級變速箱，特別是液壓機械無級變速箱。（1）液壓機械無級變速箱是一種新型的傳動方式，主要是利用機械傳遞的高效率傳遞功率，利用液壓來調(diào)速，最終達到無級傳遞的目的。（2）液壓機械無級變速箱可以最大限度的提高燃油的利用率，提高其經(jīng)濟性，同時其動力性也比傳統(tǒng)變速箱有較大的提高。本設(shè)計所設(shè)計的液壓機械無級自動變速箱有兩種驅(qū)動形式即經(jīng)濟模式和動力模式。變速箱可以根據(jù)驅(qū)動模式以一定的換擋規(guī)律運做，滿足車輛行使經(jīng)濟性或動力性要求。并且自動換擋使駕駛員的勞動量減小，勞動強度降低，對于提高駕駛員的工作量有很好的忙助。相信，裝備自動變速箱的拖拉機會越來越多。27參考文獻[1] 徐立友,周志立，張明柱，李言．拖拉機液壓機械無級變速器的特性分析[J]．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)報，2006，5[2] 張明柱，周志立，徐立友．.農(nóng)業(yè)拖拉機用多段液壓機械無級變速器設(shè)計[J] ．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2003，19(6):118—121[3] 田全忠． 液壓機械傳動在大功率拖拉機上的應(yīng)用分析[J] ．拖拉機與農(nóng)用運輸車，2001，2：31—33[4] 郭曉林，苑士華，張銀彩，胡紀(jì)濱，楊樹軍． 等比式液壓機械無級變速器設(shè)計與仿真[J]. 機床與液壓，2006，8[5] 徐立友/,周志立，張明柱，李言．拖拉機液壓機械無級變速器設(shè)計[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2006[6] 侯國勇，苑士華．液壓機械無級變速器的速比調(diào)節(jié)規(guī)律研究[J]．工程機械,2004,(6)[7] 田全忠，陳樹聲，查正維，史金鐘．液壓機械無級變速傳動系統(tǒng)計算和分析[J] ．拖拉機與農(nóng)用運輸車，2005，6[8] 車輛傳動系統(tǒng)分析（下冊）[M][9] 雙聯(lián)齒輪泵[M][10] 軸向柱塞變量泵[M][11] 軸向柱塞馬達[M][12] 過濾器樣本 黃河液壓[M][13] 華中科技大學(xué) ，許福玲 ，陳堯明.液壓與氣壓傳動[M]，第二版 機械工業(yè)出版社，2004。 [14] 侯紅生，機械工程圖學(xué)[M].科學(xué)出版社，２００１。[15] 王昆 ，何曉柏 ，汪信遠.機械設(shè)計機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].高等教育出版社,1995。[16] 吉林工業(yè)大學(xué)，北京農(nóng)機學(xué)院，洛陽農(nóng)機學(xué)院，湖北農(nóng)機學(xué)院，鎮(zhèn)江農(nóng)機學(xué)院，河北工學(xué)院 合編. 拖拉機地盤結(jié)構(gòu)設(shè)計圖冊[M]. 機械工業(yè)出版社.1974 [17] 重型車輛自動變速技術(shù)及發(fā)展技術(shù)及發(fā)展趨勢[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2003，26（10）：10-14[18] 葛安林. 車輛自動變速理論與設(shè)計[M ]. 北京：機械工業(yè)出版社， 1993[19] 田全忠． 液壓機械傳動在大功率拖拉機上的應(yīng)用分析[J]．拖拉機與農(nóng)用運輸車，2001，2：31-33[20] 葛安林. 車輛自動變速理論與設(shè)計[M ]. 北京：機械工業(yè)出版社， 1993[21] 田全忠． 液壓機械傳動在大功率拖拉機上的應(yīng)用分析[J]．拖拉機與農(nóng)用運輸車，2001，2：31-33[22] 張月相，趙英君. 汽車自動變速器原理與檢修 [M]. 哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2005[23] 魯智雄 . 底盤構(gòu)造與車輛理論[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005 年，98-101[24] 劉小芳等.汽車工程手冊設(shè)計篇[M ].北京：人民交通出版社 .2001 年，87-8828王望予.汽車設(shè)計[M].第 4 版.北京:機械工業(yè)出版社 ，2004 年，78-114[25] 機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊[M ].3 版 .北京:機械工業(yè)出版社，2004 年[26] 李傳禹，劉力，陳東等．QC/T2-92.中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:機械工業(yè)出版社[27] 朱錫全，劉力，陳東等．QC/T6-92.中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:機械工業(yè)出版社[28] 朱錫全，劉力，陳東等．QC/T265-2004.中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社[28] 甘永力.幾何量公差與檢測[M ].第六版.上海 :上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2004年,1-27829致謝忙了三個月，畢業(yè)設(shè)計基本已經(jīng)完畢，心情也輕松很多。想想以前搞設(shè)計苦心積慮而毫無進展的日，非常感謝熱心幫助我的徐立友老師。是在他的指導(dǎo)下我的設(shè)計才有很大的進展。并且在設(shè)計的整個過程里，他為我們組提供了詳盡的參考資料，使我們的設(shè)計有依據(jù)可查，又可參考。在此，希望我能代表我們組的全體成員向盡職進責(zé)，熱心的徐老師說一聲“謝謝” 。另外，同組熱情的占國敏，李川同學(xué)也為我提供了許多有效的建議和幫助，胡昊同學(xué)也為我指出了設(shè)計的不足之處，在此一并表示衷心的感謝。即如此，由于本人學(xué)識不夠，能力有限，相信設(shè)計中有許多錯誤及不當(dāng)之處，希望大家能給小子指出，以便使我在工作中少出錯誤，少走彎路。最后，再次向立友等老師及占國敏同學(xué)表示感謝！此致敬禮2007 年 6 月 15 日