本科生毕业论文（设计）
题 目:
姓 名: 学 院: 专 业: 班 级: 学 号: 指导教师:液压机械无级变速器传动系统
设计与仿真研究
孙东磊
工学院
机械设计制造及其自动化
机制 104 班
33110404
肖茂华 职称:
讲师
2014 年 5 月 1 日 南京农业大学教务处制
目录
摘要……………………………………………………………………………………1 关键词…………………………………………………………………………………1 Abstract………………………………………………………………………………1 Key words ……………………………………………………………………………1 1 绪论…………………………………………………………………………………2 1.1 论文研究背景和意义……………………………………………………………2 1.1.1 无级变速器分类………………………………………………………………3 1.2 国内外研究现状…………………………………………………………………4 1.2.1 国外研究现状…………………………………………………………………4 1.2.2 国内研究现状…………………………………………………………………5 1.3 本文所研究的主要目标和内容…………………………………………………5 2 液压机械传动系统理论研究………………………………………………………6 2.1 液压机械无级变速的基本原理 ………………………………………………6 2.1.1 差动变速原理 ………………………………………………………………6 2.1.2 双电机驱动有级变速 ………………………………………………………6 2.1.3 直流电机无级变速 …………………………………………………………7 2.1.4 液压马达驱动无级变速 ……………………………………………………7 2.1.5 机械液压式双流传动系统 …………………………………………………7 2.2 液压机械传动系统原理及液压系统元件的选择 ……………………………9 2.3 液压机械传动分/汇流的基本形式及特点……………………………………10 2.3.1 定轴齿轮副分/汇流特点……………………………………………………10 2.3.2 行星齿轮机构分/汇流特点…………………………………………………10 2.4 液压机械传动分/汇流的组合形式……………………………………………12 2.4.1 分速-汇矩式 ………………………………………………………………12 2.4.2 分矩-汇速式 ………………………………………………………………15 2.5 分矩-汇速式组合方案特性分析 ……………………………………………17 2.5.1 液压机械传动系统转速特性 ……………………………………………17 2.5.2 液压机械传动系统转矩特性 ………………………………………………18 2.5.3 液压功率分流比特性 ………………………………………………………19 2.5.4 液压机械传动系统效率特性 ………………………………………………20 2.6 本章小结 ………………………………………………………………………21 3 液压机械无级变速器参数确定 ………………………………………………22 3.1 液压机械无级变速器方案 …………………………………………………22 3.2 输出转速理论模型 ……………………………………………………………22 3.2.1 液压路转速理论模型………………………………………………………22 3.2.2 总输出转速理论模型 ………………………………………………………23 3.3 结构参数关系 …………………………………………………………………24 3.3.1 等比传动条件下的参数关系………………………………………………24
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1 绪论
随着社会的发展、科技的进步，世界各国都在加大对车辆传动系统的研究， 使车辆传动系统得到了较大的发展。由于工程机械的工作环境通常比较恶劣，外 界负载在不断变化，这样对传动系统的要求比较高。就目前而言，工程车辆的传 动系统主要以纯液压和液力机械传动为主。与传统的机械有级变速器相比，液压 机械无级变速器能自动适应负荷和行驶阻力的变化，实现无级变速，保证发动机 工作在最佳工作点，有利于提高车辆动力性、燃油经济性和工作效率，且操作轻 便，便于实现换档自动化，降低驾驶员劳动强度。该传动综合了液压传动和机械 传动的主要优点，兼有无级调速性能和较高的传动效率，因此在大功率拖拉机、 汽车、工程机械、坦克、电力机械等许多领域有着良好的应用前景。
3.3.2 各段相连条件下的参数关系 ………………………………………………25 3.4 结构参数确定 …………………………………………………………………25 3.4.1 总传动比的确定 ……………………………………………………………25 3.4.2 等比式传动公比的确定 ……………………………………………………26 3.4.3 汇流行星排特性参数的确定 ………………………………………………26 3.4.4 液压系统元件功率的确定 …………………………………………………27 3.4.5 最小传动比条件下的参数确定 ……………………………………………28 3.5 传动系统参数确定……………………………………………………………29 3.5.1 各轴转矩的设计…………………………………………………………30 3.5.2 齿轮转矩确定…………………………………………………………32 3.5.3 齿轮规格设计…………………………………………………………32 3.6 无级变速器特性…………………………………………………………43 3.7 本章小结 ……………………………………………………………………44 4 绘图介绍…………………………………………………………………………45 4.1 具有代表性齿轮的二维工程图………………………………………………45 4.1 液压机械无极变速器内部结构三维图………………………………………47 5 结论与展望………………………………………………………………………48 5.1 主要成果………………………………………………………………………48 5.2 存在的不足……………………………………………………………………49 致谢………………………………………………………………………………50 参考文献……………………………………………………………………………51
1.1 论文研究背景和意义
工程车辆如拖拉机、挖掘机、推土机等广泛应用在社会建设的各个领域，尤 其在建筑、土木、桥梁等行业发挥着重要的作用。在提高作业效率和质量、减轻 劳动强度、降低工程成本等方面都发挥着不可替代作用。同时也可知工程车辆的 工作环境通常比较恶劣，外界负载变化较大，其发动机功率往往不能充分发挥(不 能工作在最佳节能点或最佳动力点)，效率低，造成了能源的浪费。此时，如何 提高工程车辆的高效性、动力性、节能性等就显得非常重要。传动系统是任何一 台完整工程车辆所必须的也是主要的组成部分。传动系统的各种性能直接影响着 整车的动力性、经济性等诸多方面。因此，怎样设计出一个合理的，高效的传动 系统对整个车辆的性能及工作效率有着重要的意义，也具有重要的社会价值。
随着社会的发展、科技的进步，世界各国都在加大对车辆传动系统的研究， 使车辆传动系统得到了较大的发展。由于工程机械的工作环境通常比较恶劣，外 界负载在不断变化，这样对传动系统的要求比较高。就目前而言，工程车辆的传 动系统主要以纯液压和液力机械传动为主。液压传动可以提供比较稳定的最佳速 度，同时可以对其进行准确控制和随意无级变速，但是随着外界负载的不断变化， 尤其是在负载比较大的情况下，使得液压系统泄漏严重，从而导致纯液压传动的 效率低下。
工程车辆为了不断提升对外界负载频繁变化的适应能力，使得很多工程车辆 的传动系统采用液力机械传动，但是液力机械传动的效率仍然比较低，特别是在 瞬间大负载使得传动系统不得不输出大转矩的情况下，其传动效率反而大幅度降 低，更严重的有效率降低为零的情况，此过程造成了能源的严重浪费。其中损失 的能源转化为热能使液压油温度不断升高，从而导致传动系统零部件工作环境恶
Design and simulation of
Hydro—mechanical continuously variable transmission
33110404: Sun Donglei Tutor: Xiao Maohua
Abstract：HMCVT is combined properly by hydraulic and mechanical transmission, which is composed of a hydraulic control mechanism and a mechanical transmission mechanism and divided, convergence mechanism and a new transmission hydraulic power flow and the power flow parallel machine，which realizes the transmission efficiency through mechanical transmission, continuously variable transmission is realized through the hydraulic transmission and mechanical transmission combination and has characteristics with variable speed of hydraulic transmission and high efficiency of mechanical transmission. The adoption of the device can greatly improve vehicle’s power、economy and the level of automation. This paper introduces the classification of CVT，principle and various characteristics、research status at home and abroad of HMCVT. And analyzed the structure features、 principle and various characteristics ， which provided the theoretical support for designing this system. Key words: Hydraulic mechanical transmission；Continuously variable transmission；Simulation