中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 倪向东南京农业大学 2013年博士导师: 朱思洪共153页

摘要 : 液压机械无级变速箱（Hydro-mechanicalContinuouslyVariableTransmission，简称HMCVT）综合了液压和机械传动的优点。该变速箱采用双功率流传动方式，发动机动力经分流装置将功率分为液压和机械双路传递，传动效率比纯液压传动高，传递功率大等特性，... 展开液压机械无级变速箱（Hydro-mechanicalContinuouslyVariableTransmission，简称HMCVT）综合了液压和机械传动的优点。该变速箱采用双功率流传动方式，发动机动力经分流装置将功率分为液压和机械双路传递，传动效率比纯液压传动高，传递功率大等特性，且该变速箱双流传动中以液体为部分传力介质，使传动系动载大为减轻，因此可以有效地提高传动部件使用寿命，这对工作条件恶劣的农业机械尤为重要。本论文研究基于国、内外液压机械无级传动不同结构方案对比分析，及行星齿轮差动轮系、定轴轮系功率流分流、汇流的特点，设计了一种具有自主知识产权的液压机械无级变速箱方案;论文仿真研究环节中，利用SimulationX软件建立了变速箱综合仿真模型，进行了液压机械无级综合传动特性仿真;并结合实验台架的搭建进行了样机的台架试验，对HMCVT综合传动特性进行了试验验证。本论文主要研究内容及成果如下: 1.基于对国、内外不同类型液压机械无级传动的方案分析，研究并设计了具有自主知识产权的双排行星齿轮汇流结构的HMCVT，并对设计的无级变速箱的传动特性、传动比分配、转矩和功率分流比特性进行理论分析，并建立了各区段下传动比分配的理论模型。 2.基于轮式拖拉机变速箱转速、转矩特性，建立了拖拉机变速箱输出转速理论模型，根据等比传动条件，确定了HMCVT各区段传动比参数，并确定了等比传动公比、汇流行星排特性参数。结合整机结构设计，研究了传动比和拖拉机行驶速度随排量比的变化关系。根据理论计算表明:拖拉机变速箱各连续区段间不仅能实现的平稳衔接，而且能满足拖拉机的各类田间作业模式下的速度及驱动力需求。 3.变速箱结构设计中，采用了一种新型便于装卸的双排行星齿轮汇流结构的传动方案;针对前、后双排行星齿轮汇流排的“前圈后架”刚性联接的回转运动及润滑状况，设计了滑动轴承支撑结构，解决了双排行星齿轮汇流机构在变速箱内部的支撑、行星齿轮的润滑及滚针轴承冷却问题。 4.基于所研究设计的液压机械无级传动方案，进行了变速箱机械功率流、液压功率流的传动线路分析，并针对各个液压机械区段进行了输出转速的速比验算，结合双功率流相连区段传动的连续性，理论验证了无级传动的变速特性。并结合变速箱的传动比匹配设计，以及拖拉机整机田间作业特性，确定了变量泵、定量马达的参数选配依据。 5.在变速箱整机综合仿真部分，建立了发动机模型、变量泵-定量马达输出转速控制模型、离合器控制模型，仿真中利用SimulationX软件构建了湿式离合器的等效模型，进行HMCVT传动特性的综合仿真，对无级传动设计特性理论进行了较深入的研究。 6.搭建了液压机械无级变速箱实验台，在实验台架上对拖拉机发动机不同输入转速下变速箱的转速特性进行了试验。验证了通过控制HMCVT换段离合器并协调控制变量泵的排量可以实现拖拉机的无级变速，试验结果与理论设计吻合;在综合仿真分析中，仿真结果与试验吻合，验证了仿真模型的正确性。 7.搭建了离合器充油动态特性试验平台，并利用LabVIEW软件开发了离合器控制油压特性测试系统。利用液压动态仿真及台架试验，综合分析了离合器主油压、变速箱负载转矩以及换段时间对换段品质的影响规律，为后续研究控制策略的优化，提高换段品质提供了理论依据。本研究针对大功率轮式拖拉机HMCVT的换段连续性以及部分动态特性，进行了理论分析、综合仿真和试验验证。研究结果表明:HMCVT同时具有机械传动效率高和液压传动平稳、换段品质高、调速方便及调速时不中断功率流等诸多优点。因此，液压机械无级变速传动是今后大功率拖拉机变速箱设计的首选方案，开发及研制液压机械无级变速箱，对促进我国拖拉机制业造技术革新意义重大。收起

关键词 : 拖拉机液压机械无级变速箱双排汇流传动特性

2. 大功率拖拉机液压机械无级变速箱控制器研制

[学位论文] 樊兵南京农业大学 2014年硕士导师: 史立新共72页

摘要 : 液压机械无级变速箱(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission，简称HMCVT)，是一种将液压无级变速和机械有级变速集成一体的传动装置，它克服了机械有级变速箱结构复杂和液压无级变速箱效率低的缺点，具有传递功率大、传动效率高等优点... 展开液压机械无级变速箱(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission，简称HMCVT)，是一种将液压无级变速和机械有级变速集成一体的传动装置，它克服了机械有级变速箱结构复杂和液压无级变速箱效率低的缺点，具有传递功率大、传动效率高等优点，因此HMCVT属于一种新型无级变速传动系统。HMCVT的控制器是研究HMCVT的功率特性、动态特性、发动机油耗最小特性以及控制策略的基础。本文在已有的大功率拖拉机液压机械无级变速箱试验台基础上，研制了HMCVT控制器，该控制器可对变量泵—定量马达系统调速控制，对湿式离合器进行换段控制，并能采集变速箱相关的特性参数。主要研究内容包括: 1.设计了控制器的总体方案。基于液压机械无级变速箱试验台，根据它的速比控制形式、传动结构形式、速度特性、转矩特性、功率特性等要求，提出了控制器总体设计方案。控制器采用一主机—两从机的方式，其中一个从机负责数据采集，另外一个负责液压系统控制;PC机作为主机，起决策作用。 2.设计了控制器硬件电路，并制作出了实物。控制器的两个从机均选用STC12C5A60S2单片机。控制器硬件包括数据采集电路、液压系统控制电路、电源和通讯电路。其中采集电路包含脉冲量采集电路、模拟量采集电路、开关量采集电路和扭矩量采集电路;液压系统控制电路包括变量泵—定量马达系统调速控制电路、湿式离合器换段控制电路。 3.设计了控制器软件。电路设计完毕后，搭建了一个可供控制理论实施的环境。主要内容有:建立了主机与从机通讯协议，通讯命令;应用VB6.0编写了主机串口数据接收程序，串口数据发送程序;应用Keil uVision4编写了从机中断接收程序、数据采集程序、变量泵—定量马达系统调速控制程序、湿式离合器换段控制程序等。 4.进行了HMCVT控制器试验。试验结果说明，本控制器基本上满足可对变速箱的相关特性参数采集、可对液压系统控制的需求。收起

关键词 : 拖拉机液压机械无级变速箱控制器机械设计

3. 拖拉机液压机械无级变速箱的特性、控制与故障诊断研究

[学位论文] 王光明南京农业大学 2014年博士导师: 朱思洪共246页

摘要 : 拖拉机作业工况复杂，需从事犁耕、播种、道路运输等多种作业形式，为了适应各种工况下的负载和行驶速度要求，拖拉机变速箱往往需要设置较多的工作档位，从而使得变速箱结构复杂，操作不便，且经济性难以保证，为了解决这一问题，最为有效的方法即实... 展开拖拉机作业工况复杂，需从事犁耕、播种、道路运输等多种作业形式，为了适应各种工况下的负载和行驶速度要求，拖拉机变速箱往往需要设置较多的工作档位，从而使得变速箱结构复杂，操作不便，且经济性难以保证，为了解决这一问题，最为有效的方法即实现拖拉机的无级调速。作为世界上首次成功应用到拖拉机上的无级传动方案，液压机械无级传动融合了机械与液压两种传动形式的优点，不仅传动效率高，而且传递功率大、抗动载冲击能力强，通过多区段设计，可实现大速比范围的变速箱无级调速。我国对该技术的研究起步较晚，加之技术封锁，我国至今未能在国产拖拉机上使用这一技术。为此，在农业部948项目“大型拖拉机全自动换档变速箱的引进与研发”资助下（项目编号：2010-218），本课题自行设计液压机械无级变速箱一台，该变速箱匹配发动机功率132.5 kW，是国内首次针对轮式拖拉机设计的液压机械无级变速箱。针对第一台试验样机，本论文对其进行了广泛的理论和试验研究，主要研究工作及取得成果如下： (1)搭建了该液压机械无级变速箱的试验台架，进行了相关设备的标定工作，同时基于单片机、Matlab GUI与Labview完成了测控系统的硬件设计及软件开发，所设计的集成控制系统可同时对变速箱与测功机等设备实现计算机的远程一体化控制。 (2)对该液压机械无级变速箱的传动特性进行了理论分析和试验研究。一方面，分析并计算了该变速箱样机的转速、转矩、泵一马达系统的压力、流量等特性，并进行了相关试验验证；另一方面，分析了该变速箱样机的功率分流特性，并建立了其传动效率的计算模型，通过试验校准，反复修正未知参数，使计算模型尽可能逼近实际系统，而后，利用校准后的计算模型对液压机械无级变速箱的效率特性场进行了仿真研究。结果表明：通过变量泵排量与段位离合器的协同控制，可实现该变速箱速比的连续调节，从而验证了设计理论的正确性；根据仿真结果，该变速箱在HM2/HM4段马达正转及HM2/HM4段马达反转时存在液压循环功率，其效率有所下降，变速箱的效率水平与发动机转矩成正比，与发动机转速成反比，其额定工况下的最高满负荷效率为81.5%，进一步研究证实，通过提高泵前齿轮副传动比，虽无法改变液压功率分流比的理论计算结果，但却增加了马达轴负载及进出口油路的压力水平，从而促使泵一马达系统的传动效率提升，加之泵轴转速降低引起泵轴和马达轴的粘性阻尼损耗减弱，进一步提高了整个变速箱的传动效率。经估算，如对变速箱齿轮传动比及其结构参数进行优化，完全可以使得该变速箱的满负荷传动效率稳定在80～90%。 (3)对该液压机械无级变速箱的动态特性进行了理论分析和试验研究。一方面，通过阶跃试验对变速箱泵一马达系统进行了辨识，据此获得了该液压子系统的动态数学模型，并将其阶次定为3阶，与理论分析相吻合；另一方面，通过充油试验、单因素换段试验、组合因素换段试验等一系列试验，得到了对换段过程影响最为重要的4个因素依次为：离合器充油流量、负载转矩、主油路供油压力、发动机转速，且各种工况下的最佳参数组合为：离合器充油流量5 L/min，主油路供油压力4 MPa。 (4)对该液压机械无级变速箱的过程控制进行了理论分析和试验研究。一方面，分别通过点位控制、继电式神经PID复合控制、模糊控制等算法对该变速箱的开环、闭环及负载自适应速比控制进行了试验研究，结果表明：点位控制具有确定的速比调节时间，不受发动机调速特性等外部条件干扰；继电式神经PID复合控制综合了开闭环两种控制模式，速比调节过程稳定，无静差，且换段过程可靠；模糊控制应用于负载自适应调节可将发动机功率锁定，不仅可以防止过载，而且为变速箱与发动机的速比匹配铺平了道路。另一方面，通过充油试验发现了换段时油压陷阱的存在，表明在油压陷阱的下陷期内进行重叠换段是安全可行的，通过带载试验，进一步证实了这一结论，并发现重叠时序可显著减小换段过程中的车辆冲击问题。 (5)对该液压机械无级变速箱与发动机的速比匹配进行了仿真研究。一方面，在SimulationX下构建了该变速箱及拖拉机整机的仿真模型；另一方面，通过向仿真模型植入匹配策略与过程控制算法，对该变速箱与发动机的一元与二元速比匹配进行了研究。在一元速比匹配中，通过调节变速箱速比，使发动机沿着最佳经济工作线进行作业，从而实现其燃油经济性，同时为了确保拖拉机整机的经济性，限制了各段变量泵排量的变化范围，从而提升传动效率。在二元速比匹配中，通过理论分析得到了各行驶速度下的发动机最佳经济转速，结果表明，在该匹配模式下，发动机最佳经济转速所对应的变量泵排量比始终位于零值附近。针对每一种匹配策略，分别通过犁耕与播种两种工况对其进行了仿真分析，证实了两种匹配策略的可行性。 (6)对该液压机械无级变速箱的故障诊断进行了理论分析与试验研究。考虑到当前关于变速箱机械系统故障诊断的研究比较充分，本研究侧重于对其离合器液压系统的故障诊断进行讨论：一方面，通过试验获得了所需的训练样本和测试样本，基于Fisher准则与核方法，对每一类故障样本进行特征选择并建模，结果表明，本研究所使用的核方法对于该变速箱的故障诊断是非常有效的，对于给定的正常模式与3类故障模式，其对测试样本进行模式分类的正确率均在95%以上，大多可以达到100%。另一方面，在上述研究成果基础上，基于Arm数据采集卡与VB平台开发了较为实用的液压机械无级变速箱运行状态监测与故障诊断系统。综上所述，通过对所设计液压机械无级变速箱的特性、控制与故障诊断进行研究，不仅为后续的大田试验铺平了道路，而且为该类变速箱的改进优化及其控制器设计提供了理论参考与方法支持。收起

关键词 : 拖拉机液压机械无级变速箱故障诊断速比匹配 Fisher准则

4. HMCVT湿式制动器总成的设计与分析研究

[学位论文] 汪鹏程南京农业大学 2020年硕士导师: 鲁植雄共111页

摘要 : 液压机械无级变速箱，简称(HMCVT)，作为拖拉机主要的动力传动机构，其工作原理为机械、液压功率的分流与汇合，以实现无级变速。HMCVT的设计主要分为机械（行星齿轮系统）、液压（调速、润滑系统）、软件（测控系统）三部分。本文主要对行星齿轮系统... 展开液压机械无级变速箱，简称(HMCVT)，作为拖拉机主要的动力传动机构，其工作原理为机械、液压功率的分流与汇合，以实现无级变速。HMCVT的设计主要分为机械（行星齿轮系统）、液压（调速、润滑系统）、软件（测控系统）三部分。本文主要对行星齿轮系统中湿式制动器总成结构进行研究分析，包括行星排与湿式制动器两部分。在HMCVT工作过程中，湿式制动器通过改变行星排中齿圈或太阳轮的工作状态，来改变行星排传动比，并与多个湿式离合器共同配合工作，完成HMCVT各个段位的切换。因此湿式制动器总成的结构优化设计至关重要。本文主要结合P7000型拖拉机的相关数据，设计一款满足拖拉机额定工况的湿式制动器总成结构，并对其进行数值分析与优化。主要研究内容包括: (1)对湿式制动器总成方案进行设计与分析。首先根据课题组确定的HMCVT设计方案原理图，对湿式制动器总成结构原理进行分析。然后根据已有的箱体结构确定湿式制动器总成的布置方式，对制动器总成的设计提出设计要求，主要是确定约束尺寸。最后根据HMCVT传动方案原理，对湿式制动器总成的工况进行了分析，分别计算第四行星排与制动器的转速与扭矩的范围。 (2)对湿式制动器总成的关键零部件参数进行设计。首先对第四行星排关键零部件进行分析，主要包括第四行星排中各个齿轮的齿数设计、齿轮参数尺寸计算以及最终传动模型的建立。其次是湿式制动器的关键零部件的设计，主要有摩擦副、活塞、回位弹簧、冷却润滑和密封装置等。最后，利用SolidWorks建立各部件的三维模型，并完成装配。 (3)对湿式制动器总成的关键部件进行静动态性能分析。分别对制动器总成中主动毂、制动毂、活塞和行星齿轮机构进行强度分析、模态分析，结果符合性能要求，验证了零部件的设计的可靠性。 (4)对湿式制动器的摩擦副进行热-结构耦合分析。利用Workbench建立了湿式制动器热-结构耦合数值分析模型，运行分析模型模拟制动器接合过程，得到摩擦副的温度场云图和应力场云图。根据仿真得到的摩擦副的温度场云图和应力场云图，将结果制成曲线图分析了制动器在工作过程中摩擦副温度与应力的变化规律。 (5)对所设计湿式制动器的关键零部件进行了优化分析。优化内容包括:对摩擦片内外径和摩擦片数量进行优化，建立目标函数，确定约束条件，利用遗传算法优化，结果明显;对行星齿轮进行了修形优化，设计一种行星齿轮修形方案，通过修形改善了齿轮传递误差、闪温、接触应力和功率损耗等问题，进一步的优化了行星齿轮机构传动的效率和噪音。对主动毂进行结构拓扑优化，改善了结构受力情况，减小质量，降低加工成本。 (6)对制动器接合特性进行试验研究，分别对制动器接合过程的压力与扭矩变化规律进行验证。收起

关键词 : 拖拉机液压机械无级变速箱湿式制动器总成优化设计

5. 液压机械无级变速箱换段离合器设计与换段品质研究

[学位论文] 陆凯南京农业大学 2019年硕士导师: 鲁植雄共95页

摘要 : 液压机械无级变速箱(Hydro-Mechanical Continuously Variable Transmission，简称HMCVT，也可以叫作液压动力分流无级变速箱Hydrostatic Power-split ContinuouslyVariable Transmission)，包括液压调速系统、行星机构汇流系统、换段离合器及其控制系... 展开液压机械无级变速箱(Hydro-Mechanical Continuously Variable Transmission，简称HMCVT，也可以叫作液压动力分流无级变速箱Hydrostatic Power-split ContinuouslyVariable Transmission)，包括液压调速系统、行星机构汇流系统、换段离合器及其控制系统等。发动机动力经行行星排汇流后，由液压调速系统实现段内无级调速，通过控制换段离合器工作与否实现段位切换，最终实现全传动范围的无级变速。本文主要是对换段离合器进行设计，并探究离合器参数和负载对液压机械无级变速箱换段品质的研究规律，主要完成了以下工作内容: 1.对换段离合器主要参数进行设计，完成了换段离合器总成的三维建模。该换段离合器总威包括四个换段离合器，根据变速箱空间要求及对湿式双离合器结构的分析，确定了换段离合器的种类为径向嵌套湿式离合器。其次，考虑发动机最大转矩和地面提供的最大附着力，通过正推和反推取最小值的方法确定了各换段离合器的极限转矩参数。根据变速箱传动参数确定了各离合器的转速范围，然后对各换段离合器的主要零部件进行了参数计算，进而设计出换段离合器总成并使用Solidworks完成了离合器总成的三维建模。 2.对换段离合器关键零部件进行优化设计。使用ANSYS Workbench软件对离合器总成的主要零部件进行了可靠性分析，同时对各换段离合器活塞结构进行了拓扑优化，降低了活塞体积。提出了一种使用遗传算法对摩擦片进行参数优化的方法，建立了其优化模型，并使用GA工具箱完成了其参数优化，优化效果明显。 3.搭建了湿式离合器试验台架，研究了其接合特性。对离合器结合过程中的油压变化进行了分析，提出了将接合过程中的滑摩分为两个阶段:滑摩第一阶段和滑摩第二阶段，并对接合过程中离合器从动端转速和转矩的变化规律进行分析，通过试验对这些规律进行了验证。 4.建立了HMCVT换段过程仿真模型。基于多学科仿真平台SimulationX建立了HMCVT换段过程模型，包括换段离合器以及其控制系统模型、三行星排汇流机构模型、液压调速系统模型、负载转矩模型等。对相关模型进行了功能验证，结果表明换段过程模型可以实现全传动比范围内的段位切换及无级调速。确定了以速度降、动载荷系数、最大滑摩功率、滑摩功作为HMCVT的换段品质评价指标，并建立了换段品质计算模块。 5.建立了换段品质评价体系，基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process简称AHP)确定了各评价指标在评换段品质评价函数中占的比重。利用仿真模型探究了离合器充油压力、充油流量和压力以及流量共同作用下的换段品质变化规律，并基于换段品质评价函数值最小对离合器充油压力与充油流量进行了参数匹配，确定了评价函数值最小时的充油压力与充油流量组合。同时分析了负载对换段品质的影响规律，得到的结果为以后控制策略的制定及换段品质的提高提供了参考。收起

关键词 : 液压机械无级变速箱换段离合器参数设计负载特性换段品质

6. 拖拉机液压机械无级变速箱传动系统设计与动力学特性研究

[学位论文] 李鲜花南京农业大学 2017年硕士导师: 肖茂华；张广庆共100页

摘要 : 拖拉机工作环境恶劣，作业工况复杂多变，为了适应各种工况的负载和行驶速度要求，拖拉机变速箱需要设置较多的工作挡位，从而使变速箱结构复杂，操纵困难，经济性得不到保证。液压机械无级变速箱是液压无级调速和机械有级调速并联而成的新型传动装置... 展开拖拉机工作环境恶劣，作业工况复杂多变，为了适应各种工况的负载和行驶速度要求，拖拉机变速箱需要设置较多的工作挡位，从而使变速箱结构复杂，操纵困难，经济性得不到保证。液压机械无级变速箱是液压无级调速和机械有级调速并联而成的新型传动装置，结合了液压传动无级调速和机械传动高效率的特点，全程速比可连续调节，该类变速箱具有良好的操纵性和燃油经济性，特别适用于大功率拖拉机复杂作业工况要求。行星排是液压机械无级变速箱的核心汇流机构，其内部的齿轮是功率汇流耦合的主要传动零件。汇流机构的齿轮处于不断变化的转速和负载下工作，齿面受到载荷冲击容易使齿轮产生损伤，而目前国内外开展的相关研究相对较少，因此对液压机械无级变速箱动力学特性研究具有重要意义。本论文在江苏省科技支撑计划(BE2014134)、江苏省产学研联合创新资金(BY2014128-04)的资助下，针对大功率拖拉机的工作特点，设计了液压机械无级变速箱传动方案，并对设计的液压机械无级变速箱汇流行星排进行了动力学仿真研究。主要完成的研究内容如下: 1.根据拖拉机行驶速度和工作环境要求确定了变速箱工作段位，并设计了液压机械无级变速箱传动方案，基于传动方案计算了总传动比和齿轮传动比。设计了变速箱液压油路，并且根据传动输出功率选取了液压元件型号。分析所设计方案的转速转矩特性，建立了转速转矩理论模型;分析并建立了液压功率分流比理论模型。 2.基于设计的液压机械无级变速箱传动方案，建立了液压机械无级变速箱和拖拉机AMESim整机仿真模型;利用Creo2.0三维建模软件建立了行星排虚拟样机模型，并基于Hertz弹性接触理论分析计算了齿轮接触力仿真参数，建立了行星排Adams动力学仿真模型。 3.搭建了泵控液压马达系统和离合器换段试验台，研究了泵控液压马达调速特性和离合器充油特性。结果表明:变量泵正偏或是反偏，泵控液压马达系统传动比和变量泵比例电磁铁通电电压均呈线性关系;励磁电压增大或是减小过程，同一电压对应的传动比不同，可以通过控制励磁电压变化来控制泵控液压马达系统传动比大小，泵控液压马达台架试验变化趋势和仿真结果变化趋势基本一致。离合器充油过程为充油、升压、保压等阶段，离合器换段油压变化较快，卸油过程有压力缓冲区，离合器试验台架试验油压变化和仿真结果油压变化基本一致。 4.基于齿轮啮合力经典计算公式计算了行星排齿轮啮合力理论值，使用Adams对行星排进行动力学分析，仿真分析结果与理论计算值基本一致。基于上述模型仿真研究了行星排处于不同排量比、发动机转速和负载下轮齿啮合力变化规律，结果表明:不同排量比和负载对行星排轮齿啮合力具有很大影响，影响规律呈正相关;发动机不同转速对齿轮啮合力影响微小。 5.研究了调速过程和换段过程行星排轮齿啮合冲击规律，结果表明:调速过程调速速率和不同负载下调速对行星排轮齿啮合具有明显冲击，冲击力度随着调速速率和负载增加而增大。换段过程主油路油压和调速阀流量变化对行星排轮齿啮合冲击影响很小;换段时序对行星排轮齿啮合冲击具有很大影响，换段重叠时序增加，啮合冲击也增大。 6.研究了拖拉机典型工况下行星排轮齿啮合冲击规律，结果表明:犁耕工况下行星排在犁耕犁铧开始作业到犁铧进入指定耕深过程中轮齿啮合冲击随着耕深增加而变大，犁耕作业中加速换段时行星排也具有很大冲击;播种工况下行星排在发动机变速和加速换段瞬间均具有很大冲击。综上，本文设计了拖拉机液压机械无级变速箱传动系统方案，研究了液压机械无级变速箱动力学特性，为行星排齿轮优化设计和变速箱降噪、减振提供了理论依据。收起

关键词 : 拖拉机液压机械无级变速箱优化设计动力学特性

7. 液压机械无级变速箱液压系统故障诊断研究

[学位论文] 马冰青南京农业大学 2015年硕士导师: 史立新共82页

摘要 : 液压机械无级变速箱(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission简称为HMCVT)融合了液压传动和机械传动的优点，传动效率高，传递功率大，调速范围广。与传统机械换挡变速箱相比，液压机械无级变速箱的传动系统结构复杂，无级调这是通过液... 展开液压机械无级变速箱(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission简称为HMCVT)融合了液压传动和机械传动的优点，传动效率高，传递功率大，调速范围广。与传统机械换挡变速箱相比，液压机械无级变速箱的传动系统结构复杂，无级调这是通过液压系统实现，故液压系统性能的好坏直接影响到变速箱的换段品质。一旦液压系统发生故障，拖拉机的正常作业就会受到很大的影响。液压系统工作环境封闭，其故障并不像机械系统那么直观、易测，所以有必要为液压机械无级变速箱液压系统设计合适的故障诊断系统。本文通过对液压机械无级变速箱液压系统故障类型分析，尝试使用分形理论、单BP神经网络和遗传BP神经网络为液压系统故障建立诊断模型。本文的主要研究内容如下: 首先，介绍了故障诊断技术和液压系统故障诊断技术的发展现状，提出了本文的研究目的和研究意义;简要介绍了课题组研制的液压机械无级变速箱的传动方案，重点介绍了变量泵-定量马达容积调速液压系统和湿式离合器换段液压系统，为液压系统故障诊断提供理论支撑;分析了液压机械无级变速箱离合器液压系统调速阀流量和主油路供油压力对换段品质的影响，为故障诊断的特征提取作准备。其次，根据变速箱试验台架的运行状况，对湿式离合器的弹簧故障、密封圈损坏故障和油道堵塞故障进行分析和模拟，利用基于Labview的数据采集系统获取了故障诊断所需的实验数据。然后，研究分形理论，并将分形维数应用于液压机械无级变速箱液压系统的故障诊断中，得出了盒维数对本文的待识别模式的识别有预测作用，但没有直接判别作用的结论;研究人工神经网络和遗传算法，利用遗传算法对BP神经网络的自变量降维并优化BP神经网络的权值和阈值，比较单BP神经网络和遗传BP神经网络的诊断效果，得出了单BP神经网络故障诊断识别率较高而遗传BP神经网络故障诊断效率较高的结论。最后，将盒维数作为故障诊断的一个特征量分别应用于单BP神经和遗传BP神经网络的故障诊断的模型中。结果表明，遗传BP神经网络模型的故障诊断识别率和诊断效率均得到了提高。收起

关键词 : 液压机械无级变速箱液压系统故障诊断 BP神经网络

8. 液压机械无级变速箱的特性与起步控制研究

[学位论文] 周康南京农业大学 2016年硕士导师: 耿国盛共117页

摘要 : 随着现代工程应用和农业的发展，车辆需要适应的工况不断增多，需要的变速箱挡位也越来越多，车辆理想的传动方式是无级变速传动。由行星齿轮机构与液压容积调速系统构成的液压机械无级传动(HMCVT)是一种新型的无级传动装置。该传动机构同时具备了机械... 展开随着现代工程应用和农业的发展，车辆需要适应的工况不断增多，需要的变速箱挡位也越来越多，车辆理想的传动方式是无级变速传动。由行星齿轮机构与液压容积调速系统构成的液压机械无级传动(HMCVT)是一种新型的无级传动装置。该传动机构同时具备了机械与液压两种传动方式的优点，获得世界范围内的研究和发展。本论文在农业部948课题、江苏省科技支撑计划(BE2014134)、江苏省产学研联合创新资金(BY2014128-04)的支撑下，研究了液压机械无级变速箱的传动原理、特性及其性能，完成了液压机械无级变速箱的起步控制研究，主要的研究工作和所得结论如下: (1)对液压机械无级变速箱的传动原理与特性进行理论分析。以变速箱的传动原理为基础，结合行星齿轮机构与定轴轮系的分、汇流特点，分别推导变速箱各段输出转速、转矩与功率特性。通过分析变量泵与定量马达的效率特性，结合变速箱的试验台架，确定变量泵的排量比σ、泵的转速np、主油路的压力差△p对液压系统效率的影响规律。结果表明:功率分流比v随着变量泵排量比σ的变化而变化，排量比σ越大，v的值越大。液压系统的效率受到变量泵排量比σ自影响很大，随着排量比σ的增加，液压系统的效率逐渐增加。而变量泵的转速np和主油路的压力差Δp，对液压系统效率的影响相对较小。 (2)对液压机械无级变速箱液压系统的动态特性进行理论分析与试验研究。根据起步阶段液压系统的运动学方程和力平衡方程，结合变量泵排量的调节机构，建立变速箱的速比ε与变量泵励磁电流的传递函数模型。根据阶跃响应试验与Matlab系统辨识工具箱，对变量泵励磁电流的输入量和变速箱速比的输出量进行系统辨识，从而确定变速箱液压系统的动态模型参数。 (3)对液压机械无级变速箱的起步性能进行理论分析与试验研究。通过分析变速箱起步的边界条件，得到起步时的最大传动比，并根据最大坡度进行校核。以试验台架为基础，确定起步过程的评价指标、影响因素和行驶方程。进行液压机械无级变速箱起步性能的影响试验，从而获得各因素对起步性能的影响规律。结果表明:起步时通过控制变量泵的排量比σ，使其从0.113逐渐变化到1.000，既避免了马达低速时的死区，又避免了在低效率区工作，同时也满足最大坡度时的起步要求。起步品质的评价指标为起步压力、冲击度、响应时间和速度降，影响起步品质的主要因素依次为负载、变量泵排量比σ变化速率、发动机转速。在不同的负载和驾驶员起步意图下，通过控制变量泵的排量比σ变化速率，可以使变速箱达到最佳的起步性能。 (4)根据液压机械无级变速箱特性的研究，结合实际控制的需要，制定起步控制的策略。设计驾驶员驾驶意图的模糊识别和变量泵排量比变化速率的模糊控制器，并且采用Tools的向量测试生成法获得驾驶员驾驶意图和变量泵排量比变化速率模糊控制器的模糊控制查询表，为后续的PLC实现模糊控制奠定了基础。建立车辆起步阶段的仿真模型，并对仿真的结果进行分析，结果表明车辆起步的控制策略满足车辆起步控制的需要。 (5) PLC选用的是西门子公司推出的S7-200(CPU224)微型PLC，选用STEP7-Micro/WIN作为变速箱起步控制的编程软件。根据起步控制策略图与驾驶员驾驶意图、变量泵排量比变化速率的模糊控制器的模糊控制查询表，编写基于PLC的变速箱起步模糊控制程序，并进行试验研究，结果表明起步的控制策略满足变速箱起步控制的需要。收起

关键词 : 液压机械无级变速箱传动特性起步控制模糊控制 PLC控制

9. 大功率拖拉机2×2段式液压机械无级变速箱的设计及换段品质研究

[学位论文] 太健健山东农业大学 2017年硕士导师: 张晓辉;王光明共74页

摘要 : 拖拉机作业工况复杂，既要以极低的速度从事重负荷犁耕作业，又要以较高的速度从事轻负荷运输作业，所需挡位数量远多于道路车辆（国产大功率拖拉机的前进挡数量最多已超过40个），挡位的增多不仅使得变速箱结构复杂，而且换挡时机不易把握。液压机械... 展开拖拉机作业工况复杂，既要以极低的速度从事重负荷犁耕作业，又要以较高的速度从事轻负荷运输作业，所需挡位数量远多于道路车辆（国产大功率拖拉机的前进挡数量最多已超过40个），挡位的增多不仅使得变速箱结构复杂，而且换挡时机不易把握。液压机械无级变速箱(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission，简称HMCVT）是融合机械有级变速和液压无级变速的复合传动装置，不仅驱动功率大、传动效率高，而且操作简便，易于实现拖拉机在重负荷作业时的大功率输出与轻负荷作业时的燃油经济性。本课题根据大功率拖拉机的作业特点，设计出一种基于单排行星齿轮的2×2段式液压机械无级变速箱，并重点研究其换段品质问题。主要研究工作归纳如下： 1、液压机械无级变速箱的传动系统设计。本课题根据拖拉机作业需求详细论证并确定了液压机械无级变速箱的传动系统设计方案，并分析了其工作过程，确定了各段的速比区间。根据等速换段条件及各段速度与泵马达排量比之间的关系，确定了变速箱的传动参数，并进一步得出变速箱的结构参数和液压油路参数。 2、液压机械机械无级变速箱的传动特性分析。（1）分析了变速箱的速度特性，并借助Matlab分别绘出了泵马达排量比与各段传动比之间得关系。通过分析可知：本课题研制的液压机械无级变速箱，通过离合器与变量泵排量的协同控制，可实现其在液压机械段内的速比连续变化以及相邻段间的速比平稳衔接，从而实现大功率拖拉机在大范围内的无级调速；（2）通过液压机械无级变速箱的转矩特性分析，可知变速箱在HM1和HM2段输出转矩与马达转矩比值为常数，在各段内变速箱为恒转矩输出，不随排量比变化而变化；（3）通过对液压机械无级变速箱循环功率的分析，明确了变速箱液压循环功率所在的速比区间，从而为后续控制策略的制定提供了重要的理论参考。 3、无级变速拖拉机的动力学模型构建和仿真研究。分析了各种因素对液压机械无级变速箱换段品质的影响规律。（1）基于Simulation X平台，构建了无级变速拖拉机的整机动力学模型，包括变速箱模型、发动机模型、拖拉机后桥模型与负载模型等。（2）定义标准仿真工况，并给出了速度降、动载荷系数、最大滑模功率、滑摩功和综合指数等5项换段品质评价指标；（3）对各个因素分别进行仿真和分析，得出各种因素对换段品质的影响规律。 4、液压机械无级变速箱换段液压系统的异常模式识别研究。（1）对试验得到的离合器充油压力数据进行预处理；（2）使用随机抽取的方式产生训练样本集和测试样本集，在使用训练样本集对BP神经网络进行训练后，输入测试样本集进行分类测试；（3）利用神经网络特征选择方法对BP神经网络进行属性约简，并与多值分类方法的分类结果作了比较和分析。结果显示，BP网络的二值分类方法，对5种典型油路状态模式的平均识别率均在98%以上；经过属性约简，包括正常模式、活塞卡死、密封圈损坏、油道阻塞及密封不严在内的几种典型故障模式，分别可约简3、4、3、3、3个样本属性。结果表明，换段期间油压的波动情况与各故障模式之间存在特异性关联（具有可分性），应用BP网络可有效区分系统当前状态，该技术可应用于换段液压系统的异常模式识别与故障诊断，从而确保变速箱换段品质的可靠性。本课题的研究，为提高单排多区段液压机械无级变速箱的换段品质提供了坚实的理论基础，对促进液压机械无级变速箱在我国大功率拖拉机中的产业化应用具有重要的理论指导意义。收起

关键词 : 液压机械无级变速箱换段品质 BP神经网络故障诊断拖拉机

10. 基于电液比例控制的液压机械无级变速箱换段过程研究

[学位论文] 张士庆南京农业大学 2016年硕士导师: 史立新共74页

摘要 : 液压机械无级变速箱(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission，简称HMCVT)综合了液压和机械传动的优点，具有传动效率高和传递功率大的特点。它采用双功率流传动方式，发动机的动力经分流装置将功率分为机械路和液压路传递。该装置主要... 展开液压机械无级变速箱(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission，简称HMCVT)综合了液压和机械传动的优点，具有传动效率高和传递功率大的特点。它采用双功率流传动方式，发动机的动力经分流装置将功率分为机械路和液压路传递。该装置主要应用于大功率拖拉机上，它不仅能够提高其燃油经济性、动力性、还可以大幅降低实际操作的复杂性，更好的适合驾驶员操作驾驶。本文以自主研制的大功率拖拉机液压机械无级变速箱为基础，对液压机械无级变速箱换段过程的特性进行研究。通过电液比例控制系统对换段湿式离合器的充油压力特性和HMCVT的换段连续性进行了试验研究，并对液压机械无级变速箱换段过程的影响因素进行了分析，为了减少换段过程中的冲击和缩短换段时间，从而提高换段品质。本论文的主要研究内容如下: 1.首先对液压机械无级变速箱的传动原理进行了介绍，接着对HMCVT各区段的速度特性、转矩特性和功率特性进行了分析。 2.分析了换段过程中产生换段冲击的原因，列出了几种换段品质的评价指标，分析了电磁阀式湿式离合器的换段特性，并采用比例溢流阀和比例换向阀设计了电液比例控制系统，以此来实现换段过程的连续可调性。 3.利用AMESim建模仿真软件对试验所要采用的HMCVT各组成模块进行建模，并运用整体模型进行换段过程的仿真分析。 4.通过电液比例控制系统进行换段过程的试验研究，电比例换向阀来控制流量的大小，改变C1离合器与C2离合器换段过程的重叠时间;电比例溢流阀进行压力的调节，并在加负载转矩的条件下进行，改变换段过程中的滑摩时间。最后对换段过程中离合器充油压力、变速箱输出轴转速、变速箱输出轴转矩和离合器控制油路压力等进行分析研究。收起

关键词 : 电液比例控制液压机械无级变速箱换段品质比例阀 AMESim软件