液压机械无级变速器的设计与仿真研究

液压机械无级变速器设计与试验分析摘要：液压机械无级变速器（HMCVT）兼具机械传动高效和液压传动无级调速的特点，适应了大功率拖拉机的传动要求。

功率经分流机构分流，液压调速机构中的变量泵驱动定量马达，在正、反向最大速度间无级调速，液压调速机构与机械变速机构相配合，经汇流机构汇合，实现档位内微调，通过换挡机构实现档位间粗调，最终实现车辆的无级变速。

关键词：单行星齿轮；液压机械无级变速器；设计对大马力拖拉机进行动力学和运动学分析，根据性能参数，设计一种单行星排汇流液压机械无级变速器（HMCVT），包括发动机、液压调速机构和离合器的选择，单行星齿轮、换挡机构齿轮传动比的设计。

一、变速器总体设计方案1.变速器用途和选材。

设计一种用于时速－10～30 km/h大马力拖拉机的单行星排汇流液压机械无级变速器。

变速器由纯液压起步、后退档，液压机械4个前进档位和2个后退档位构成。

液压调速机构选择SAUEＲ90系列055型变量泵、定量马达及附件，采用电气排量控制（EDC）构成闭环回路。

选择潍柴WP4．165柴油机作为变速器配套发动机，最大输出功率Pemax=120 kW，全负荷最低燃油消耗率gemin=190 g/kW·h，额定转速nemax=2 300 r/min，最大转矩Temax=600 N·m。

汇流机构选用2K－H行星排，行星排特性参数k定义为行星排齿圈齿数与太阳轮齿数之比，取k=3．7。

太阳轮、行星架材料选用20crmnti，齿圈材料选用40cr。

模数为3，实际中心距为57 mm，太阳轮与行星架采用角度变位，行星架与齿圈采用高度变位。

太阳轮轴连接液压调速机构可使系统增速减矩，并充分利用液压元件特性，以提高使用寿命。

2.变速器设计方案。

液压机械无级变速器设计方案如图1。

变速器输入轴、输出轴和液压动力输入轴成“品”字型布局，行星排通过离合器与机械动力输入轴和液压机械输出轴相连。

1．机械动力输入轴2．输入轴3．前进后退档接合套4．变量泵5．定量马达6．液压机械输出轴7．液压动力输入轴8．输出轴图1 液压机械无级变速器结构图离合器L1、L2由比例压力阀控制，结合平稳，起主离合器作用，其它离合器采用电磁换向阀控制，以降低成本；变速器起步和制动为纯液压传动，此时，离合器L8接合；L1～L4是行星排同步离合器，L5～L7是换挡机构离合器。

液压机械传动无级变速箱闭式实验摘要：在生产厂商中，车辆变速箱必须要在总装完成之后才能进行性能检验，以免在使用过程中出现质量问题，通过变速箱的性能检验设备，通过加载试验台作为本次实验的检测设备，能够准确分析变速箱的实际使用情况。

液压机械传动无级变速箱闭式试验台是研究车辆变速箱的重要设备，我国在此方面还有较大的差距，由于国外设备价格昂贵，所以我国的车辆变速箱实验遭到了资金有限的制约，为了加快我国车辆技术发展，性能好的变速箱加载试验台非常重要，其有液压加载、电加载等部分组成，元件通常由液压泵组成，以液压油为介质，此类液压加载成本低、功率大，适合生产变速箱部件的生产。

本文从液压机械传动变速箱实验的特点和相关资料入手探究其功能性，探究研制汽车关键部件的工具，引出液压加载的原理，在液压加载试验台中，加载功率和扭矩计算，通过液压元件的选择，了解液压加载试验台的结构特点。

本文所阐述的试验台可以慢速新型变速箱性能的实验，测试拖拉机、汽车等的燃油经济性能。

关键词：变速箱、试验台、液压加载、机械传动引言：由于汽车工业飞速发展，我国汽车工业成为当代经济发展的支柱产业，人们对于汽车品质的要求也越来越高，决定汽车品质的在于其构成的零部件，其中变速器作为汽车传动的重要总成，实验测试和分析变速器的产品结构和车辆零部件的性能以及零部件的寿命，能够对产品的设计和质量进行整体评估，为其提供科学的依据，提高生产部件的质量，缩短产品设计研究的周期。

这种实验对我国研究汽车变速器系统综合试验台有特殊的意义，我国对于此类研究相对于发达国家来说，还有一定的差距，我国传动试验台的研究相对来说较晚。

从八十年代初期，我国开始了这项研究，我国的科研人员付出了很大的努力，先后建立了各种形式的传动式变速箱试验台，根据研究和分析我国不仅在理论上有了重大突破、还在时间上丰富了经验，提高了我国机械传动实现的发展水平。

一、关于我国常见的车辆传动试验台我国常见的车辆传动试验台包括液压加载、驱动、测量、被试四部分装置，其中测量装置主要是和被试装置一起向加载装置传递，测试装置是对出动力传至过程中测量一些机械参量，测量其中的转速、扭矩，然后经过处理数据后得到系统的功效和功率。

现在车辆上的传动装置多采用机械式变速器，1液力机械式变速器（AT）液力机械式变速器由液力变矩器和多挡机械变速箱组成。

2液压机械无级变速器（HMT）及应用分析3静液压无级变速器（HST）及其应用分析静液压无级变速器（HST）依靠液压变量马达实现纯液压无级变速，效率较AT高，但较齿轮变速器低许多，传递功率不大4 金属带式无级变速器为了充分利用发动机大的功率，节约能源以及获得优良的动力性能，最理想的方法是从传统的有级传动发展为无级传动。

目前普遍采用的液力变矩器及其闭锁装置，自动换挡机构等均是为了弥补有级传动的不足而产生的传动模式，但不能实现真正的无级变速。

另外还出现了全液压传动的无级变速器，其操纵方式也由手动液控向电液控制或微电脑控制技术方面发展，并取得了非常好的效果，大大提高了整机的行使平顺性和作业性能，液压传动可以保证车辆具有稳定的行驶速度。

但是在液压传动的车辆中传动效率低也是一个不容忽视的问题，按当代的技术水平，纯液压传动中最高效率在80-85%左右，而在车辆使用中，一般只能达到50-60%。

此外，适用于重型车辆使用的大功率的液压元件难以加工，也使液压传动的车辆增加了制造成本。

另外，这种高油压高转速的变量泵和定量马达的排量越大，即功率越大时，效率和寿命愈难以保证，生产愈困难，在市场上愈难买到。

液压传动的低效率直接影响了整机的生产率和经济性，决定了它在车辆上很难有较大的发展空间。

机械液压双功率流则兼有机械传动的高效率和液压无级传动的双重优点，可在较宽的范围内实现可控的无级变速和所需的车速。

以小功率的液压元件传递大功率特性，高效率特性，为车辆的经济性和动力性问题的解决找到了理想的道路。

液压机械无级传动是一种双功率流传动系统，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。

目录摘要 (3)第一章绪论 (5)1.1概述 (5)1.1.1液压传动的工作原理、特点及应用前景 (5)1.1.2无级变速器 (5)1.1.3无级变速器的分类 (6)1.2 液压无级变速器的研究状况和发展趋势 (7)1.3 本论文研究的意义 (8)1.4 本论文研究的工作 (8)第二章关于液压无级变速器的理论基础 (10)2.1 概述 (10)2.2 调速方案特点与适用情况的比较 (12)第三章液压无级变速器系统的设计 (13)3.1 液压泵及马达形式的选择 (13)3.2 径向柱塞泵及马达的工作原理 (14)3.2.1径向柱塞泵的工作原理 (14)3.2.2径向柱塞马达的工作原理 (15)3.3 液压无级变速器的工作原理 (16)3.4 液压无级变速器柱塞形式的讨论 (18)3.5 变速器配流轴和配油盘原理结构分析 (19)3.6 液压无级变速器的结构分析 (20)第四章液压无级变速器性能参数的分析 (23)4.1 液压传动系统特性的分析 (23)4.1.1 液压系统的转速特性分析 (23)4.1.2液压系统的转矩特性分析 (24)4.2 变速器系统主要参数的确定 (25)4.2.1 液压马达输出转速范围的确定 (25)4.2.2 液压马达最大扭矩的确定 (25)4.2.3 系统最大压力的确定 (26)4.3 变速器的工作效率 (26)4.3.1 变速器的容积效率 (26)4.3.2 变速器的机械效率 (27)4.4考虑工作孩度的变速器等效工作效率 (27)4.5变速器流量的分析 (28)第五章液压无级变速器的计算 (30)5.1液压系统主要参数 (30)5.1.1液压泵的主要参数 (30)5.1.2液压马达的主要参数 (30)5.2 液压泵的选择 (31)5.3 液压马达的选择 (32)5.4 参数计算分析 (32)5.5系统具体参数 (33)5.5.1传动比i (33)5.5.2功率P (34)5.5.3转矩T (34)小结 (35)致谢 (36)参考文献 (37)摘要本文通过液压容积调速回路的基本理论分析，设计了一种液压无级变速器，在特定条件下，完成无级变速。

浅析拖拉机液压机械无级变速器设计发布时间：2022-05-12T02:49:03.383Z 来源：《科学与技术》2022年第3期作者：连觅真王真真[导读] 拖拉机液压机械无级变速器是由液压传动系统和多档有级式变速箱联合组成，其中液压传动系统由行星机构、变量泵以及定量马达共同构成连觅真王真真第一拖拉机股份有限公司大拖公司河南洛阳，471000摘要：拖拉机液压机械无级变速器是由液压传动系统和多档有级式变速箱联合组成，其中液压传动系统由行星机构、变量泵以及定量马达共同构成。

液压机械无级变速器高于传统的液压变速器，他能够实现拖拉机的连续无级状态变化，使拖拉机在没有任何物质牵引的情况下进行运动。

本研究将集中分析液压元件以及机械设备的相关参数，通过对变速器无级调速的特点来分析该变速器设计和应用的场景。

关键词：拖拉机；液压机械；无级变速器；牵引前言拖拉机野外作业环境较为复杂，多数情况下甚至需要应对恶劣的作业环境。

外界负荷的变化会影响到拖拉机发动机的使用，因此为了进一步的保障拖拉机使用过程中的安全性和稳定性，维护人民的经济利益，在此将传统的拖拉机多档变速箱脱离出来，希望能够通过提升拖拉机的使用速率来努力实现换挡变速。

但是考虑到拖拉机的档位有限，即便是换挡变速也无法实现无级连续变速，因而想要实现连续，就要增加拖拉机的档位，但与此同时变速箱的机械结构也会被彻底的改变，复杂程度加深并不一定有利于该拖拉机设计方案的长远发展[1]。

综合以上各类情况，最终本研究选取了液压机械无级变速传动装置，这是通过液压功率流和机械功率流并联发动的新式传动装置，具备高效率和高传输率的优势。

不仅在实际操作过程中表现出了良好的实用性，其经济效益和可推广能力呈现也十分的优秀。

一、确定拖拉机液压机械无级变速器设计方案（一）、设计对象及基本参数设定本研究选定的设计样本为东方红1302R型橡胶履带拖拉机，该机型的变速箱为（6＋2）档，是较为传统的拖拉机机型。

二段式液压机械无级变速器虚拟装配设计【摘要】虚拟装配技术应用于液压机械无级变速器的设计，可以在很大程度上缩短产品研发周期、降低成本、提高产品质量及实现产品数据的统一管理。

本文作者围绕着二段式液压机械无级变速器虚拟装配设计问题，分析了基于虚拟装配设计流程，重点介绍了虚拟装配技术在二段式液压机械无级变速器设计中的应用。

【关键词】液压机械；无级变速器；虚拟装配中图分类号：v444文献标识码： a 文章编号：一、引言虚拟设计制造技术是虚拟现实技术在设计与制造领域的重要应用之一，已经引起工业界和研究机构的广泛关注。

虚拟设计制造是现实制造在虚拟环境下的映射，它以计算机仿真技术和建模技术为支持，利用虚拟产品模型，在产品的实际加工之前对产品的性能、产品的可制造性进行评价，对产品的使用过程进行仿真，采用产品性能（如可制造性、可装配性、工作性能等）均衡优化方法，提高产品预测和决策能力。

虚拟装配是虚拟设计制造的核心技术之一，它可以在产品的设计阶段对产品模型进行预装配，验证产品设计的合理性以及装配工艺的准确性，为下一步产品的实际加工制造提供生产前检验。

二、基于虚拟装配设计流程分析目前虚拟装配技术研究的内容主要包括：（1）产品装配模型的建立；（2）装配工艺规划的制定；（3）装配模型的干涉检验等。

在产品的设计过程中，虚拟装配技术主要应用于产品设计过程的如下阶段，其流程图如图1所示。

图1 基于虚拟装配设计流程（1）设计信息输入阶段。

包括设计要求、产品设计参数等信息的输入。

（2）产品总体设计阶段。

根据产品的设计要求，进行产品的结构、机构系统的总体布局。

（3）产品装配设计阶段。

完成产品所有零部件模型的设计，建立装配约束，完成装配区域、装配层次的划分。

（3）产品完善设计阶段。

完善产品设计。

该阶段要完成模型的装配，进行装配仿真，对装配模型进行干涉检验，发现问题及时改进，保证产品设计的准确。

（4）模型输出阶段。

输出产品完善设计阶段的产品模型。

液压机械无级变速器的设计及特性研究液压机械无级变速器的设计及特性研究导言液压机械无级变速器是一种能够实现连续无级变速的设备，其设计和研究对于机械工程领域具有重要的意义。

本文将对液压机械无级变速器的设计原理及特性进行深入研究，以期为相关领域的研究者和工程师提供参考和指导。

一、液压机械无级变速器的原理液压机械无级变速器的核心组成部分是液压缸和连杆机构。

通过控制液压缸内的液体压力和流量，实现连杆机构的运动，从而改变输出轴的转速和扭矩。

其工作原理主要基于液压传动的特点，利用流体的不可压缩性和容积不变性实现传动效果。

在设计过程中，可以根据需求确定液压缸的数量、液压泵的流量和压力范围等参数。

通过合理选择这些参数，并根据实际工作环境的特点进行优化，可以获得更好的变速效果。

此外，还需要考虑液压缸和连杆机构的结构设计，确保其能够承受高压力和大负载的工作条件。

二、液压机械无级变速器的特性1. 无级变速性能优异：液压机械无级变速器可以实现连续的无级变速，相比传统的齿轮传动等机械变速器，具有更广泛的变速范围和更精准的调节性能。

2. 反应速度快：由于液压缸内的液体能够很快地传递力和动能，液压机械无级变速器的反应速度非常快，能够迅速适应实际工作情况的需求。

3. 输出轴扭矩大：通过合理设计液压缸和连杆机构，液压机械无级变速器可以实现较大的输出轴扭矩，适用于各种高负载工作情况。

4. 维护成本低：液压机械无级变速器的结构相对简单，在运行过程中很少需要维护和保养，能够降低维护成本和维修时间。

5. 能量损耗小：液压机械无级变速器因其工作原理的特点，在传动过程中能量损耗相对较小，能够提高传动效率。

三、液压机械无级变速器的应用液压机械无级变速器在许多领域都有广泛的应用。

其中，工程机械、汽车工业和航空航天等领域是其主要应用领域。

在工程机械领域，液压机械无级变速器被广泛应用于各类挖掘机、推土机、压路机等设备中，能够提供强大的动力输出和灵活的操作性能。

液压机械无级变速器实验台的设计与试验彭晓睿;倪向东;王琦;徐国杰【摘要】为缩短设计周期,提高变速箱换段品质,根据非道路车辆动力换挡变速箱实验要求,设计开发大型非道路车辆动力换挡变速箱试验台.基于模块化设计方法,设计以动力装置、HMCVT、加载装置、泵控马达系统、支撑机构组成的机械系统.基于传动系统,分析作业工况下的工作速度要求,结合车辆行驶阻力公式,确定液压系统设计要求.根据试验台测控要求,开发了以工控机、数据采集卡、转矩转速传感器和控制器、执行器组成的测控系统.试验结果表明:本课题设计的液压机械无级变速器传动方案连续可行;离合器在不同阶段呈现不同充油特性,换挡离合器的油压升高可缩短换段时间.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】4页(P125-127,132)【关键词】实验台;液压机械传动;变速箱;液压油路【作者】彭晓睿;倪向东;王琦;徐国杰【作者单位】石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言液压机械无级变速器（Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission，HMCVT）以其传动效率大、无级变速范围宽等优点被广泛应用在军工及工程机械上[1-2]。

国内对于HMCVT的研究始于上世纪70年代末且主要集中在军工业方面[3-4]。

为模拟变速箱实际作业工况，缩短设计周期，提高变速箱换段品质，设计一种HMCVT实验台，采用模块化结构，具有调整方便、自动化程度高的特点，通过不同检测装置的组合可实现变速箱空载损耗实验、变速箱连续无级调速实验、传动效率实验、转速转矩特性实验、换段品质研究、液压闭合回路系统控制实验等。