液压机械无级变速器系统仿真和换段品质研究

【摘要】液压机械无级变速器(Hydro-mechanicalContinuouslyVariableTransmission,简称HMCVT)是采用液压无级变速和机械有级变速的复合传动装置,其传递功率大、效率高、适用范围广,属于新型车辆变速器。车辆变速时,需要通过离合器的结合与分离来完成机械有级变速。而离合器结合与分离需要一定时间,在此过程中,由于载荷等因素,引起换段前后输出轴出现速度降。这种速度降如果不能得到合理控制,将会对于变速器造成损伤,同时也会影响到车辆的乘坐舒适性。本文以液压机械无级变速器试验台为基础,对变速器湿式离合器结合过程的油压特性进行了试验,并对换段品质进行了正交试验。同时利用Matlab/Simulink建立了仿真模型,对部分研究内容进行了仿真分析。本文主要研究内容如下：1、简述了HMCVT的工作原理,根据各段传动比参数,建立了输出转速及转矩的理论模型。2、利用等效转动惯量对模型各传动件的转动惯量进行设置,使模型运行更加高效,并确立了其它建模参数。利用Matlab/Simulink建立了HMCVT仿真模型。该模型有发动机模块、变量泵一定量马达传动模块、机械传动模块、控制模块、负载模块和显示输出模块。对各模块主要实现的功能及其构成进行了说明,同时结合试验数据及理论值对模型进行了验证。3、对湿式离合器结合过程的油压特性进行了研究。对离合器结合过程的各阶段建立了动力学模型。根据台架试验结果,将试验数据导入Matlab,对离合器充油时间、升压时间及升压段油压变化速率的试验数据进行了曲面拟合。主要研究结论如下：调速阀流量大于3L/min时充油时间和离合器升压较短,调速阀流量在1～3L/min之间对充油时间和离合器升压的调节性能较好。主油路油压在4-5MPa左右充油时间相对短一些。升压时间随压力升高变化不明显。当调速阀流量大于3L/min时,升压段油压曲线的斜率较大且比较稳定。随着压力增大,油压变化率也随之增大。在对充油过程的分析中发现,随着压力和流量升高,C1离合器的充油初始压力和结束压力都随之升高。4、对换段品质进行了正交试验。主要结论如下：为提高换段品质,最终选取A183作为最优水平组合,也就是主油路油压取4MPa,调速阀流量取5L/min。5、利用仿真模型对一部分试验无法完成的分析进行了仿真分析。得出随着泵—马达系统的容积效率提升,除摩擦功外变速器及泵—马达系统的各项监测值均得到优化；随着待结合离合器结合时间提前,换段品质得到提高。
【作者】陶海龙；
【导师】史立新；
【作者基本信息】南京农业大学，机械工程，2013，硕士
【关键词】HMCVT；油压特性；换段品质；Matlab；

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