机械毕业设计(论文)履带拖拉机无级变速器设计(总体设计)全套图纸.doc
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1、履带拖拉机无级变速器设计(总体设计)摘 要液压传动可以保证车辆具有稳定最佳的速度,并可准确控制和随意地无级变化,包括零速和倒挡。以较小体积和重量保证大范围无级变速的条件下,其最大功率可以达纯液压功率的好几倍等比连续式初始段的输出转速线相对平缓,也有较大的输出转矩。单行星排式是由单个行星排和一个机械自动变速器组成。本次设计采用单行星排形式的液压机械无级传动方案。液压机械无级变速器通过调节液压元件的相对排量来实现无级变速的。液压功率分流比定义为液压机械变速器中的液压路的输出功率(即经由液压路传递倒行星排的输入功率)与变速器总输出功率的比值(不计功率损失)。液压机械无级变速器在最小传动比和最大传动比
2、范围内,传动是无级的。液压功率分流比反映了传动系统中的各种工作状态,合理设计机械传动参数和适当匹配变量泵和定量马达,可避免出现功率循环,从而提高传动效率。液压功率分流比越大,那么整个系统的效率越低。关键词:拖拉机,液压机械传动,无级变速器,传动方案DESIGN OF CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION OF TRACKED TRACTOR(SYSTEM DESIGN)ABSTRACTHydraulic drive vehicles can guarantee stability with the best speed and can accurately co
3、ntrol and no arbitrary level changes including zero-rate and reverse gear. To the smaller size and weight to ensure that the large scope of the CVT conditions, the maximum power can achieve pure hydraulic power several times. The maiden geometric continuous line of the output is relative moderate, b
4、ut its also a larger output torque. Single planetary-row is composed of row single planet and a mechanical automatic transmission. The single-row form of planetary hydraulic machinery stepless transmission program is used in this design. Hydraulic machinery CVT can achieve the CVT by adjusting the h
5、ydraulic components of the relative displacement. Hydraulic power split ratio is defined as hydraulic mechanical transmission of hydraulic road output power (that is, by reversing hydraulic transmission path planetary row the input power) and the total output power transmission ratio (excluding powe
6、r losses). Within the transmission ratio of hydraulic machinery CVT transmission ratio in the smallest and the largest, transmission is no rank. Hydraulic power split ratio reflects the transmission of the working state, Rational design mechanical transmission parameters and appropriate matching and
7、 quantitative variables pump motors, avoiding any power cycle thereby enhancing the efficiency of transmission. Hydraulic power is greater than segregation, then the whole system less efficient. Key words: tractor,hydro-mechanical transmission,stepless transmission,transmission scheme 目 录第一章 前言.1第二章
8、 液压机械传动. .22.1 液压无级传动在小型拖拉机上的应用.22.2 重型车辆发展液压无级传动的问题.32.3 液压机械连续无级变速传动的种类.42.4 液压机械无级传动系统的组成环节.52.5 液压机械无级传动的类型.6第三章 传动方案与传动参数的确定.83.1 几种液压机械无级传动形式.83.2 传动参数的确定.93.2.1 中心矩和各对齿轮传动比的确定.93.2.2 离合器的状态. . . . . . . .103.2.3 液压泵及液压马达的选择.11第四章 齿轮的校核.134.1 传动比为的齿轮校核. .134.2 倒挡第一级齿轮传动的校核.164.3 倒挡第二级齿轮传动的校核.1
9、7第五章 液压机械无级变速器的特性分析.205.1 无级调速特性.205.2 液压功率分流比.21第六章 结论.24参考文献.25致谢.27第一章 前 言目前国际上大功率履带拖拉机以及部分工程车辆的传动系广泛采用液力变矩器与动力换档变速箱组合形式,即我们常标的动力机械传动。还有部分先进机型采用了全液压传动技术,其操纵已由手动电液控制向微电脑控制技术方面发展,并取得非常好的效果,大大提高了整机行驶平顺和作业性能,虽然他们都具有无级变速的功能,操纵轻便,整机动力性好,可靠性高,但由于传动系的传动效率较低,直接影响了整机生产率和经济性。为此,开发设计既具有良好的动力性,又有较高传动效率的传动系统一直
10、是国内外广大工程技术人员长期潜心研究攻关的重点项目。拖拉机及车辆的无级传动被认为是理想的传动形式。无级传动系可以根据面状况和发动机工作状态使拖拉机获得最佳的形式性能,使拖拉机动力装置的动力性通过无级变速器后与拖拉机所需的动力特性达到最佳匹配,进而改善拖拉机换档过程中的冲击,改善拖拉机的燃油经济性,在这能源短缺,环境污染日益加剧的21世纪有着重要意义。 液压机械无级变速器是综合了机械传动高效率和液压传动无级变速两方面优点的新型传动机构。液压机械无级传动是一种多流传动系统,它将功率分为液压和机械两路传递,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
11、况相配合,最后两路汇合成由若干无级调速段相衔接并逐段升高的全程无级输出速度。液压元件只负担最大功率的一部分,其他功率都由机械路传递。这相当于将液压无级变速功率扩大,传动总效率相对于液压传动也显著提高,和液力机传动相比,装载量最大可提高30%,燃油经济性最大可提高25%。第二章 液压机械传动液压容积调速系统是较好的无级传动,在各种机械领域已得到广泛的应用。在地面车辆传动装置中,除已经较多地应用履带车辆传动的转向机构之外,也较早地应用履带和轮式车辆的变速驱动。近年来又有行星机构相匹配,取得不少的良好的进步。当车辆行使或工作负荷不稳定时,液压传动可以保证车辆具有稳定最佳的速度,并可准确控制和随意地无
12、级变化,包括零速和倒挡。它能传递较大的功率和结构较轻小,适用于轻、中型车辆并逐步发展用于重型车辆。对于除行使外还要液压作业的车辆,则更加适用。2.1液压无级传动在小型拖拉机上的应用较早期发展的液压驱动车辆,如英国国家农业工程研究所(NIA)研制的液压传动拖拉机等。1960年美国Inter公司发展与NIA类似的轮式拖拉机。1963年英国Goes Batson公司试制了59KW的履带拖拉机。1964年德国Elhear公司试制一种液压履带拖拉机并在1966年投放市场。1967年美国Inter公司和Sandstrand公司共同研制了一种45KW的656型液压拖拉机。首先大批量生产的美国小型(3.7-1
13、1KW)液压传动拖拉机,在70年代后已达年产几十万台。同时,美国的其它农业和土建工程用液压拖拉机、履带液压拖拉机、液压驱动的自行联合收割机和搬运车等,年产量也达到以万计。80年代后许多国家的车辆品种和产量在继续发展增多。这些不完全统计标志着新一代的先进车辆的发展趋势。车辆传动的基本油路可以有多种,主要的如图2-1所示。图2-1(a)最简单,用于园艺拖拉机,仅具有齿轮机械驱动的类似性能;图2-1(b)本身具有正反向无级变速的性能,代表较合理的基本油路,可用与轮式车辆的差速器之前代替变速箱;图2-1(c)和(d)有单泵或双泵驱动两侧的驱动轮,轮式和履带拖拉机都可能应用。若用于履带车辆,图2-1(c
14、)可用阀门控制两侧的油路分配,形式成差速输出。图2-1(d)可分别控制两侧的输出速度独立变化。它们的两侧马达同步变速时为直使,异速转动可使车辆转向,无论履带车辆的变速或转向半径都可以达到无级变化的目的。图2-1(e)代表一泵多马达的轮边驱动,其轮数和马达数还可以更多。多驱动轮的轮式车辆可以像轮式那样转向,也可以像履带车辆那样滑动转向,但二者的液压油路不同。图21 车辆传动的基本油路2.2 重型车辆发展液压无级传动的问题在车辆液压传动发展中存在的一个重要问题,是传动的效率较低。按当代技术水平,一般液压泵和马达在转速和油路都不低也不高的70%-80%左右功率时,液压系最高总效率约可达75%-85%
15、。其他功率是往往只能达到50%-70%,而起步或小功率时的效率甚至还更低。车辆并非固定设备,必须要求液压泵和马达不过大和不过重。这种超高油压和高转速的变量泵和马达的排量愈大,即功率愈大时,效率和寿命愈难保证,生产愈困难,在市场上较难的到。因此车辆液压传动的另一重大问题,是缺少超高压、高速的优良大功率泵和马达来发展重型高速车辆的传动装置。轮式车辆受到地面比压限制,一般不会太重,其转向方式决定车轮只输出功率,因此有可能多个液压元件进行多轮驱动来解决。重型履带车辆不能用多轮驱动,其转向再生功率要切每侧液压元件的最大功率都比发动机功率大两倍以上。十多吨的履带车辆要求二三百千瓦的液压元件尚较易购得,但在
16、30-60吨的高速履带车辆就难于有选购的机会。此外,即使取得所需要的大功率液压元件,经常用较小的部分功率直线行使和做大半径转向时,其效率却较低。若经常损失将近一半的功率,其发热量也带来一系列较大的问题。欧洲一些国家较早地曾在坦克上试验过液压传动,但未能成功地使用。50-60年代国内也曾有在军用车辆上尝试研究而未成功的事例。对于较重的车辆的液压传动,为了克服液压元件功率不够大,效率不够高这两个主要问题,近30年来进行过许多的探索和研究工作,取得了巨大的进展。尽管对这些工作进程和背景情况了解不多,根据有限的资料和零星信息进行分析研究和验算,并推倒出和建立理论规律、数学模型、参数选择和设计方法,逐渐
17、将有关大功率液压传动的主要发展方向液压机械传动技术,大体融会贯通和连成一片,并经过试验研究以及成功的设计研制,初步较全面地掌握了这项高新科技。近30年来,液压机械传动有不少的发展。从以上的液压传动开始,车辆液压无级传动技术的发展,大体有四个层次:(1)液压传动;(2)液压机械分流传动:(3)液压机械连续无级传动;(4)履带车辆的液压机械连续无级综合传动。它们是基于几方面学科综合发展的。首先主要是行星齿轮和液压无级传动的深入和灵活运用。其次是履带车辆行使和转向理论等。此综合理论应用于车辆,构成专门的系统,也可以应用其他各工程领域,特别是需要大功率无级变速的地方。它们的特殊优点是,以较小体积和重量
18、保证大范围无级变速的条件下,其最大功率可以达纯液压功率的好几倍,例如达到1000KW以上,并提高传动效率到接近机械传动的高效率,比纯液压传动功率损失减少一倍以上。2.3 液压机械连续无级变速传动的种类液压机械连续传动的基本特征,是液压马达往返连续无极变速的每一行程,各与机械分路逐行程减少的适当传动比值匹配,由正行程和反行程的两种行星排汇流输出,得到逐段连续提高的扩大范围的无级变速。所谓连续,不但指逐段输出转速之间基本连续,并且段转换不切断动力,和摩擦元件基本无滑摩地结合和分离。通常,有零速开始向正负两方向无级变速的第一段,可以是纯液压单流工况。然后,从相连续的第二段开始,才进行液压机械分流工况
19、。按此基本工作特征,液压机械连续无级传动可以从多方面分类,可能的变化较多。此外,同一类利用不同的机构,例如不同的行星排及其操纵件,可以构成许多不同的方案。1、二段、三段和四段式2、单向连续式和双向连续式3、等差连续式和等比连续式4、正比式和反比式5、但速率连续式和双速率连续式6、行星齿轮式和固定轴齿轮式7、单行星排汇流或复合排汇流8、采用不同的液压元件构成2.4 液压机械无级传动系统的组成环节等差连续式和等比连续式系统的一般代表性组成环节(及其代表符号)可以用图2-2来表示。图中不同功率流路线,可以构成不同工况,标示于图的右端。总共有三中工况:(1)纯液压的单流工况H由图2-2(a)的中路单独
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