529 液壓機(jī)械傳動(dòng)變速箱開式試驗(yàn)臺(tái)（有cad圖）,529,液壓機(jī)械傳動(dòng)變速箱開式試驗(yàn)臺(tái)（有cad圖）,液壓,機(jī)械傳動(dòng),變速箱,試驗(yàn)臺(tái),cad 液壓機(jī)械傳動(dòng)變速箱開式試驗(yàn)臺(tái) 摘　要 液壓機(jī)械傳動(dòng)變速箱是一種新型變速箱，它可通過機(jī)械流和液壓流共同作用進(jìn)行無級(jí)變速。目前它在很多拖拉機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用，大大地提高了車輛的整車性能、然油經(jīng)濟(jì)性等。目前，國內(nèi)汽車變速箱試驗(yàn)臺(tái)很多還是傳統(tǒng)式的，自動(dòng)化程度較低，由于液壓機(jī)械傳動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修技術(shù)要求高，僅靠傳統(tǒng)的維修方法很難保證維修質(zhì)量，需要適應(yīng)維修企業(yè)使用的新型變速器維修檢測設(shè)備，以提高液壓機(jī)械傳動(dòng)變速箱的維修質(zhì)量，保證它的性能。 本課題針對(duì)此變速箱設(shè)計(jì)出一種適應(yīng)維修企業(yè)使用的新型變速箱試驗(yàn)臺(tái)－液壓機(jī)械傳動(dòng)變速箱開式試驗(yàn)臺(tái)。它可給新型變速箱提供動(dòng)力，模擬變速器在汽車上的輸入工況；可對(duì)變速器加載，檢測汽車加速性能；可對(duì)新型變速箱的傳動(dòng)效率、換檔規(guī)律以及液壓機(jī)械雙流分流比等性能進(jìn)行檢測，使變速箱的綜合性能得到充分發(fā)揮，從而提高汽車整車性能。 關(guān)鍵詞 變速箱，試驗(yàn)臺(tái)，機(jī)械流，液壓流 Opening type experimental platform of mechanical drive gearbox and the hydraulic pressure ABSTRACT The mechanical drive gearbox of the hydraulic pressure is a kind of new-type gearbox, it can flow through machinery and the hydraulic pressure flow and act on and carry on the infinitely variable speeds together. It is widely used on a lot of tractors at present, improve completed car performance of the vehicle , right oil economy ,etc. greatly . At present, domestic automobile gearbox test a lot platform or traditional type, automatic degree relatively low, because the hydraulic pressure mechanical drive gearbox structure is complicated, maintain technology to expect much, only very difficult by the traditional maintenance method to guarantee to maintain quality , need adapting to the new-type gear box that the maintenance company uses and maintaining the checkout equipment , in order to improve the maintenance quality of the mechanical drive gearbox of the hydraulic pressure , guarantee its performance . This subject designs the new-type experimental platform of gearbox that a kind of adaptation maintenance company uses to this gearbox - Opening type experimental platform of mechanical drive gearbox of the hydraulic pressure. It can provide motive force , the introduction operating mode on the automobile of gear box of simulation for new-type gearbox ; Can load the gear box , measure the automobile and accelerate performance ; Can change double-current the shelf law and hydraulic pressure machinery to shunt to measure more than ,etc. performance , to the transmission efficiency of the new-type gearbox , make the comprehensive performance of the gearbox given full play to, thus improve the completed car performance of the automobile. Keywords: gearbox, test bed, machinery flows, the hydraulic pressure flows 目　錄 前言………………………………………………………………………….…… 4 第一章　變速器試驗(yàn)臺(tái)總論…………………………………………………..…6 §1.1　開式試驗(yàn)臺(tái)……………………………………………………………6 §1.2　閉式試驗(yàn)臺(tái)……………………………………………………………8 第二章　總體方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………. 8 §2.1　設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求………………………………………………………8 §2.2　變速器試驗(yàn)臺(tái)的基本功能……………………………………………8 §2.3　變速器試驗(yàn)臺(tái)基本方案………………………………………………8 §2.4　試驗(yàn)臺(tái)各組件的選擇…………………………………………………9 第三章　升速箱設(shè)計(jì)及計(jì)算……………………………………………………13 §3.1　齒輪基本參數(shù)……………………………………… ……………….13 §3.2　齒輪齒數(shù)分配………………………………………………………. 13 §3.3　齒輪強(qiáng)度計(jì)算………………………………………………………. 13 §3.4　軸的強(qiáng)度計(jì)算………………………………………………….…… 15 §3.5　軸承的壽命計(jì)算……………………………………………………. 19 總　結(jié)……………………………………………………………………………21 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………22 致　謝……………………………………………………………………………23 前 言 拖拉機(jī)在農(nóng)田作業(yè)，農(nóng)田基本建設(shè)，農(nóng)業(yè)運(yùn)輸以及在抽水、脫粒、農(nóng)產(chǎn)品加工等固定作業(yè)中用途十分廣泛。因此，拖拉機(jī)技術(shù)的發(fā)展對(duì)全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化起著至關(guān)重要的作用。目前液壓機(jī)械無級(jí)變速箱廣泛應(yīng)用在拖拉機(jī)上，是實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)性能的關(guān)鍵部分。液壓機(jī)械無級(jí)變速傳動(dòng)以液壓機(jī)械式無級(jí)自動(dòng)變速器(HMT)為主，主要由多檔自動(dòng)變速器、液壓變量泵和定量馬達(dá)構(gòu)成的液壓變速裝置、將機(jī)械和液壓動(dòng)力合成的行星齒輪機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成。液壓機(jī)械傳動(dòng)是一種液壓功率流與機(jī)械功率流并聯(lián)的新型傳動(dòng)形式，通過機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)高效率，通過液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)無級(jí)變速。與傳統(tǒng)的機(jī)械式變速器相比，液壓機(jī)械式無級(jí)自動(dòng)變速器有以下特點(diǎn)：① 能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)荷和行駛阻力的變化，實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳工作點(diǎn)，有利于提高拖拉機(jī)動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和工作效率。② 以液體為傳力介質(zhì)，大大減輕傳動(dòng)系動(dòng)載，易防止發(fā)動(dòng)機(jī)超載和熄火，可提高有關(guān)零部件的壽命，對(duì)工作條件惡劣的農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械尤為重要。③行駛平穩(wěn)，能吸收衰減振動(dòng)，減少?zèng)_擊和噪聲，提高乘坐舒適性。④能以很低的車速穩(wěn)定行駛，可提高壞路上的通過性和低速作業(yè)質(zhì)量。⑤操作輕便，便于實(shí)現(xiàn)換檔自動(dòng)化，降低駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度。⑥體積小，重量輕，慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省材料，易于布置。 液壓機(jī)械無級(jí)變速器性能優(yōu)越自上世紀(jì)60年代就已開始被應(yīng)用在軍用坦克和裝甲車上，至今已有四十年的歷史，技術(shù)逐漸健全，性能更加優(yōu)越，已被廣泛的應(yīng)用在各種車輛上，尤其是在拖拉機(jī)上。無級(jí)變速器是實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)性能的關(guān)鍵部分，不僅決定拖拉機(jī)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，而且決定作業(yè)效率。因此無級(jí)變速器性能的好壞影響著整車性能，對(duì)無級(jí)變速器性能的研究與檢測是非常必要的。 本課題針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)一液壓機(jī)械傳動(dòng)變速箱開式試驗(yàn)臺(tái)，該試驗(yàn)臺(tái)主要用于拖拉機(jī)、工程機(jī)械和汽車等行星傳動(dòng)效率、扭矩、轉(zhuǎn)速測量。它可以對(duì)各種自動(dòng)變速箱、液壓機(jī)械雙功率流傳動(dòng)等新型傳動(dòng)的性能進(jìn)行測試，探索其牽引性能、傳動(dòng)效率、換檔規(guī)律、功率分流比，為我國的拖拉機(jī)、工程機(jī)械、汽車的新技術(shù)改造提供強(qiáng)有力的技術(shù)設(shè)備支撐。 目前，日本等研制出了世界上最先進(jìn)的液壓機(jī)械傳動(dòng)變速箱，并率先將其應(yīng)用到推土機(jī)、裝載機(jī)等工程機(jī)械和履帶拖拉機(jī)上；中國一拖集團(tuán)公司也已開始將這些新型傳動(dòng)試用到大功率履帶拖拉機(jī)上?？梢灶A(yù)見，液壓機(jī)械無級(jí)變速器在現(xiàn)代汽車、拖拉機(jī)上有著廣闊的應(yīng)用前景。中國一拖集團(tuán)在實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化和現(xiàn)代化的進(jìn)程中一直發(fā)揮著非常重要的作用，是拖拉機(jī)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)改造的排頭兵。如目前試制的1302R橡膠履帶拖拉機(jī)即采用了近幾年剛剛出現(xiàn)的機(jī)械液壓雙流傳動(dòng)裝置。河南科技大學(xué)同中國一拖集團(tuán)毗鄰，長期以來有著良好的合作，目前正合作研究履帶拖拉機(jī)自動(dòng)變速器。所以，變速器試驗(yàn)臺(tái)的研制，將為汽車拖拉機(jī)的新技術(shù)改造提供試驗(yàn)平臺(tái)，有力推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)和學(xué)校科研水平的提高。 第一章　變速器試驗(yàn)臺(tái)總論 目前，國內(nèi)外做了很多試驗(yàn)臺(tái)，常見的變速器試驗(yàn)臺(tái)一般都由驅(qū)動(dòng)裝置、加載裝置、測量裝置，被試裝置等四部分組成，其基本組成見圖1-1。試驗(yàn)動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出，經(jīng)測量裝置、被試裝置傳遞到加載裝置。測量裝置用來測量出動(dòng)力傳遞過程中的一些基本機(jī)械參量，主要有轉(zhuǎn)速、扭矩，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后可得到系統(tǒng)的功率、效率等。通常用作驅(qū)動(dòng)裝置的有發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等；用作測量裝置的為轉(zhuǎn)速-扭矩傳感器；用作加載裝置的有齒輪箱、發(fā)電機(jī)、液壓缸、磁粉制動(dòng)器、電渦流測功機(jī)等。 圖1-1 傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的基本構(gòu)成 機(jī)械傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)從工作原理上可以分為開放功率流式試驗(yàn)臺(tái)和封閉功率流式試驗(yàn)臺(tái)。下面分別對(duì)它們的組成及特點(diǎn)作簡要介紹。 　　　　　　 1.1　開式試驗(yàn)臺(tái)　　 開式試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡單開式試驗(yàn)臺(tái)組成原理如圖1-2所示。試驗(yàn)臺(tái)的輸入功率由原動(dòng)機(jī)提供，經(jīng)過被試裝置傳遞至負(fù)載裝置。負(fù)載裝置采用耗能部件，如磁粉制動(dòng)器、電渦流測功機(jī)、直流電機(jī)或電力測功機(jī)、水力測功機(jī)等，傳遞到負(fù)載裝置的功率被負(fù)載裝置完全消耗掉，同時(shí)給被試裝置施加了載荷。由于整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的功率流向未形成回路，故稱其為開放功率流式簡稱開式試驗(yàn)臺(tái)。 圖1-2 開式試驗(yàn)臺(tái)組成原理圖 開式試驗(yàn)臺(tái)的主要優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單、制造安裝方便、加載穩(wěn)定可靠、能夠方便地進(jìn)行不同功率和各種形式的被試裝置的測試試驗(yàn)，但是，由于功率流開放使得動(dòng)力消耗大，造成能量的巨大浪費(fèi)，試驗(yàn)費(fèi)用較高，這類試驗(yàn)大多用于非長期運(yùn)轉(zhuǎn)的試驗(yàn)。 1.2 閉式試驗(yàn)臺(tái) 閉式試驗(yàn)臺(tái)根據(jù)能量循環(huán)形式可分為電封閉式試驗(yàn)臺(tái)（如圖1-3所示）和機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)（如圖1-4所示）兩種：電封閉式試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械部分與開式試驗(yàn)臺(tái)相似，但其負(fù)載裝置必須是電機(jī)，即負(fù)載電機(jī)成為發(fā)電機(jī)，所發(fā)電流經(jīng)過控制系統(tǒng)反饋到驅(qū)動(dòng)電機(jī)或輸入電網(wǎng)，以達(dá)到能量循環(huán)的目的（所謂“閉式”即是指功率或能量封閉循環(huán)）。電封閉式試驗(yàn)臺(tái)從原動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率可以部分地反饋回原動(dòng)機(jī)，既達(dá)到了加載的目的，又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)的能量主要在傳動(dòng)箱、陪試裝置、被試裝置、加載裝置之間流動(dòng)，原動(dòng)機(jī)所消耗的功率主要用于克服系統(tǒng)中摩擦損失所消耗的功。該種形式的試驗(yàn)臺(tái)是目前國內(nèi)汽車變速器及驅(qū)動(dòng)橋齒輪實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用最多的試臺(tái)。 圖1-3電封閉式試驗(yàn)臺(tái)組成原理圖 圖1-4 機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)基本組成 封閉功率流式試驗(yàn)臺(tái)除了具有開放功率流式的優(yōu)點(diǎn)外，還具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)能效果可達(dá)50%左右，因而它適用于較大功率的被試裝置進(jìn)行長期的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。 第二章　總體方案設(shè)計(jì) 2.1　設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 設(shè)計(jì)一液壓機(jī)械傳動(dòng)變速箱開式試驗(yàn)臺(tái)，使它能夠滿足對(duì)車輛整車性能、然油經(jīng)濟(jì)性、以及變速器的傳動(dòng)效率、換檔規(guī)律、液壓機(jī)械雙流分流比的試驗(yàn)研究。其中功率吸收裝置為電渦流測功機(jī)，其他組件在符合設(shè)計(jì)要求的前提下由自己選擇確定。 2.2　變速器試驗(yàn)臺(tái)的基本功能 設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)主要用于檢測拖拉機(jī)上的機(jī)械液壓無級(jí)變速器試驗(yàn)臺(tái)能給變速器提供動(dòng)力，模擬變速器在拖拉機(jī)上的輸入工況；能給變速器加載；能模擬車輛在實(shí)際行駛過程中的動(dòng)態(tài)加速阻力；能檢測汽車拖拉機(jī)然油經(jīng)濟(jì)性；能測變速器傳動(dòng)效率、換檔規(guī)律性和液壓機(jī)械雙功率流分流比；為診斷變速器故障提供參考數(shù)據(jù)。要求具有有一定的通用性，可以檢測不同型號(hào)的敗訴企，同時(shí)注意制造成本不宜過高。 2.3　變速器試驗(yàn)臺(tái)基本方案 試驗(yàn)臺(tái)主要由原動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、被試變速箱、升速箱、加載裝置、聯(lián)軸器、慣性飛輪組，信號(hào)采集與控制系統(tǒng)，本試驗(yàn)臺(tái)組成形式采用框架式組合結(jié)構(gòu)，其試驗(yàn)范圍具有很強(qiáng)的可伸縮性，試驗(yàn)范圍較寬。圖中的被測變速器用支架固定在地面上，在動(dòng)力源與變速器之間，安裝扭矩轉(zhuǎn)速傳感器1，該傳感器用于測量發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率隨負(fù)載的變化而變化的情況,為變速器的輸入功率；變速器后面安裝扭矩轉(zhuǎn)速傳感器2，用于測量變速器輸出功率隨負(fù)載的變化而變化的情況；升速箱裝在變速器與加載裝置之間，以保證動(dòng)力源輸出的功率全部被加載裝置吸收；在變速器上的變量泵之前安裝一個(gè)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，從而可以測試變速器液壓功率分流比；慣性飛輪組連接在試驗(yàn)臺(tái)的末端，用以模擬輛在實(shí)際行駛過程中的動(dòng)態(tài)加速阻力；該試驗(yàn)臺(tái)沒有制動(dòng)器，原地制動(dòng)，只限于單種工況。信號(hào)采集與控制系統(tǒng)在次不作介紹。 2.4 　試驗(yàn)臺(tái)各組件的選擇 2.4.1　動(dòng)力源選擇 開式試驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力源用直流電動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性硬，調(diào)速性能好，調(diào)速控制方便易實(shí)現(xiàn)，是一種較好的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)源，但直流電機(jī)啟動(dòng)電流較大，無專用供電設(shè)備會(huì)造成電網(wǎng)電壓的極大波動(dòng)，影響其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行，有專用供電設(shè)備則需較大的經(jīng)濟(jì)投入。電動(dòng)機(jī)對(duì)車輛原動(dòng)機(jī)的運(yùn)行只能是近似的模擬，不可能對(duì)具有機(jī)械特性的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)完全實(shí)現(xiàn)；發(fā)動(dòng)機(jī)能夠直接將要與原變速器配套使用的單片機(jī)等控制系統(tǒng)用于變速傳動(dòng)系統(tǒng)的性能測試；能夠準(zhǔn)確的模擬無級(jí)自動(dòng)變速器在車上的真實(shí)使用工況；發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩，功率等隨轉(zhuǎn)速變化的特性同無級(jí)自動(dòng)變速器實(shí)際在車上的特性相吻合，測試結(jié)果準(zhǔn)確。總之發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的變化較電動(dòng)機(jī)更能接近實(shí)際。但發(fā)動(dòng)機(jī)本身的工作狀態(tài)將對(duì)整個(gè)測試系統(tǒng)的測試精度及測試的可重復(fù)性帶來極大的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)本身較電動(dòng)機(jī)的可控性較差，噪聲高，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。 為了能更好地完成變速器的各種試驗(yàn)，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)及其它方面的條件，可以選用原履帶拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)，從而完成變速器的扭矩傳遞及全面特性的測試。發(fā)動(dòng)機(jī)即選用東方紅1302R的變速器，型號(hào)為LR610ZT8，額定轉(zhuǎn)速2300rpm，對(duì)應(yīng)額定功率為106KW。 被試變速器額定功率為106KW，轉(zhuǎn)速在3～30Km/h，最大傳動(dòng)比為6.91，最小傳動(dòng)比為0.73。 額定功率下變速器最大輸出轉(zhuǎn)矩為: 2.4.2　加載裝置 設(shè)計(jì)內(nèi)容要求加載裝置為電渦流測功機(jī)。電渦流測功機(jī)控制容易，控制精度較高，為模擬車輛運(yùn)行工況，在測功機(jī)和傳動(dòng)裝置之間必須增加變速變扭裝置，電渦流測功機(jī)作為吸功設(shè)備，缺點(diǎn)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能而散失，對(duì)能源的浪費(fèi)較大。電渦流測功機(jī)選DW160，主要性能指標(biāo)如下： 型號(hào) 額定吸收功率kw 額定扭矩N.m 最高轉(zhuǎn)速r/min 額定扭矩轉(zhuǎn)速范圍r/min DW160 160 160 6500 2000～2800 2.4.3　升速箱 2.4.4　慣性飛輪組 2.4.5　扭矩轉(zhuǎn)速傳感器 扭矩傳感器主要工作性能指標(biāo)包括：扭矩測量量程、工作轉(zhuǎn)速范圍、精度等級(jí)、靈敏度、重復(fù)性、線性、動(dòng)態(tài)特性、過零特性、工作壽命、安裝及環(huán)境適應(yīng)性、抗干擾能力、外型尺寸、重量等。 扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的選取根據(jù)扭矩和轉(zhuǎn)速的大小。發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為106kw，額定轉(zhuǎn)速2300r/min，由2.4.1中的計(jì)算可M1max=491Nm,M2max=3487.5Nm, 最大轉(zhuǎn)速n1=2300r/min,n2=3150r/min,傳感器型號(hào)為誠邦科技生產(chǎn)的　NJ2；M3max=41,n3=4000r/min,傳感器型號(hào)為誠邦科技生產(chǎn)的NJG2。 第三章　升速箱設(shè)計(jì)及計(jì)算 3.1　齒輪基本參數(shù) 模數(shù)　由于整個(gè)傳動(dòng)過程中，承受的扭矩比較大，經(jīng)考慮，模數(shù)取5，并選為直齒輪 壓力角a　壓力角取a＝20° 齒寬b　b=km，k取7.2，則b=36 3.2　齒輪齒數(shù)分配 3.3　齒輪強(qiáng)度計(jì)算 1)　齒輪1、2 1.彎曲疲勞強(qiáng)度 2.接觸疲勞強(qiáng)度 符合要求 2）　齒輪3、4 1.彎曲疲勞強(qiáng)度 2.接觸疲勞強(qiáng)度 符合要求 3）　齒輪5、6 1.彎曲疲勞強(qiáng)度 2.接觸疲勞強(qiáng)度 符合要求 3.4　軸的強(qiáng)度計(jì)算 1)　軸1 2)　軸2 3）　軸3 3.5　軸承的壽命計(jì)算 1)　軸承1 7214c d=70 D=125 B=24 a=22.4 c=56 c0=49.2 α=15° 滿足要求 2)　軸承2 7212c d=60 D=110 B=22 c=44.8 c0=37.8 α=15° 滿足要求 3)　軸承3 7212c 參數(shù)同2) 滿足要求 總　結(jié) 此次的設(shè)計(jì)任務(wù)液壓機(jī)械傳動(dòng)變速箱開式試驗(yàn)臺(tái)。該試驗(yàn)臺(tái)主要用于拖拉機(jī)、工程機(jī)械和汽車等行星傳動(dòng)效率、扭矩、轉(zhuǎn)速測量。它可以對(duì)各種自動(dòng)變速箱、液壓機(jī)械雙功率流傳動(dòng)等新型傳動(dòng)的性能進(jìn)行測試，探索其牽引性能、傳動(dòng)效率、換檔規(guī)律、功率分流比，為我國的拖拉機(jī)、工程機(jī)械、汽車的新技術(shù)改造提供強(qiáng)有力的技術(shù)設(shè)備支撐。 對(duì)于我們即將要畢業(yè)的大學(xué)生來說，應(yīng)從最基本的設(shè)計(jì)做起。因此這次設(shè)計(jì)的主要目的就是理解和學(xué)習(xí)機(jī)新型變速箱試驗(yàn)臺(tái)的一般設(shè)計(jì)理念和思路，為將來的學(xué)習(xí)和工作打好基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)的變速箱試驗(yàn)臺(tái)的主要特點(diǎn)是：操作簡便、工況單一、原地制動(dòng)、外型尺寸大、消耗功率大。由于現(xiàn)有新型變速器試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)還不太成熟和自己能力的有限，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上沒有大的突破，只能在同類設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行小的修改。所以本次的設(shè)計(jì)只能是對(duì)一般設(shè)計(jì)過程和思路的熟悉；沒有太多的創(chuàng)新是這次設(shè)計(jì)的遺憾。 經(jīng)過這次的設(shè)計(jì)，自己的收獲也很多，不僅提高了自己的獨(dú)立思考和解決問題的能力，還掌握了許多獲得知識(shí)的途徑。這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)將對(duì)我在將來的學(xué)習(xí)和工作中起到了很大的幫助。也正是通過這次設(shè)計(jì)，才讓我認(rèn)識(shí)到了自己知識(shí)的局限性，才明白只學(xué)習(xí)書本上的理論知識(shí)，沒有實(shí)際的應(yīng)用，不到實(shí)際的生產(chǎn)中去實(shí)踐，是不行的。這個(gè)對(duì)自己以后的工作會(huì)有很大的幫助。 參考文獻(xiàn) [1]、郁錄平 工程機(jī)械地盤設(shè)計(jì) 人民交通出版社　 [2]、 廣西機(jī)械（2000） 廣西機(jī)械出版社 [3]、張興?！? 工程機(jī)械地盤構(gòu)造與設(shè)計(jì) 同濟(jì)大學(xué) [4]、吳宗澤 　機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) 　 化學(xué)工業(yè)出版社 [5]、 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 　 機(jī)械工業(yè)出版社 [6]、 拖拉機(jī)理論 　 中國農(nóng)業(yè)出版社 [7]、萬茂松 汽車自動(dòng)變速器試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 　 南京林業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 [8]、陳家瑞 汽車構(gòu)造（下冊(cè)） 　 機(jī)械工業(yè)出版社 [9]、王昆 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 　　 高等教育出版社 [10]、朱冬梅，胥北瀾. 畫法幾何及機(jī)械制圖 高等教育出版社 [11]、廖軍 汽車變速器系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)的分析 廣西汽車拖拉機(jī)研究所 [12]、洛陽拖拉機(jī)研究所主編 拖拉機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 [13]、 　 重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（2000） 重慶大學(xué)出版社 [14]、王望予. 汽車設(shè)計(jì)（第4版） 機(jī)械工業(yè)出版社 [15]、濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì) 高等教育出版社 致　謝 在四年的大學(xué)生活中，畢業(yè)設(shè)計(jì)無疑是對(duì)我最全面的考驗(yàn)和檢驗(yàn)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)在我四年大學(xué)學(xué)習(xí)生涯的重要性不言而喻。它無疑是對(duì)我四年所學(xué)知識(shí)和技能的一次綜合大檢閱。在這100多天的畢業(yè)設(shè)計(jì)工程中，顯然會(huì)遇到這樣那樣的困難和問題。張文春老師、曹青梅老師給予了我許多無私幫助和耐心指導(dǎo)，還不厭其煩的給我講解。我們組的張老師不僅給我們介紹了很多參考書，還為我們提供資料，曹老師通過郵箱發(fā)給了我們大量資料，并且?guī)覀內(nèi)ボ囇兴礄C(jī)械事物，在整個(gè)我們畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、無私的奉獻(xiàn)精神、淵博的學(xué)識(shí)無一不深深的影響著我。 同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中還得到了同學(xué)們的熱心幫助，這個(gè)也在我本次設(shè)計(jì)中起很大的作用，有時(shí)候一個(gè)問題想不通了，碰到難題了，大家商量一下，通過討論，讓自己又學(xué)到了很多東西。 在此向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示我最衷心和誠摯的感謝?。?！ 對(duì)自動(dòng)變速器換檔規(guī)律提高汽車性能的研究 摘要 從節(jié)能角度出發(fā)為自動(dòng)變速器提出了一種全新的換檔規(guī)律。自動(dòng)換檔臺(tái)架試驗(yàn)采用了此換檔規(guī)律，并在自動(dòng)變速器的試驗(yàn)臺(tái)上完成，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了換檔規(guī)律的正確性，該換檔規(guī)律的研究結(jié)果豐富了車輛自動(dòng)操作理論，提高工程車輛液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，節(jié)能資源具有知道意義和應(yīng)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：　工程車輛　自動(dòng)變速器　換檔規(guī)律　節(jié)能 引言 近些年來，國外全新裝載機(jī)已廣泛使用了自動(dòng)變速器，這種全新機(jī)構(gòu)和技術(shù)的使用量在完善整個(gè)機(jī)械的性能，提高機(jī)械的自動(dòng)化和智能化水平，這便其操作迅速，節(jié)能資源，為了提高工程車輛的自動(dòng)化水平及其在世界上的競爭力，使用了多檔位變速器及電子控制技術(shù)，提高了工車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。 工程車輛的運(yùn)作特點(diǎn)如速度低，負(fù)載重，負(fù)載改變劇烈，這是不同于汽車運(yùn)作狀況的，因此，工程車輛不能使用汽車上的鎖止離合器解決變速器在低效區(qū)范圍內(nèi)工作的問題。改進(jìn)后的這種傳動(dòng)反案需要導(dǎo)求一種換檔規(guī)律使其根據(jù)動(dòng)載荷情況確定當(dāng)前的檔位，以保證變矩器在高效區(qū)范圍內(nèi)工作，這就是檔位判定的問題了。 1.換檔規(guī)律 1.1　檔位判定 換檔規(guī)律以空話字液力變矩器的效率在某一理想直的范圍內(nèi)為目標(biāo)，即當(dāng)，自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)計(jì)算出變速器傳動(dòng)比，進(jìn)而確定變速器的檔位。 車輛模型如圖1所示，YJ355變矩器的原始特性如圖2所示，假設(shè)圖2　中的兩個(gè)點(diǎn)分別表示換檔前在低效區(qū)范圍內(nèi)的工況點(diǎn)和換檔后　時(shí)檔位點(diǎn)，Ttc和Ttc1分別表示兩個(gè)點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩，另外，在換檔期間動(dòng)載荷不變。發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩是節(jié)流閥和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的函數(shù)，即有 Te＝f(a,ne) (5) 式中　Te-發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩　a－發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)流閥 假設(shè)換檔期間動(dòng)載荷不變，有(5)可知，節(jié)流閥不變，ne也不變，假設(shè)變速器的傳動(dòng)比為it，要使工況點(diǎn)，從低效區(qū)范圍向高效區(qū)范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，變速器可以擴(kuò)大或減小轉(zhuǎn)矩，即有　　 　　 由式(4)和(6)可得，　　 　 式中－分別為對(duì)應(yīng)于Ttc值的變矩比和泵輪力矩系數(shù) －分別對(duì)應(yīng)于Ttc1值的變矩器的變矩比和泵輪力矩系數(shù)，即　 由圖2曲線擬合的方法活得。 由于在車輛傳動(dòng)系統(tǒng)中，變速器在換檔期間的功能為調(diào)整傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩，上述推導(dǎo)的it是下一、刻變速器的輸出轉(zhuǎn)矩增大或減小的倍數(shù)，可是，在連續(xù)換檔過程中，變速器當(dāng)前已處于某個(gè)檔位，也就是變速器輸出轉(zhuǎn)矩當(dāng)前已經(jīng)增加一伙減少了一個(gè)倍數(shù)，這個(gè)倍數(shù)就是變速器的穿都怪比，因此，變速器下一刻的輸出轉(zhuǎn)矩當(dāng)前已經(jīng)增加（減?。┒嗌俦稊?shù)需要在當(dāng)前的輸出轉(zhuǎn)矩增加或減少倍數(shù)it的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，或者說，變速器的傳動(dòng)比還需要在當(dāng)前檔位的傳動(dòng)比的基礎(chǔ)上增大（減?。﹊t倍，即有 式中-----下一刻變速器的傳動(dòng)比，j－當(dāng)前變速器的檔位 由式（7）和（8）可得如下變速器升降規(guī)律 　　 由于變速器理想傳動(dòng)比是一連續(xù)值，而實(shí)際可供選擇的傳動(dòng)比卻是有線的高效值，故在實(shí)際使用中需要根據(jù)變矩器工礦點(diǎn)處于（低速或高速區(qū)）不同情況確定應(yīng)選用傳動(dòng)比的檔位，當(dāng)變矩器的工況處于低速區(qū)時(shí)，若所求的傳動(dòng)比大于變速器各當(dāng)?shù)淖畲髠鲃?dòng)比，則選擇最低檔，若所求的傳動(dòng)比介于變速器兩檔傳動(dòng)比之間，則選擇大傳動(dòng)比的檔位，當(dāng)變矩器的工況點(diǎn)處于高速區(qū)時(shí)，若所求的傳動(dòng)比小于變速器各檔的最小傳動(dòng)比，則選擇最高檔；若所求的傳動(dòng)比介于變速器的兩檔傳動(dòng)比之間，則選擇小傳動(dòng)比的檔位。 1.2　自動(dòng)控制方案 通過以上對(duì)自動(dòng)換檔規(guī)律的研究可知，只要測得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，渦輪轉(zhuǎn)速，建立一個(gè)關(guān)于如圖2所示變速器原始特性的數(shù)據(jù)庫，把這些數(shù)據(jù)輸入到電子控制單元，就可以節(jié)能為目標(biāo)，由換檔規(guī)律公式（9）確定變速器當(dāng)前的最佳檔位了，整個(gè)自動(dòng)控制方案如圖（3）所示，該方法避開車輛工程中一直存在準(zhǔn)以解決的轉(zhuǎn)矩信號(hào)準(zhǔn)測量的問題。 1.3　阻止檔位循環(huán)的方法 為了阻止變速器不規(guī)則擺動(dòng)，采取了區(qū)別正常換檔和頻繁換檔的方法。 首先，根據(jù)工程車輛換檔頻率每小時(shí)換檔次數(shù)近千次，指定了如下規(guī)定：從這一檔位環(huán)島下一檔位的最小時(shí)間間隔為2秒，假設(shè)接收數(shù)據(jù)的時(shí)間為t分鐘，兩次換檔的檔位判定時(shí)間為2000t，因此，變速器進(jìn)退檔的時(shí)間是檔位判定時(shí)間的一半，這樣的換檔成為頻繁換檔，當(dāng)變速器進(jìn)退檔的時(shí)間是檔位判定時(shí)間時(shí)，這樣的換檔成為正常換檔。 當(dāng)自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)判斷是頻繁換檔，控制器就不需要操作換檔，直接作出下一個(gè)判斷，當(dāng)自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)判斷出是正常換檔，控制器就要作出換檔指令，滿足控制需要。 1.4　換檔規(guī)律的特點(diǎn) （1）該換檔規(guī)律與變矩器的原始特性有關(guān)，是隨其原始特性而改變。 （2）與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制相比，其算法簡單，開發(fā)時(shí)軟件硬件都同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)，故其成本低，易于推廣及應(yīng)用。 2　臺(tái)架試驗(yàn) 2.1　自動(dòng)變速器試驗(yàn)臺(tái)的組成 圖4所示，自動(dòng)變速器的組成和控制方法，可以看出，自動(dòng)變速器是由發(fā)動(dòng)機(jī)、變矩器、變速器、提檔和電渦路測功機(jī)構(gòu)成，發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)能量，電渦流測功機(jī)是能量損耗的裝置，它模擬車輛傳動(dòng)系統(tǒng)操作或運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷，調(diào)整風(fēng)流來改變制動(dòng)負(fù)荷，提檔設(shè)置在變速器和電渦流測功機(jī)之間，與電渦流測功機(jī)配合旋轉(zhuǎn)扭矩，在此試驗(yàn)中，控制器測量和操縱發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，根據(jù)換檔規(guī)律，監(jiān)視器控制制動(dòng)器電磁閥開關(guān)來執(zhí)行行換檔。 2.2　接收數(shù)據(jù)的方法 為了把電視監(jiān)視器，自動(dòng)變速器試驗(yàn)臺(tái)工況點(diǎn)應(yīng)用到實(shí)時(shí)上，利用虛擬裝置驅(qū)動(dòng)程序，根據(jù)窗口技術(shù)確定時(shí)終端系統(tǒng)，接收數(shù)據(jù)的方法如圖5所示，VXD負(fù)責(zé)和應(yīng)用程序傳遞，管理對(duì)應(yīng)的硬件資源和反應(yīng)軟件中斷當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，VXD傳達(dá)于應(yīng)用程序來測量和操作發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，應(yīng)用程序控制制動(dòng)器的電磁閥開關(guān)，根據(jù)換檔規(guī)律，通過處理加上的結(jié)果來執(zhí)行換檔。 2.3　試驗(yàn)驗(yàn)證和試驗(yàn)結(jié)果 為了驗(yàn)證換檔規(guī)律，以Miscrosoft visual C++為開發(fā)環(huán)境，開發(fā)了自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的軟件，自動(dòng)換檔試驗(yàn)臺(tái)在作為211工程建立的自動(dòng)變速器試驗(yàn)臺(tái)上完成了，在此方案中，變矩器效率被控制在75％以上，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示： 在此試驗(yàn)中，接受數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔設(shè)定為200分鐘，實(shí)驗(yàn)結(jié)果連接數(shù)據(jù)點(diǎn)可得，如圖G所示，在土6b中，隨著負(fù)荷的增加，變速器到低速檔，隨著負(fù)荷的減少，變速器換到高速檔，圖6中那些效率低于75％的點(diǎn)是檔位判定點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了換檔規(guī)律根據(jù)車輛的動(dòng)載荷情況，通過變速器換檔，能夠控制變矩器在高效區(qū)敢為內(nèi)的工作，除了變速器處于低檔時(shí)左邊低效區(qū)和變速器處于最高檔時(shí)右邊低效區(qū)以外，換檔規(guī)律公式將變矩器所有工況下的效率限定于某一理想值范圍內(nèi)。 結(jié)論 本文從節(jié)能角度出發(fā)，提出了一種全新的工程車輛自動(dòng)變速器換檔規(guī)律，自動(dòng)換檔臺(tái)架試驗(yàn)采取了比換檔規(guī)律，并在作為211工程建立的自動(dòng)變速器試驗(yàn)臺(tái)上完成，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證了換檔規(guī)律的正確性。除了變速器處于最低檔左邊低效區(qū)范圍內(nèi)和處于最高檔右邊的低效區(qū)范圍外（圖7），該換檔規(guī)律公式將變矩器所有工況下的效率限定于某一理想值范圍內(nèi)，該換檔規(guī)律的研究結(jié)果不僅豐富了車輛自動(dòng)操縱理論，而且在提高我國工程車輛液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，節(jié)約能源上也有重要的指導(dǎo)意義和應(yīng)用推廣價(jià)值。 參考文獻(xiàn) 1 趙丁選，馬鑄，楊力夫．工程車輛液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力性分析． 中國機(jī)械工程，2001，12(8)：948～950 2 龔捷．以提高傳動(dòng)效率為目的的工程車輛自動(dòng)變速換檔規(guī)律研究：『博 士學(xué)位論文]．長春：吉林大學(xué)，2002 ‘ 3 朱經(jīng)昌．液力變矩器的設(shè)計(jì)與計(jì)算．北京：國防工業(yè)出版社，1991、250-253 4 龔捷，趙丁選．工程車輛自動(dòng)變速器換檔規(guī)律研究及自動(dòng)控制仿真． 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，35f9)：930--934 5 王康，黃宗益，詹永紅．裝載機(jī)變速器的換檔操縱． 工程機(jī)械，2000， 3lf2)：18-21 28