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基于HMCVT的湿式离合器设计与建模仿真

陈前  
【摘要】:液压机械无级变速器(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission,简称HMCVT)在工作时液压传动平稳、机械传动效率高,与传统变速器相比,换段更为平顺。近年来,HMCVT凭借其独特优势越来越多的出现在欧美发达国家新型非道路车辆上,该无级变速技术已逐渐成为大马力拖拉机变速箱设计的首选传动方式。本文针对行星排及其制动控制装置——湿式离合器,结合大马力拖拉机P7000的实际工况参数,完成相关零件的设计计算与建模仿真工作。具体研究内容及结论如下:1.根据行星齿轮机构的实际工况要求,设计了一种能实现HMCVT高/低速切换的行星排机构。在此基础上,完成了与齿圈相连的湿式离合器的设计,主要包括储备系数选取、摩擦片设计、活塞设计、回位弹簧设计、花键和密封圈选择以及壳体设计等。2.针对行星排齿圈与离合器主动毂为一体的特殊结构及传递扭矩的需要,利用ANSYS进行了主动毅及太阳轮的静力学分析。通过比较不同排油孔结构的仿真效果,最终在强度满足要求的前提下,确定在离合器花键槽结构上加工长条槽型孔的结构来实现冷却润滑摩擦片的功能并达到离合器轻量化设计的目的;通过模态分析进一步验证了其最大应变量符合强度要求。3.建立了该离合器的动力学模型与数学模型,对其工作过程中充油阶段、活塞推动阶段及摩擦片接合阶段等进行了分析。在AMESim里搭建了离合器的换段仿真模型,借助SolidWorks软件对该行星排与湿式离合器进行三维建模,完成了其关键部件的虚拟装配,通过干涉检验分析验证了其结构的合理性。4.利用AMESim软件对v-α-f换段规律和传统同步换段规律分别进行了仿真,结果表明:与传统的同步换段相比,应用v-α-f换段规律能更有效地减少换段冲击,提高传动系统的稳定性;最后,对湿式离合器换段过程中的油压特性进行了仿真分析,并通过台架试验验证了仿真结果的有效性。


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