两段式分速汇矩式液压机械传动设计

　　0 引 言　　

　　液压机械无级变速器(HMT)是综合液压传动机械传动优点的双功率流无级传动形式，是合适军用车辆、拖拉机、卡车等中重型车辆传动的理想的CVT 传动形式。HMT 在军用装甲车辆上已广泛应用^[1-3]，在大功率民用车辆领域也表现出良好的应用前景。20 世纪90 年代以来国外主要拖拉机制造公司都相继推出了实用产品，具有代表性的有配备德国ZF 公司的 Eccom 和Steyr 公司的S-Matic等系列液压机械传动变速器的拖拉机。Claas 公司和 Johndeer 公司也生产了各自的液压机械传动的拖拉机系列。而大部分研究主要集中在分矩汇速式HMT 上，直到1995 年，德国Fendt 公司 VarioCVT 真正开创了分速汇矩式HMT技术应用的先河^[2]，配备该传动的Vario 400，700，800，900 系列拖拉机表现出的出色的工作特性，使分速汇矩式液压机械传动引起了广泛关注^[2-7]。

　　目前国内外尚未有对多段分速汇矩液压机械传动研究的实例，而多段式结构较fendt 公司的一段式结构，具有更高的传递功率能力和更宽的调速范围。北京理工大学多年致力于液压机械传动研究，通过初步研究发现多段式分速汇矩式液压机械传动具有良好的传动特性，并具有开发节能传动的潜力。随着目前对车辆节能技术要求不断提高，多段式分速汇矩式液压机械传动具有广阔的发展前景。

　　1 传动方案

　　基于实验室某车型设计的分速汇矩式液压机械传动方案的系统分流机构由两个不同行星排组成，分别为第一段和第二段的分流机构，并且配备有各自的选段机构-同步器S1 和S2，采用相同的液压路输入、输出速比ip、mi 。液压路由两个双变量液压泵马达及相应的阀机构组成，传动简图如图1 所示。

　　在方案设计过程中，对以单排的一段式分速汇矩式方案的研究表明：如果按通常设计概念将反相位方案设置为第二段则限制了第一段充分发挥功率能力，这与常见的分矩汇速式液压机械传动方案不同。故提出将反相位方案置于第一段的设计想法。

　　整车质量为6250kg，驱动轮动力半径为0.425 m，主减速比i=6.2finali，ν_max=90km/h。泵、马达均为排量180 cc/rev 的双变量液压元件。行星排特性参数分别为k₁=1.5，k₂=1.8。

　　2 速比特性分析

　　这里定义速比为输出转速与输入转速之比：即定义i_h为液压路速比，任何工况下，行星排三构件速度关系均满足方程：

　　定义液压元件1 转速为0 时的变速箱输出速比为参考速比i_f，该点为变速箱的两个纯机械点。第一段第二段。