目前传统液压机械无级变速器中行星轮系参数优化步骤繁琐,精确建模难度比较大。设计了一种新型的等差式液压机械无级变速器,基于MathCAD对其行星齿轮系空间尺寸和体积进行优化。根据液压机械无级变速器无级传动条件确定行轮系参数,以行星轮系齿轮模数、齿数和齿轮宽度作为设计变量,以减小行星轮系结构体积作为目标函数建立数学模型,利用MathCAD对行星轮系参数进行优化设计。结果表明行星齿轮系的体积比原体积降低24%,使行星轮系结构更紧凑,减轻质量和降低成本。

设计了一种满足中大型采棉机行驶需求的液压机械无级变速器试验台,完成了各部分设计及搭建,并进行了相关试验。基于液压机械无级变速器工作原理和传动特性,针对自主研发的分矩汇速等差多段式液压机械无级变速器,提出试验台整体设计方案,确定试验台各装置组成,设计试验台动力负载部分、测控人机交互部分与传动固定部分,并进行相应试验。结果表明:液压机械无级变速器试验台运转平稳,能够实现液压机械无级变速器参数测试,转速和负载的变化与换段时速度下降幅度呈正相关。研究可为采棉机液压机械无级变速器试验台的设计与试验提供理论依据。

针对搭载液压机械无级变速器的非道路车辆在复杂工作环境下容易引起液压调速系统输出转速波动剧烈、稳定性下降等问题,提出一种基于液压调速系统的遗传算法优化前馈-反馈+PID转速复合控制方法。以系统输出转速平稳恒定为控制目标,将未加控制时的马达转速分别与PID控制以及遗传算法优化前、后的前馈-反馈PID控制下的马达转速进行比较。仿真结果表明,遗传算法优化前馈-反馈PID控制使系统达到稳定状态时的超调量减少38.7%,调节时间减少3.5 s,提高了系统的抗负载干扰能力和转速控制性能。

针对采棉机作业工况复杂,提出一种由静液压无级变速与机械式有级变速组配式动力换挡无级调速行驶传动方案。建立采棉机田间采摘、田间运输和公路运输3种工作模式控制逻辑,确定3种模式速度范围。构建动力传动方程,确定采棉机设计参数和液压系统元件选型。搭建采棉机样机进行速比特性田间试验,分析调速特性与变量泵效率特性。结果表明:通过变量泵和变量马达联合调控以及改变机械式有级变速箱传动比,可实现采棉机在田间采摘模式时恒转矩输出,在运输模式时恒功率输出;采棉机田间采摘速度范围为0~8.5 km/h,田间运输速度范围为0~14.5 km/h,公路运输速度为0~27.5 km/h;可实现采棉机全程作业无级调速,满足其行驶动力需求。

为解决采棉机传统传动方式在采摘过程中容易出现发动机与传动部件的扭矩不匹配,变速过程繁琐、换挡挫顿等缺点,无法完全适应棉花采摘的复杂作业环境等问题,根据采棉机的作业要求,设计了动力换挡液压行走系统。运用AMESim仿真软件验证了采棉机动力换挡液压行走系统的合理性。仿真结果表明:所设计的自动控制模式采棉机动力换挡液压行走系统在换挡时比手动切换模式系统中的压力波动小,流量波动冲击减小43.56%,车速加速时间缩短47.74%,换挡后压力及