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原文传递回流式液力传动装置动态特性研究

论文题名：	回流式液力传动装置动态特性研究
关键词：	工程车辆;回流式液力传动装置;动态特性
摘要：	工程车辆广泛应用于国家建设的各个领域，尤其是在建筑、土木、桥梁等行业发挥着不可替代的作用。由于工程车辆的工作环境通常比较恶劣，外界负载在不断变化，所以目前很多工程车辆的动力传动系统采用的是液力机械传动形式。液力机械传动中的液力变矩器是关键元件。由于液力变矩器中存在了两次能量转换，所以其效率相比于齿轮传动低。手动变速器和自动变速器的综合效率分别是96.7％和86.7%，所以提高液力机械传动效率有着重要意义。本文针对这一问题，提出了一种全新的变速传动装置——回流式液力传动装置。回流式液力传动装置利用行星排所固有的分流/合流功率和速度合成的特性，将液力变矩器反置于回流路径中以大幅降低功率损失，并通过变矩器的连续调速功能和挡位变速器的速比变换实现整个变速传动系统的全程无级变速。同时，利用功率回流的特性继续保留整个变速系统低速增扭的特性。　　本文依托于国家自然科学基金面上项目（项目编号：51375505）“新型回流式液力机械自动变速传动系统设计理论与控制方法”和国家重大基础研究计划(973计划)课题四（项目编号：2014CB046304）“重载突变工况的高效动力传递原理及自适应控制方法”，从理论和实验两方面开展了回流式液力传动装置动态特性研究。本文针对回流式液力传动装置同时存在着两条功率流支路（刚性传动的行星齿轮和柔性传动的液力变矩器）的功率传递特点，建立回流式液力传动装置动力学模型，研究其动态特性及影响规律，为以后的机械参数设计提供参考依据，从而提高回流式液力传动装置的可靠性。根据回流式液力传动装置动态特性研究目标，本文主要研究内容如下：　　①回流式液力传动装置基础特性及其影响因素　　分析回流式液力传动装置的基本结构和工作原理，研究回流式液力传动装置不同于目前车辆动力变速传动系统的特征。推导回流式液力传动装置基础特性的公式。分析回流式液力传动装置的性能影响因素，并对参数进行优化。　　②回流式液力传动装置动力学模型　　分别建立液力变矩器动力学模型和行星齿轮动力学模型，在此基础上建立回流式液力传动装置的动力学模型。由于目前液力变矩器主要有两种不同的动力学模型，所以还分析了两种液力变矩器动力学模型各自的优缺点。　　③回流式液力传动装置动态特性　　在建立回流式液力传动装置动力学模型的基础上，研究了回流式液力传动装置的幅频特性，并对相应结构参数进行优化。研究无量纲的内部激励频率和啮合阻尼比对回流式液力传动装置非线性动力学的影响。　　④基于不同动力源的回流式液力传动系统动态特性　　分别针对以内燃机和电机为动力源的传动系统，研究回流式液力传动装置在不同动力源系统中的动态特性。首先建立装载机传动系统动力学模型，分别研究装载机在起动和V型铲装工况时回流式液力传动装置的动态特性。其次建立掘进机截割部传动系统动力学模型，研究突变工况下，装备回流式液力传动装置的掘进机截割部动态特性，并与现有掘进机截割部进行对比。　　⑤回流式液力传动装置实验研究　　设计研制一款适用于掘进机的回流式液力传动装置，并搭建实验台对其进行测试。在实验过程中，利用负载电机模拟双自由度行星齿轮箱中齿圈的负载，利用驱动电机模拟回流式液力传动装置的加载，采用转速转矩传感器分别采集双自由度行星齿轮箱中齿圈和回流式液力传动装置输入轴的转速转矩变化情况，以验证回流式液力传动装置动力学模型的正确性。
作者：	王欢
专业：	机械工程
导师：	孙冬野
授予学位：	博士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文