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机械设计毕业设计论文

液压机械无级变速器

摘要

收获机是衡量一个国家农业发展的重要指标之一，而驱动部分是提高其工作效率和保证工作质量的关键因素。

液压无级变系统是底盘驱动的心脏。

由于收获机的工作条件恶劣，要现的动作复杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是农业机械液压系统中比较复杂的。

因此，对收获机液压系统的分析设计对推动我国农业机械的发展具有十分重要的意义。

本次研究的课题是液压机械无级变速系统（应用在收获机）。

液压机械无级变速系统重要有两个系统组成：

液压系统，实现无级调速；传动系统，实现换挡。

其中液压系统采用液压闭式系统。

传动系统利用多档变速箱实现其变速。

从而适应收获机在不同条件下的驱动工作。

关键词：

液压机械无级变速系统，液压闭式系统，变速箱

Hydraulicmechanicalcontinuouslyvariablesystem

ABSTRACT

Harvesterisameasureofacountry'sagriculturaldevelopmentisanimportantindicatorofthedrivesectionistoimproveitsefficiencyandguaranteethequalityofthekeyfactors.Hydraulicsteplessvariabledrivesystemistheheartofthechassis.Theharvesterworkingconditions,requestedactiontoachievethecomplexity,sothedesignofthehydraulicsystemmadeitaveryhighdemand,thehydraulicsystemofagriculturalmachineryhydraulicsystemismorecomplex.Therefore,harvestanalysisanddesignofhydraulicsysteminpromotingthedevelopmentofagriculturalmachineryisveryimportant.

Thesubjectofthisstudyisthehydraulicmechanicalcontinuouslyvariabletransmissionsystem（usedinharvestingmachines）.Importanthydraulicmechanicalcontinuouslyvariablesystemoftwosystems:

thehydraulicsystemtorealizesteplessspeedregulation;drivetoachieveshift.Closedhydraulicsysteminwhichthehydraulicsystem.Transmissionsystemusingmulti-speedgearboxtoachieveitsspeed.Tomeettheharvesterdriverunderdifferentconditionsofwork.

KEYWORDS:

Hydraulicmechanicalcontinuouslyvariablesystem，

Hydraulicclosedsystem，Transmission

目　录

前　言

随着我国农业科技的发展，联合收获机在农田建设和农田作业等农业领域应用越来越广泛。

联合收获机技术的发展对全面实现农业机械化起着至关重要的作用。

目前随着联合收获机功率的提高，以及运输业的快速发展，对联合收获机的可操控性提出了更高的要求。

而变速器是提高联合收获机性能的重要部件。

它不仅决定了联合收获机的动力性和燃油的经济性，同时也决定了做业效率，所以变速器技术的发展成为联合收获机技术发展的重要领域。

而液压无级变速器能很好的适应联合收获机的使用性能。

液压机械无级变速器于20世纪60年代开始在军用坦克和装甲车上应用。

美国通用电气公司60年代研制的HMPT-500液压机械传动综合变速箱，它具有无级变速兼转向功能，成功地应用于M2步兵战车以及M3侦察车和多管火箭发射车上，取得了较大的成功。

70年代初，美国Sundstrand公司也研制了适用于轮式车辆的DMT-25全自动液压机械双流传动变速器，变速操纵为液压自动操纵。

另外日本的小松公司开发了首个用于装载机、推土机等工程机械的液压机械变速器。

它充分发挥了液压机械传动的优点，传动效率高，具有自动换速变档功能。

根据小松报告，液压机械传动与液力机械传动相比，工作效率最大可提高29%，燃油经济性可提高24%。

但由于制造成本高，液压机械无级变速器在农业机械上的实际开发应用主要从上世纪末开始。

变速器自动控制技术主要有以下发展趋势：

控制软件逐渐向智能化方向发展。

随着机械行业、现代计算机技术、人工智能、微电子，人机工程学等学科的高速发展，控制的技术工具发生了革命性的变化。

一个智能化的时代已经到来，，其明显标志就是智能自动化。

在车辆变速控制系统中，经典控制理论和现在控制理论都已经得到了比较成功的应用。

随着科学技术的不断发展，无级变速器自动控制还有许多待开发和研究的课题。

本次设计的主要容，目的及意义

动力传动系统是收获机的核心部件。

而收获机工作条件比较差给动力传动系统提出了非常苛刻的条件。

经过工作条件分析，市场调查，以及经济估算，液压无级变速器能够满足联合收获机的工作条件，并且能够提其工作效率和燃油经济性，而液压无级变速系统是实现其性能的重要保障，更是提高其工作性和燃油经济性的重要技术基础。

选题的依据和研究的意义：

据调查，2010年在粮食总产增加的份额中，玉米占了一半以上。

为确保玉米生产再上新台阶，2010年，在全国农牧渔大县局长轮训班上，从何专家到学员形成了一个共识，当前我国玉米产业最重要的任务就是改革耕作制度。

近几年来，玉米联合收获机的研制生产与推广应用，始终是机械化的一个热点，吸引了众多的科研单位和生产企业。

据不完全统计，截止2000年底，我国研制开发玉米联合收获机的企业达60多家，产品有20余种，80多个机型。

但是，因为我国玉米种植和收获方式的复杂性，传统玉米收获机械工作原理上的局限性，技术设计的不成熟性贺制造质量的不稳定性，许多产品存在着动力消耗大、工作效率低、秸秆粉碎效果差、根茬不能一次性处理等问题，是玉米收获成为制约我国农业机械化发展的一个“瓶颈”。

随着科技的发展，液压技术在农业机械中的应用日益广泛，以成为农业机械实现现代化的重要手段。

液压技术可以使农业机械操纵灵活，并且实现自动控制，因而可提高劳动生产效率、机器使用性能和经济效益。

50年代前液压技术就应用在农业拖拉机的悬挂机构上，以后又在联合收割机、大型农具上得到了广泛的应用。

目前，液压操纵系统控制农机具的升降、农业机械转向机构的操纵；液压转向系统指自行式农业机械转向机构的操纵；液压驱动系统指自行式农业机械行走部分的液压驱动及其它回转部件的驱动。

所以我认为，不仅要改革耕作制度，尽快培育出适宜机械作业的矮秆、早熟、籽粒灌浆快、后期苞叶松散和脱水快的品种，同时也更应大力推广机械化生产技术，并且不断的推进科技创新，不断提高生产力，开发研究适应不同作物和条件的收获机。

所以，针对我国玉米联合收获机技术滞后的情况，本次设计针对玉米联合收获机液压传动底盘为研究对象，设计液压传动系统原理和机械换挡变速系统，时期满足玉米联合收获机在工作状态时的行驶条件和非工作状态的行驶条件。

研究的基本容和拟解决的主要问题

（1）、在充分查阅相关技术文献的基础上，掌握联合收获机的工作特点

（2）、研究液压闭式系统工作的优缺点

（3）、设计液压闭式系统，实现联合收获机底盘的驱动和无级变速

（4）、设计变速器，满足收获机在不同条件下的行驶速度。

第1章变速器基础知识

1.1变速器的功能、类型及特点

变速器可分为有级变速器和无级变速器两大类

1.有级变速器的类型及特点

有级变速器诸要包括手动机械换挡变速器也电控换挡变速器。

工程车辆上应用最广泛的是手动机械换挡变速器（MechanicalTransmission,简称MT）。

它传动效率高、成本低、易于制造，但配备这样变速器的车辆需要频繁换挡变速以满足整机动力性要求，因此劳动强度大，生产效率低，容易造成驾驶员疲劳，降低行驶安全，并且更难以保证车辆始终工作在最佳动力性工作段或最佳经济性工作段，同时还存在着换挡时动力中断问题，这些严重制约了车辆性能的提高。

电控换挡变速器（AutomaticMechanicalTransmission，简称AMT）档位多，极差小，由计算机控制可实现动力换挡，传动效率高，因此是有级变速的主要发展方向。

但电控机械换挡变速器的换挡机构由同步器、杠杆拨叉与电液操纵机构组成，结构较为复杂，生产加工成本较高，制约了它的推广应用。

2.无级变速器类型及特点

无级变速器主要包括液力自动变速器、金属带无级变速器、液压无级变速器、电动无级传动和液压机械无级变速器。

液力自动变速器（AutomaticTransmission，简称AT）是依靠液力变矩器实现无级变速，其技术成熟，控制方便，整机性能好，但传动效率低，造价高。

金属带无级变速器（ContinuouslyvariableTransmission,简称CVT）通过连续改变传动带的工作半径，实现无级变速传动。

它可以最大限度的利用发动机特性，提高车辆的动力性和经济型，同时换挡平稳，形式性能较好。

但也有很多缺点。

首先CVT传递的转矩容量不大，目前主要应用于小排量得汽车；其次技术还不够成熟；同时造价和成本都比较高。

液压机械无级变速器（Hydro-MechanicalTransmission，简称HMT）由机械变速装置、液压调速装置、与行星齿轮机构三部分组成。

其中液压调速装置由液压泵和液压马达及其相关液压阀和液压附件组成，行星齿轮机构将机械和液压动力进行汇流合成。

液压机械传动是一种液压功率流与机械功率流并联的新型传动形式，通过机械传动实现传动高效率，利用小功率的液压元件使整个液压系统获得了无级变速的特性，液压传动与机械传动相结合实现机械无级变速，使整个系统传递效率大大提高。

液压机械无级变速器有以下特点：

（1）、能自动适应负荷和行驶、工作阻力的变化，实现无级调速，保证发动机工作在最佳工作点，有利于提高动力性、燃油经济性和工作效率。

（2）、以液体为传力介质，能吸收衰减震动，冲击和噪声，并使传动系动载大为减轻，可提高零部件的使用寿命，这对工作条件恶劣的农业机械和工程机械尤为重要；

（3）、能以很低的车速稳定行驶，可提高通用性和低速作业质量；

（4）、体积小，重量轻，结构经凑，易于布置。

液压机械无级变速器以其转矩容量大，驾驶平稳，阻隔震动等优点可以较好的满足大马力机动车需要。

第2章液压系统的设计计算

2.1课题分析

2.1.1工作条件分析

根据课题研究容，能够实现玉米收获机在田间作业和正常路面行驶两种不同情况。

在田间作业，地面阻力比较大，并且地面比较疏松，并且在行驶的同时要完成收割玉米任务，所以在田间作业时行驶速度不能太大，设定在田间行驶速度最大为v1=3km/h，并且由于在田间作业，不能破坏土质，所以收获机的重量也有要求，初步确定收获机的重量为m=9500kg。

在非工作状态时，即在正常路面行驶，由于地面阻力比较小，且路面比较平，所以所需要的牵