无级变速器3D设计

纯电动车用行星轮式无级变速器速比匹配及变速模块设计
摘要
目前国际上大功率履带拖拉机以及部分工程车辆的传动系广泛采用液力变矩器与动力换档变速箱组合形式，即动力机械传动。还有部分先进机型采用了全液压传动技术，其操纵已由手动电液控制或微电脑控制技术方面发展，并取得非常好的效果，大大提高了整机行驶平顺和作业性能，虽然他们都具有无级变速的功能，操纵轻便，整机动力性好，可靠性高，但由于传动系的传动效率较低，直接影响了整机生产率和经济性。
液压机械无级变速器是综合了机械传动高效率和液压传动无级变速两方面优点的新型传动机构。液压机械无级传动是一种多流传动系统，它将功率分为液压和机械两路传递，分流机构分流后液压马达在正向和反向最大速度之间来回无级变速。其每一个行程和行星齿轮机构的一种工况相配合，最两路汇合成由若干无级调速段相衔接并组逐段升高的全程无级变化输出速度。和液力机械传动相比，装载量最大可提高30%，燃油经济性最大可提高25%。
此设计主要是针对行星齿轮机构以及控制部分离合器的设计。对于行星齿轮采用单排的结构形式，这样可以减小整个无级变速器的轴向尺寸，但是为了能够承受较大的和变化的载荷，于是在中心轮的周围均匀地分布着数个行星轮来共同分担载荷。本设计采用3个行星论均匀的布置形式就可以达到要求。其控制部分采用多片的用压力油控制的湿式离合器。离合器随着载荷的增加可以增多摩擦片的对数或增加其径向尺寸。在设计的过程中这两方面是综合考虑的，因为不可能使轴向或径向的尺寸过分的偏大。
关键词：拖拉机，液压机械传动，无级变速器，行星排

DESIGN OF CONTINUOSLY VARIABLE TRANSMISSION OF TRACKED TRACTOR（PLANETARY GEARS DESIGN）
ABSTRACT
At present, international large crawler tractors, as well as some works vehicles widely used transmission torque converter with variable power shift speed box combinations, which is the power mechanical drive. There are also some advanced models use a hydraulic transmission technology, which has been manually manipulated its electro-hydraulic control or microcomputer control technology development, and achieved very good results, greatly enhance the overall ride comfort and operational performance, although they have CVT function, manipulating light, whole dynamic, and high reliability, but because the transmission system drive less efficient direct impact on the overall productivity and economy.
Hydraulic machinery CVT is a synthesis of highly efficient mechanical transmission and hydraulic drive CVT merits of the two new motivation - structure. Hydro-Mechanical - drive is a multi-stream transmission, power will be divided into two hydraulic and mechanical transmission path, streaming agencies triaged hydraulic motor in forward and reverse maximum speed between both CVT. Each of its itinerary and a planetary gear mechanism for a state match, most roads converge into two by a number of variable speed converge and the group has to absolutely no higher level of output speed changes. Hydraulic and mechanical transmission, the loading capacity can be increased by 30%, fuel economy can be increased 25%.
This design is mainly directed against planetary gear mechanism and the control of the clutch part of the design. For single planetary gear arrangement of the structure, thus reducing the entire CVT axial dimensions, however, in order to be able to make and take greater changes in the load, So in the center of the round around evenly distributed several planetary gear to load shared. The three designs on the planet uniform layout can meet the requirements. Clutch with load increasing friction can increase the number of tablets or increase its radial dimension. In the process of designing these two aspects are considered, as it is impossible to make radial or axial dimensions excessive.
Key words：tractor，hydro-mechanical transmission，continuously variable transmission, planetary gears

符号说明
K载荷系数
D摩擦片的外径
d摩擦片的内径
B储备系数
q摩擦片的单位压力Mpa
R摩擦片的平均作用半径m
F摩擦面的平均作用面积
每个摩擦副扣除沟槽后的净面积
摩擦片上的总压力N
摩擦系数
花键轴的摩擦系数
摩擦片的对数
压力损失系数
旋转油缸的转速
旋转轴的外径
排油需要的压力Mpa
q油缸的工作压力Mpa
密封圈的摩擦阻力N
压力损失对活塞的阻力N
离心力对活塞的阻力N
回位弹簧力N
最小工作载荷是
弹簧的刚度
最小工作下的变形量
最大工作下的变形量
最小切应力
最大切应力

目录
第一章绪论......................................1
§1.1液压机械无级变速器研究的意义....................1
§1.2液压机械无级变速器的传动原理....................1 §1.3此设计的研究重点................................2
第二章行星齿轮的设计与计算.........................4
§2.1行星齿轮的特点分析..............................4
§2.2行星齿轮的尺寸计算..............................6
第三章离合器的设计与计算...........................9
§3.1离合器的特点分析................................9
§3.1.1摩擦离合器的作用........................... 9
§3.1.2湿式摩擦离合器的设计要点...................10
§3.2离合器的计算............................... .11
§3.2.1离合器的尺寸计算.........................11
§3.2.2离合器的弹簧计算.........................12
§3.3离合器计算...................................15
§3.3.1离合器的尺寸计算.........................15
§3.3.2离合器的弹簧计算.........................16
§3.4离合器的计算.................................19
§3.4.1离合器的尺寸计算.........................19
§3.4.2离合器的弹簧计算.........................20
§3.5离合器的计算.................................23
§3.5.1离合器的尺寸计算.........................23
§3.5.2离合器的弹簧计算.........................24
第四章结论...........................................28
参考文献...............................................29
致谢...................................................31

第一章绪论
§1.1液压机械无级变速器的研究意义
目前国际上大功率履带拖拉机以及部分工程车辆的传动系广泛采用液力变矩器与动力换档变速箱组合形式，即我们常标的动力机械传动。还有部分先进机型采用了全液压传动技术，其操纵已由手动电液控制或微电脑控制技术方面发展，并取得非常好的效果，大大提高了整机行驶平顺和作业性能，虽然他们都具有无级变速的功能，操纵轻便，整机动力性好，可靠性高，但由于传动系的传动效率较低，直接影响了整机生产率和经济性。为此，开发设计既具有良好的动力性，又有较高传动效率的传动系统一直是国内外广大工程技术人员长期潜心研究攻关的重点项目。
拖拉机及车辆的无级传动被认为是理想的传动形式。无级传动系可以根据面状况和发动机工作状态使拖拉机获得最佳的形式性能，使拖拉机动力装置的动力性通过无级变速器后与拖拉机所需的动力特性达到最佳匹配，进而改善拖拉机换档过程中的冲击，改善拖拉机的燃油经济性，在这能源短缺，环境污染日益加剧的21世纪有着重要意义。
液压机械无级变速器是综合了机械传动高效率和液压传动无级变速两方面优点的新型传动机构。液压机械无级传动是一种多流传动系统，它将功率分为液压和机械两路传递，分流机构分流后液压马达在正向和反向最大速度之间来回无级变速。其每一个行程和行星齿轮机构的一种工况相配合，最后两路汇合成由若干无级调速段相衔接并组逐段升高的全程无级输出速度。液压元件只负担最大功率的一部分，其他功率都由机械路传递。这相当于将液压无级变速功率扩大，传动总效率相对于液压传动也显着提高，和液力机械传动相比，装载量最大可提高30%，燃油经济性最大可提高25%。

部装图

部装图2

固定式主动轮

蜗杆

蜗轮

行星架

行星轮

移动主动轮

总装图