液压机械传动变速箱动态响应特性仿真研究

　　1 液压机械无级变速器组成及协同仿真模型建立

　　液压机械无级变速器的结构如图 1 所示。 其操纵逻辑如表 1 所示。 首先在 Pro/E 环境下建立各机械传动零件的三维实体模型，计算各零件的转动惯量 、 质 量 等 物 理 参 数 。 然 后 利 用 专 有 接 口Mechanical/Pro， 将数字化三维模型传送到 ADAMS动力学仿真环境中， 建立机械系统虚拟样机模型。控制子系统以及发动机、 车辆和负载等动力学模型。 利用 Easy5 软件建立液压机械无级传动系统液压子系统模型，将各子系统模型集成为液压机械无级传动系统多领域虚拟样机仿真模型，在 EASY5 环境中对机液一体化系统进行仿真分析。

　　2 液压机械变速箱动态特性仿真分析

　　为了更好地研究变速箱本身的动态响应特性，减小发动机对变速箱动态响应的影响， 在仿真分析中，将发动机模型去掉，动力源处加恒转速 2 200 r/min。仿真条件：道路阻力系数 Ψ=0.06，阶跃负载激励 1 000 Nm(在该激励下，泵马达的峰值压力均未达到峰值压力 42 MPa)， 纯液压段泵马达排量分别为 180 mL/r 和-94 mL/r， 液压机械段低挡泵马达排量分别为-180 mL/r 和-94 mL/r 。 仿真结果如图 2～图 5 所示。

　　采用动载系数 K 和动载荷扭矩持续时间 t 来评价液压机械变速箱和纯机械变速箱对阶跃负载激励的响应特性。 动载系数 K 值具有不同的定义，为了便于分析，作如下定义

　　式中 Tmax———受阶跃负载激励后变速箱某环节处最大动载荷扭矩值;

　　Tstart———受阶跃负载激励前变速箱某环节处扭矩值;

　　T0———受阶跃负载激励后变速箱某环节处扭矩稳定值。

　　由图 2 和图 3 可知， 纯液压段液压机械变速箱输出轴的峰值扭矩为-4 656 Nm，动载系数 K=1.656，动载荷扭矩持续时间为 3.8 s， 纯机械变速箱输出轴的峰值扭矩为-4 971 Nm，动载系数 K=1.971，动载荷扭矩持续时间 t=14 s。

　　图 4 和图 5 表明，液压机械段低挡液压机械变速箱输出轴的峰值扭矩为-4 639 Nm，动载系数 K=1.639，动载荷扭矩持续时间 t=6.5 s，纯机械变速箱输出轴的峰值扭矩为-4 996 Nm， 动载系数 K=1.996，动载荷扭矩持续时间 t=16 s。

　　比较动载系数 K 值可见，无论是纯液压段还是液压机械段低挡工况下，液压机械变速箱输出轴的动载系数 K 均比纯机械变速箱小。 这说明液压机械变速箱中液压元件在系统受到外界阶跃负载激励的情况下起到了减振作用。 比较动载荷扭矩持续时间 t 值， 可以看出液压机械变速箱比纯机械变速箱的动载荷扭矩持续时间 t 值明显降低， 这说明 2 种变速箱受同样外界负载激励的情况下液压机械变速箱比纯机械变速箱中的元件经受交变载荷的时间要短得多，这也充分体现了液压机械变速箱比纯机械变速箱的优势所在。