液压机械传动多领域虚拟样机加速性仿真研究

　　0 引言

　　液压机械无级传动是继液压传动、液压机械分流传动之后出现的一种新型的无级传动形式[1],其突出的特点是传动比的连续无级变化,且传递的功率大、效率高,这使得它在大功率车辆传动方面与其它传动类型相比具有明显的优势,有着广阔的发展前景,因此,对于这种传动形式的研究是非常有价值的[2]。

　　车辆液压机械无级传动系统涉及机械、液压、控制等多领域知识,属于车辆的一个复杂子系统,虽然现有的仿真工具可以有效辅助产品某个功能单元的设计开发,能够很好地解决大部分单领域的分析评估问题,但对于涉及到多领域知识的复杂子系统仿真支持不够,仿真工具之间相互协同的需求就变得越来越迫切[3-4]。本文利用协同仿真技术对装有液压机械无级传动系统的车辆加速性进行协同仿真研究。

　　1 液压机械无级变速器组成及协同仿真模型建立

　　本文介绍的液压机械无级变速器的结构简图如图1所示。主要由两个部分组成:机械流传动机构和液压流传动机构。行星排K1、K2和K3,固定轴齿轮对i1和i2,制动器Z1和Z2,离合器L0、L1和L2共同组成了机械流传动机构,其中i1为分流机构, K1和K2为汇流机构, K3为一个高低档位切换装置。液压流传递机构由一个双向变量泵和一个双向变量马达组成的液压容积调速回路。该液压机械无级传动系统具有纯液压段、液压机械低档段和液压机械高档段组成,其操纵逻辑如表1所示。

　　首先使用Pro/E建立各个传动轴、齿轮以及轴上其它零件的三维实体模型,求得各零件的转动惯量、质量等物理参数。利用Pro/E与ADAMS的专业接口Mechanical/Pro,将模型送入ADAMS,经过对系统各运动部件的连接,组成可以进行仿真分析的机械系统虚拟样机模型。利用EASY5软件建立液压机械无级传动系统液压子系统、控制子系统以及发动机、车辆和负载等动力学模型。然后采用ADAMS软件提供的ADAMS/Controls模块,将机械系统仿真分析工具同控制系统设计仿真软件EASY5有机地连接起来,建立整个液压机械无级传动系统的协同仿真虚拟样机仿真模型,设置仿真参数,包括仿真的起止时间、积分步长以及允许误差等。选择合适的仿真方法,包括常用的BCSGear以及StiffGear等仿真方法,然后在EASY5环境中对机液一体化系统进行协同仿真分析。液压机械无级传动系统协同仿真实现框图如图2所示。

　　2 液压机械段低档加速性协同仿真分析

　　本文对液压机械段低档车辆的加速性进行协同仿真分析,研究液压机械段低档液压元件变化速率对车辆加速性的影响,寻找液压元件最佳的变化速率,为控制策略的制定提供参考依据。