液壓機械無級變速器(HMT)原理及應用分析

1、現(xiàn)在車輛上的傳動裝置多采用機械式變速器 ，1液力機械式變速器（AT） 液力機械式變速器由液力變矩器和多擋機械變速箱組成。2液壓機械無級變速器（HMT ）及應用分析3靜液壓無級變速器（HST）及其應用分析靜液壓無級變速器（HST）依靠液壓變量馬達實現(xiàn)純液壓無級變速，效率較 AT高，但較齒輪變速器低許多，傳遞功率不大4金屬帶式無級變速器為了充分利用發(fā)動機大的功率，節(jié)約能源以及獲得優(yōu)良的動力性能，最理 想的方法是從傳統(tǒng)的有級傳動發(fā)展為無級傳動。目前普遍采用的液力變矩器及其閉鎖裝置，自動換擋機構等均是為了彌補 有級傳動的不足而產(chǎn)生的傳動模式，但不能實現(xiàn)真正的無級變速。另外還出現(xiàn)了全液壓傳動的無級變速器

2、，其操縱方式也由手動液控向電液 控制或微電腦控制技術方面發(fā)展，并取得了非常好的效果，大大提高了整機的 行使平順性和作業(yè)性能，液壓傳動可以保證車輛具有穩(wěn)定的行駛速度。但是在 液壓傳動的車輛中傳動效率低也是一個不容忽視的問題，按當代的技術水平， 純液壓傳動中最高效率在80-85%左右，而在車輛使用中，一般只能達到50-60%。 此外，適用于重型車輛使用的大功率的液壓元件難以加工，也使液壓傳動的車 輛增加了制造成本。另外，這種高油壓高轉(zhuǎn)速的變量泵和定量馬達的排量越大， 即功率越大時，效率和壽命愈難以保證，生產(chǎn)愈困難，在市場上愈難買到。液 壓傳動的低效率直接影響了整機的生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，決定了它在車輛上

3、很難有 較大的發(fā)展空間。機械液壓雙功率流則兼有機械傳動的高效率和液壓無級傳動的雙重優(yōu)點， 可在較寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)可控的無級變速和所需的車速。以小功率的液壓元件傳 遞大功率特性，高效率特性，為車輛的經(jīng)濟性和動力性問題的解決找到了理想 的道路。液壓機械無級傳動是一種雙功率流傳動系統(tǒng)，分為液壓功率和機械功率兩 路傳遞，分流機構分流后液壓馬達在正向和反向最大速度之間來回無級變速。 其每一個行程和行星齒輪機構的一種工況相配合，最后兩路匯合成由若干無級 調(diào)速段相銜接并組逐段升高的全程無級輸出速度。液壓元件只負擔最大功率的 一部分，其他功率都由機械路傳遞。這相當于將液壓無級變速功率擴大，傳動 總效率相對于液壓

4、傳動也顯著提高，和液力機械傳動相比，裝載量最大可提高 30%燃油經(jīng)濟性最大可提高25%其特點是通過機械傳動實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)遞，通過 液壓機械相結合實現(xiàn)無級變速。液壓機械無級變速器（HMD及應用分析液壓機械無級變速器（HMT由液壓調(diào)速機構和機械變速機構及分、匯流機 構組成，是一種液壓功率流與機械功率流并聯(lián)的傳動形式，通過機械傳動實現(xiàn) 傳動高效率，通過液壓傳動與機械傳動相結合實現(xiàn)無級變速。其原理如1所示,輸入功率經(jīng)分流機構分流為兩路，一路經(jīng)液壓調(diào)速機構流至匯流機構，另一路 經(jīng)機械變速機構傳至匯流機構，由于液壓調(diào)速機構具有無級調(diào)速特性（通過控 制系統(tǒng)控制變量泵斜盤傾角的變化使排量改變來實現(xiàn)），與機械變速機

5、構經(jīng)匯流機構匯流后，使HMT實現(xiàn)無級變速。液壓調(diào)速機構有變量泵-定量馬達，定量 泵-變量馬達，變量泵-變量馬達3種形式，第一種應用較多。機械變速機構為 自動有級變速器。分、匯流機構為定軸齒輪傳動或行星齒輪傳動，從成本及實現(xiàn)難易來講，分流機構以定軸齒輪傳動居多，匯流機構以行星齒輪傳動居多， 在拖拉機上用這種的較多。自動換擋部分由于傳統(tǒng)的機械傳動齒輪式有級變速器結構簡單，且傳動效率較高。故使 用十分普遍；但由于有級變速不易實現(xiàn)換擋自動化；且因為只有有限幾個擋位 變換，終不能獲得理想的牽引特性。為了實現(xiàn)換擋過程的自動化，在現(xiàn)代少數(shù) 汽車上采用了“液力變扭、行星齒輪”的無級變速器。本設計就是為與此類變

6、 速器相似的“液壓機械無級變器”上實現(xiàn)自動換擋。此系統(tǒng)通過對車輛實際換 擋過程中三個必要參數(shù)（如發(fā)動機轉(zhuǎn)速 n、汽車車速v及發(fā)動機負荷率%的隨 機檢測，在電控單元的指令下，由電磁閥操縱液動的執(zhí)行機構，隨即執(zhí)行換擋 動作，從而實現(xiàn)了換擋自動化。在換擋時，駕駛員只需控制油門踏板。至于什 么時候換擋（換擋時機），換入哪個擋（換擋擋位），以及怎么換擋（換擋動作 的協(xié)調(diào)和配合）將全部自動化。手動擋主要通過調(diào)節(jié)不同齒輪組合來更換擋位，而自動變速箱是通過液力 傳遞和齒輪組合的方式來達到變速的目的。其中液力變扭器是自動變速箱最具 特點的部件，它由泵輪、渦輪和導輪等構件組成，泵輪和渦輪是一對工作組合， 泵輪通過

7、液體帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，而泵輪和渦輪之間的導輪通過反作用力使泵輪和 渦輪之間實現(xiàn)轉(zhuǎn)速差并實現(xiàn)變速變矩功能，對駕駛者來說，您只需要以不同力 度踩住踏板，變速箱就可以自動進行擋位升降。由于液力變矩器自動變速變矩 范圍不夠大，因此在渦輪后面再串聯(lián)幾排行星齒輪提高效率，液壓操縱系統(tǒng)會 隨發(fā)動機工作變化自行操縱行星齒輪，從而實現(xiàn)自動變速變矩。自動擋的汽車由于發(fā)動機和變速箱之間沒有離合器，他們之間的連接是靠液力變矩器來實現(xiàn)的， 液力變矩器的作用一是傳遞轉(zhuǎn)速和扭矩、 二是使發(fā)動機和自動變速箱之間的連接成為非剛性的以方便自動變速 箱自動換擋。液力變矩器的工作原理就像兩個風扇相對，一個風扇工作，然后將另一個不工作的風

8、扇吹動。這個比喻可以很形象的解釋液力變矩器中泵輪和渦輪之間的工作關系。為了成為液力變矩器還需另一個部件：導輪。導輪是存在于泵輪和渦輪之間的一個部件，用于調(diào)節(jié)殼體中ATF液流方向，通過單向離合器與箱體固定。（至此我們了解到了液力變矩器的最大特點一一軟連接，而這種動力的傳輸方式起到了兩大功能：1、從靜止到低速時的平穩(wěn)起步； 2、在加速過程中，較大動力輸岀時，起到增大扭矩的作用。如果與MT上的離合器相比較，則需注意的是，第一條起到了并優(yōu)化了MT上離合器的功能，但第二條則是離合器無法實現(xiàn)的。但液力變矩器這先天“軟連接”特點有一個弱點，動力不是直接輸岀的，在扭矩輸岀對等是，泵 輪的轉(zhuǎn)速要大于渦輪這樣的話

9、在傳輸動力時，ATF還在殼體中循環(huán)，浪費了動力，所以目前幾乎所有液力變矩器都有一個高效節(jié)能的部件：液力變矩器鎖止器。鎖止器的形式是一個多片離合器，其作用就是當變 矩器處于耦合狀態(tài)，無需增矩時，將泵輪和渦輪鎖止，這樣的話動力傳遞即為“硬連接”，全部的無損（或 者說有微量的動力流失）的將從曲軸傳遞到了下一站：變速箱。液力變矩器特性曲線K（變矩比）呎傳動效率）簡單解釋一下上圖：i軸為轉(zhuǎn)速比，表示渦輪與泵輪轉(zhuǎn)速之比，左端泵輪轉(zhuǎn)速遠大于渦輪，右邊 相等。起步或大腳油門時，轉(zhuǎn)速比較小，泵輪比渦輪快很多，此時泵輪輸岀的扭矩要比渦輪輸入扭矩大很 多，比較有力，但傳動效率較低；輕踩油門，轉(zhuǎn)速比增加，變矩比降低，

10、傳動效率也相應提高，轉(zhuǎn)速比為 60驗寸，效率最高；當穩(wěn)定油門，速度較為穩(wěn)定是，轉(zhuǎn)速比進一步上升，變矩比接近1,但此時傳動效率下降；為避免動力流失，變矩器用離合器鎖止，轉(zhuǎn)速比驟增至1,效率也達到最高。）一、機械傳動原理液壓機械無級變速器大都用到了行星齒輪機構，這與行星齒輪機構具有結 構緊湊，傳遞功率大的特點是分不開的。行星齒輪機構由太陽輪、齒圈及兩個 或兩個以上的行星架組成。一般選擇兩個輸入另一個輸出，太陽乾、行星輪、齒圈無一固定.則無傳動意義任一元件固定.另兩沅件做同向或反向運動任兩元件固定在一起則三個元件整合為一個整體 自動變通箱就是第著行星齒輪的這種特性組合出各個檔4肓車之家 AUTOHO

11、ME. CW而為了增加檔位，汽車上的行星齒輪升級成了齒輪組、齒輪排，再通過一 系列執(zhí)行器便可以完成換擋了二、液壓傳動的基本原理液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內(nèi)，利用有壓力的油液作為工作介質(zhì) 來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它 的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。液壓傳動是利用 帕斯卡原理！帕斯卡原理是大概就是：在密閉環(huán)境中，向液體施加一個力，這 個液體會向各個方向傳遞這個力！力的大小不變！液壓傳動就是利用這個物理 性質(zhì)，向一個物體施加一個力，利用帕斯卡原理使這個力變大！從而起到舉起 重物的效果！機械傳動的效率高，液壓傳動的效率低，在保證液壓調(diào)速的基礎上，機械 傳遞功率所占總功率的比例越大，液壓機械無級變速器的總效率越高。正因為 如此，液壓機械無級變速器力爭使液壓所傳功率比例最低參考文獻：1. 張明柱，周志立，徐立友農(nóng)業(yè)拖拉機用多段液壓機械無級變速器設計農(nóng)業(yè)工程學報，2003,192. 田全忠.液壓機械傳動在大功率拖拉機上的應用分析.拖拉機與農(nóng)用運