Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Колесные и гусеничные машины

Диссертационная работа:

Мавлеев Ильдус Рифович. Разработка рациональных схем и конструкций высокомоментных гидромеханических вариаторов для транспортных средств : диссертация ... кандидата технических наук : 05.05.03 Набережные Челны, 2007 147 с., Библиогр.: с. 135-144 РГБ ОД, 61:07-5/4782

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ 4

ВВЕДЕНИЕ 6

1 АНАЛИЗ СИЛОВЫХ ПРИВОДОВ КОЛЕСНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ
МАШИН И КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ТРАНСМИМССИЙ13

1.1 Анализ и классификация силовых приводов колесных транспортных
машин 13

1.2 Проектирование трансмиссий. Методы расчета элементов трансмиссии и

классификация методов задания нагрузочных режимов 34

Выводы по главе и задачи исследования 40

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ
ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ВАРИАТОРА 43

  1. Рабочие процессы шестеренных гидромашин с внешним и внутренним зацеплением 43

  2. Определение сил и моментов в шестеренных гидромашинах 58

2.3 Кинетостатический анализ гидромеханических дифференциальных
механизмов 66

23Л Кинематический анализ гидромеханических дифференциальных
механизмов 67

2.3.2 Силовой анализ гидромеханических дифференциальных механизмов
69

2.3.3 Анализ параметров гидравлического потока гидромеханического
дифференциального механизма с приводом на центральное колесо 82

2.4 Кинематические схемы дифференциальных гидромеханических

вариаторов 83

Выводы по главе 85

3 МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ

ВАРИАТОРОВ 87

3.1 Расчет коэффициента полезного действия дифференциального
гидромеханического вариатора 87

3.2 Методика проектирования дифференциального гидромеханического
вариатора 97

3.3 Определение параметров гидромеханических вариаторов для привода

легкового автомобиля малого класса и седельного тягача 103

Выводы по главе 112

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ
ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ВАРИАТОРОВ, РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ
БЕССТУПЕНЧАТОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ И ОЦЕНКА ЕЕ
ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 115

  1. Задачи исследования 115

  2. Исследование неуравновешенного гидростатического момента в зубчатых гидромашинах внутреннего зацепления 115

  3. Дорожные испытания дифференциального гидромеханического вариатора в составе легкового автомобиля ВИС-2345 117

4.4 Конструкции бесступенчатых автоматических коробок передач на базе
дифференциальных гидромеханических вариаторов 120

4.5 Расчет экономической эффективности автомобиля ВИС-2345 с

бесступенчатой коробкой передач 123

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 131

ЛИТЕРАТУРА 135

4 ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

АТС - автотранспортное средство;

ВГМВ - высокомоментный гидромеханический вариатор;

ГМП - гидромеханическая передача;

ГМ - гидромотор;

ГН - гидронасос;

ГОП - гидрообъемный привод;

ГОМП - гидрообъемномеханическая передача;

КПД - коэффициент полезного действия;

КП - коробка передач;

ПЧ - преобразующая часть;

ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина;

Ън, Ъм - ширина зубьев гидронасоса и гидромотора соответственно;

Сх - коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля;

fo - коэффициент сопротивления качению;

ivar - диапазон автоматического регулирования вариатора;

іг - гидравлическое передаточное число вариатора;

кн, км - кратность действия гидронасоса и гидромотора соответственно;

Mh М2 - моменты сопротивления на ведущем и ведомом колесе;

Micp, М.2ср - средние значения моментов сопротивления на ведущем и ведомом колесе;

МГс - крутящий момент на водиле гидромеханического дифференциального механизма от неуравновешенных гидростатических сил давления жидкости на криволинейные поверхности зубчатых венцов;

Мнтах - максимальный момент на водиле гидромеханического дифференциального механизма;

Метах - максимальный момент двигателя;

упн, тм - модуль гидронасоса и гидромотора соответственно;

п - безразмерное условное число оборотов;

5 Np- гидравлический поток мощности; Nemax -максимальная мощность двигателя; NH - механический поток мощности; Рв - сила сопротивления воздуха; Ръп - основной шаг зацепления; Pf- сила сопротивления качению; рн - давление насоса; Рт - сила тяги на ведущих колесах; Q - расчетная подача насоса; гк - кинематический радиус колеса; Ra - радиус окружности вершин зубьев; Rb - радиус основной окружности; Rf- радиус окружности впадин зубьев; Rw - радиус делительной окружности;

Uoe ~ передаточное число ускоряющей передачи демультипликатора; Udn - передаточное число понижающей передачи демультипликатора; Umpmax ~ максимальное передаточное число трансмиссии; Umpmin - минимальное передаточное число трансмиссии; Vo - рабочий объем гидромашины; У max - максимальная скорость движения автомобиля; aw - угол зацепления; Ар - безразмерный перепад давления;

Чігщ, Цігмц - КПД гидромеханических дифференциальных механизмов; rjmp - КПД трансмиссии;

rjvar - КПД дифференциального гидромеханического вариатора; Хн, Хм - коэффициент перераспределения моментов между ведущей в ведомой шестернями гидронасоса и гидромотора соответственно; Утах - максимальный коэффициент сопротивления движению; oil, С02 - угловые скорости вращения ведущего и ведомого колес.

Введение к работе:

Актуальность исследований. В настоящее время одной из основных проблем технического прогресса в автомобилестроении является автоматизация систем и агрегатов автомобиля, в том числе создание автоматических трансмиссий с целью обеспечения бесступенчатого регулирования крутящего момента на выходном валу силового агрегата автомобиля в зависимости от изменяющейся в процессе его движения нагрузки, обеспечения максимального комфорта и безопасности АТС Эффективным средством решения.зтих задач является автоматизация управления автомобилем путем применения автоматических трансмиссии или вариаторов Причем второе направление совершенствования автоматических трансмиссий имеет больше перспектив Однако все существующие вариаторы имеют недостатки - это передача крутящего момента ограниченным участком поверхности (линией, а иногда и точкой), что вызывает повышенные контактные напряжения, необходимость создания больших прижимных усилий для предотвращения проскальзывания поверхностей относительно друг друга, необходимость отбора мощности для привода масленого насоса.

Все эти недостатки отсутствуют в дифференциальном гидромеханическом вариаторе, в которых автоматическое бесступенчатое регулирование кинематических и силовых параметров осуществляется при полном отсутствии какой-либо системы управления, достигается простота вариантов конструкции, высокие значения коэффициента полезного действия, высокая эксплуатационная надежность, малые удельные габариты и вес, что обуславливает многофункциональное использование их во всех областях машиностроения В АТС дифференциальные гидромеханические вариаторы, используемые в качестве автоматических трансмиссий, при совместной работе с двигателем позволяют последнему, при изменяющейся во всем диапазоне внешней нагрузке, работать в области режима равных мощностей, что приводит к оптимальнму использованию мощности и, соответственно, к уменьшению расхода топлива

Сравнительный анализ состава конструкций автоматических коробок передач, клиноцепньгх и торроидных вариаторов, выпускаемых современной автомобильной промышленностью разных стран, показывает высокую степень конструкторско-технологической преемственности по отношению к существующему производству зубчатых передач и гидромашин, высокую степень унификации и гораздо более низкую стоимость Все вышесказанное позволяет сделать вывод о перспективности, актуальности и важности этой темы, как с научной, так и с практической точки зрения

Объектом исследования является высокомоментный гидромеханический вариатор (ВГМВ) автотранспортного средства, а предметом исследования - методики расчета, обоснования закономерности кинематических и силовых факторов и оптимизации основных параметров ВГМВ для транспортных средств.

Цель исследований - разработка рациональных схем и конструкций высокомоментных гидромеханических вариаторов для транспортных средств, разработка методики расчетных и экспериментальных исследований дифференциальных гидромеханических вариаторов в составе трансмиссии автомобиля и реализация этой методики в виде комплекса программных средств на ПЭВМ

Задачи исследований. Сформулированная цель и анализ нерешенных проблем по теме диссертации позволили определигь следующие основные задачи диссертационной работы

- провести исследование рабочего процесса шестеренных гидромашин с внешним

4 и внутренним зацеплением, ^параметров гидравлического потока в гидромеханическом дифференциальном механизме, определить перераспределения моментов от неуравновешенных гидростатических сил,

провести исследование возможных схем гидромеханических дифференциальных механизмов, выполнить их кинегостагический анализ и провести их классификацию,

провести расчетные исследования и вывести формулу для расчета КПД как гидромеханических дифференциальных механизмов в частности, так и вариатора в целом,

разработать методику расчета и обоснования основных параметров ВГМВ для транспортных средств и реализовать ее в виде комплекса программных средств на ПЭВМ,

разработать новые конструкции бесступенчатых трансмиссий для легковых и грузовых автомобилей с ВГМВ, предложить и обеспечить реализацию разработанных рекомендаций и научных положений диссертации в экспериментальных образцах ВГМВ,

провести экспериментальные исследования функциональных возможностей дифференциального гидромеханического вариатора в составе трансмиссии АТС

Методы исследования теоретические исследования базируются на принципе возможных перемещений, теории комплексно-системного подхода к проектированию машин, методах математического анализа, анализа и синтеза сложных технических систем, программирование, расчетные исследования проведены на основе разработанных автором диссертации программных средств, экспериментальные исследования вьшолнены на автомобиле с целью проверки и подтверждения функциональных возможностей бесступенчатого трансформирования крутящего момента и основных теоретических положений

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие результаты, имеющие научную новизну и которые выносятся на защиту

разработаны и классифицированы . принципиально новые конструкции гидромеханических дифференциальных механизмов, отличающиеся от известных наличием динамической гидравлической связи между кинематическими звеньями, гфедставляющими собой дифференциальные схемы шестеренных гидромашин, что позволяет получить различные значения распределение потоков гидравлической и механической мощностей, и обеспечивает автоматическое регулирование параметров дифференциального гидромеханического вариатора,

впервые определены закономерности рабочих процессов дифференциальных гидромеханических вариаторов, разработана методика анализа, синтеза и расчета, учитывающая особенности рабочего процесса шестеренных гидромашин и дифференциальных механизмов различных типов, заключающаяся в последовательном выборе передаточных чисел кинематических звеньев механизма из условия равновесия ротора вариатора (водила), а также основных параметров зубчатых зацеплений, обеспечивающих необходимые рабочие объемы гидромашин для передачи максимального крутящего момента, что позволяет подобрать основные кинематические и силовые параметры передачи для разного класса транспортных средств на стадии проектирования,

предложена формула для расчета КПД дифференциальных гидромеханических вариаторов, учитывающая основные кинематические, геометрические и силовые параметры передачи, позволяющая осуществить оптимизацию при выборе различных кинематических схем гидромеханических дифференциальных механизмов и оценить влияние их на КПД вариатора в целом,

разработаны новые конструкции бесступенчатых КП по патенту РФ №2298125

5 для легкового и грузового автомобилей, отличающиеся от известных использованием в качестве трансформатора крутящего момента дифференциальных гидромеханических вариаторов, что обеспечивает диапазон автоматического регулирования, охватывающий весь спектр частоты вращения выходного вала и бесступенчатое автоматическое изменение кинематических и силовых параметров без внешних регулирующих устройств и не требующих решение задачи логистики управления

Достоверность и обоснованность. Достоверность исследований обеспечена корректным применением теоретических положений анализа и синтеза гидромеханических дифференциальных механизмов, обоснованностью теоретических положений, реализацией их в конструкции опьпно-экспериментального образца бесступенчатой автоматической КП легкового автомобиля ВИС-2345, экспериментальной проверкой в лабораторных и дорожных условиях

Практическая ценность. Внедрение в практику проекгарования разработанной методики, реализованной в виде комплекса программных средств, позволяет обоснованно выбирать основные кинематические и геометрические параметры дифференциальных гидромеханических вариаторов, а также дает возможность проводить исследования влияния различных параметров вариатора на КПД вариатора и эксплуатационные показатели автомобиля в целом еще на ранней стадии проектирования

Реализация результатов работы Разработанные теоретические положения диссертационной работы внедрены в практику проектирования в ОАО «КАМАЗ»,. ООО «КОМ» и применены при разработке новых конструкций бесступенчатых КП, а также в учебном процессе при подготовке дипломированных инженеров в Камской государственной инженерно-экономической академии по специальности «Автомобиле- и тракторостроение»

Апробация работы В период с 2004-2007 г г автор диссертации принимал активное участие в исследованиях и проектировании экспериментальных образцов дифференциальных гидромеханических вариаторов Основные положения работы докладывались на всероссийских научно-технических конференциях «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса» (г Екатеринбург, УГТУ, 2006 и 2007 гг.), «Проблемы и перспективы автомобилестроения в России» (г Ижевск, ИжГТУ, 2007г) Диссертация неоднократно докладывалась и обсуждалась на заседаниях кафедры «Автомобили и автомобильные перевозки» Камской государственной инженерно-экономической академии

Публикации Основные положения диссертации опубликованы в 14 научных трудах, в том числе 2 в центральных журналах и одном патенте РФ

Структура и объем диссертации Диссертационная работа изложена на 144 страницах текста, в том числе 57 рисунках, 14 таблиц и 121 наименования списка литературы и состоит из введения, четырех глав, заключения и вьшодов, а также из списка использованной литературы

Подобные работы
Набиев Ильфир Сабирянович
Разработка и обоснование рациональных схем инерционных трансформаторов вращающего момента для транспортных средств
Власенко Сергей Александрович
Динамическая модель прямолинейного движения легкого транспортного средства с автоматическим клиноременным вариатором с учетом неидеальности ремня
Манашеров Борис Хаимович
Разработка средств, повышающих опорно-сцепные качества склоноходов портального типа
Кириенко Николай Максимович
Исследование и разработка средств и методов испытаний защитных устройств (кабин) тракторов с шарнирно-сочлененной рамой
Дыгало Владислав Геннадьевич
Разработка средств и методов лабораторной оценки активной безопасности автомобиля с АБС с учетом действий водителя
Кучеренко Алексей Викторович
Разработка методов и средств оценки сцепных свойств шин
Буторин Василий Александрович
Обоснование и разработка рациональных схем многопоточных комбинированных передач колесных машин
Лазарева Анна Николаевна
Разработка методики расчета базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы для легкового автомобиля
Хамидуллин Радик Планетович
Совершенствование конструкции гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы за счет устранения жесткой кинематической связи между тепловым и электрическим двигателями
Федоров Александр Николаевич
Разработка программных средств банка схем для системы автоматизации схемотехнического проектирования

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net