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变速器是轮式装载机传动系统的核心部件,也是衡量装载机性能和可靠性的重要部件。目前,装载机传动系统多采用液力机械传动系,液力机械传动能使装载机获得较好的牵引特性、对载荷的波动有自动适应性、可以减少振动和冲击、避免发动机熄火、充分利用发动机功率,可以很好地适应装载机循环作业,工作时外载荷变化大、频繁变换档位和方向的工况。液力机械变速器的性能直接影响装载机的动力性、经济性和舒适性等性能,是装载机整机综合性能的重要体现。
相对于行星式动力换挡变速器,定轴式液力机械动力换挡变速器有结构简单、加工方便、可靠性高等优点,因此目前已经成为液力机械变速器的主流发展方向。本文以某型号装载机定轴式动力换挡变速器为研究对象,利用仿真分析手段,对液力机械变速器进行静态和动态特性的分析。主要内容包括以下几个方面:
1、根据发动机和液力变矩器的基本参数,通过数据拟合在Origin软件中绘制发动机的净扭矩.转速曲线和功率.转速曲线、液力变矩器的原始特性曲线和负荷抛物线,进而得到发动机和变矩器的共同工作输入特性。利用解析法求得发动机和变矩器共同工作点,求得发动机和液力变矩器的共同工作输出特性。完成了对发动机和液力变矩器的匹配工作分析,并以此为基础阐述了变速器的设计及主要参数确定的过程。根据变速器参数进行结构建模和装配。
2、利用Romax软件对变速器传动系统进行疲劳分析。在ROMAX软件中建立变速器模型,根据装载机实际工况建立变速器载荷谱,对齿轮和轴承进行疲劳分析计算,计算结果表明齿轮和轴承寿命满足变速器质量等级要求。在对变速器建模和分析的基础上对齿轮修形做了一些总结。
3、将Pro/E软件中建立的变速器三维模型导入到ADAMS软件中,根据变速器实际工况对齿轮和轴进行约束,啮合齿轮对施加碰撞力,分析了稳定载荷工况、平稳加载以及冲击载荷三种情况下前进四档末级传动齿轮对的啮合力仿真值,与啮合力理论计算值进行比较,二者较为接近。
4、对变速器齿轮进行了优化设计。根据装载机动力性要求,在保证强度和传动比等条件下,以齿轮体积之和最小为优化目标函数,以齿数、模数、齿宽等为设计变量,建立数学模型。利用MATLAB优化函数进行优化。通过优化结果与原始数据的对比,得出优化设计方法在变速器设计领域是可行的,且具有一定的工程应用价值。