虚拟样机技术在开发新型液压机械无级变速器中的应用

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1、第!"卷#$$%年&&月工程机械液压!虚拟样机技术在开发新型液压机械无级变速器中的应用8液力鞍山科技大学机械工程及自动化学院岳杰黄秋波鞍山川崎液压机械有限公司徐维胜"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!((摘要$应用45627(;<=>?<5@软件建立了该变速器主要零件的实体模型"并完成机构虚拟总装配及干涉检查&应用A:ABC软件建立了该变速器传动系统虚拟样机"并模拟装置在现实环境下的运动"仿真测量位移%速度%加速度及力随时间变化的曲线"并以仿真结果为基础"设计了

2、配重平衡装置#结果表明"该变速器装配体间无干涉"零件结构设计合理&通过对-个柱塞的位移%速度和加速度曲线的仿真分析"验证了!!!!!!"传动系统仿真模型建立的合理性&设计的配重装置可大大减缓变速器轴承处支撑反力的波动#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"关键词$虚拟样机液压机械45627(A:ABC液压机械传动作为一种新型的无级变速传动方一路是泵柱塞#对泵斜盘)(产生的径向分力"通过式"采用分功率流传动原理"可实现较高的传动效率斜盘支座+传递到输出轴&$上的机械功率!,&另及

3、较大的输出转矩"同时兼有液压传动和机械传动一路是泵柱塞#产生的高压油通过斜盘支座+上的的特点"是当前一种理想的无级变速传动技术#新型主油通道%"作用在马达柱塞-上"对马达斜盘.产液压机械无级变速器的创新之处在于$采用通轴式生径向的分力"再通过斜盘支座+传递到输出轴&$变量泵’变量马达的传动方案"充分发挥了变量马上的液压功率!/"不计损失时$输出功率!#0(!&(0!,’(达二次调节变速范围宽的优点#针对新型液压机械!/#若输入轴转速为"&"输出轴转速为"#"相对转速,1,!无级变速器正处于研制开发阶段及自身潜在的实用

4、为""泵排量为#"马达排量为$"则有"&0"#’"%"价值"应用虚拟样机技术对该变速器进行的实体建"!&$!!"2$"*"#$##两式联立得传动比为3’#&00"!模及性能仿真分析"对于该新产品的研制开发起到"&$($了指导作用##((((基于45627的新型液压机械无级变速器&((((新型液压机械无级变速器的传动原理的虚拟建模及干涉检查该变速器采用了内功率分流传动技术"其功率!"#典型零件的实体建模分流原理如图&所示$输入轴&上的输入功率!&在新型液压机械无级变速器零件多且结构复杂"泵配流盘!%泵斜盘)处分两路传递

5、到输出轴&$上*在考虑每个零件建模的同时也需灵活地应用软件建模功能#如$利用45627软件建立斜盘三维模型时"首先应该去掉修饰部分’即圆角%倒角以及螺纹等修饰特征("然后查看零件二维工程图形中的对称性及剖面图"得知基础图形为圆柱体"且具有对称性等特征信息"对零件特征的种类及生成顺序进行系统的规划和分析"确定选用实体特征或是曲面特征#使用的实体造型工程编辑特征有$拉伸%旋转%螺旋扫描%孔%镜像和列阵#最后再附加一定的修饰特征"完成斜盘零件的三维实体建模#结果如图#所示#&9输入轴#9泵柱塞!9泵配流盘)9泵斜盘+9斜盘

6、支座%9主油道"9马达斜盘.9马达配流盘-9马达柱塞&$9输!"!变速器的整机装配及干涉检查在完成该变速器所有零件的实体建模后"接下出轴&&9马达缸体来进行部件装配#部件装配必须保证各个零件装配图$变速器功率分流原理图8基金项目$辽宁省教育厅高等学校科学技术研究项目’#$$):$.#(#)+&)工程机械第!"卷#$$%年&&月液在898:;中提供了丰富的约束库和力*力矩压!库"利用它们能方便地建立各刚体间的运动约束#变液速器作为机械设备中的变速调节装置"其结构及运力动十分复杂#为了简化分析"假定各组件均为刚性体"运动

7、副均为理想约束且不考虑运动副间的摩擦力#新型液压机械无级变速器各运动部件间运动关图!特征建模生成的斜盘三维模型系如表&所示#在正确的位置"即装配零件时使用的约束条件是正变速器在每转循环中"各个柱塞内的液体都经确且充分的#在进行机构总装配时由于零件数目多历压缩’排油’膨胀和吸油<个过程"作为理想工作且结构复杂"因此总装配应适当应用软件自带的装过程"每个过程服从液体动力学规律"在898:;建配功能$如%隐藏不必要的零件等&"力求操作简单方模过程中采用!"函数来拟合=个柱塞缸内的液压便#建立的变速器机构模型如图!所示#力循

8、环%由速度函数#$的正负判断柱塞是处于膨胀’吸油过程还是压缩’排油过程"若柱塞处于膨胀’吸油过程"再根据位移函数%$来判断柱塞是膨胀阶段还是吸油阶段"并分别引用每个阶段中液压力解析函数*柱塞处于压缩和排油过程的处理方式与此类似#!"函数结构如下%!"!#$>&’??@!"!%$>&’?A(#>(B*>(BC%$>&’???@)*+&D+#D+#