拖拉机自动变速器技术
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✓决策变量：选择主要传动和结构参数为决策变量（i，e，k）
✓约束条件：拖拉机作业速度、传动功率、发动机特性、多档变速 器传动比和结构参数
✓优化算法：遗传算法，枚举算法
✓优化出变速器结构设计的主要参数值（决策变量值）
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
3.HMCVT特性分析
拖拉机速度 v / km﹒h-1 变速器速比 ib
v Pf
vl
Mq
nq
PT
ηf
ηδ
rq
Nq
ηl
Pq
转矩
驱动力
动力 供应场
发动机
转速
动力 需求场
车辆
车速
一、车辆变速器概述
车辆变速传动原理
发动机
Me ne
变速器
Mb 中央传动 nb
v Pf
vl
Mq
nq
PT
ηf
ηδ
rq
Nq
ηl
Pq
转矩
驱动力
转速 发动机
车辆
车速
一、车辆变速器概述
车辆变速传动原理
发动机 Me 变速器 Mb 中央传动
星 排 汇 流 机
动力 输出
构
✓ 由机械变速机构、泵-马达液压无级变速系统、动力分流和汇流行星 齿轮机构、电子控制装置及驱动系统等构成。
✓ 机械传动高效率，液压传动与机械传动的结合实现无级变速。
✓ 国外：道依兹·法尔、芬德、约翰·迪尔、卡特比勒、小松等公司，在 其拖拉机、工程机械等大功率车辆上得到应用。
控制系统组成特点
✓车辆行走速度由驾驶员 通过油门调节手柄设定 ✓车辆起步由驾驶员通过 踩踏主离合器完成 ✓自动换档控制系统出现故障时，驾驶员可以通过机械换档手柄置 位一固定的前进或后退档 ✓车辆停车断电后自动变速器自动置于空档位置 ✓控制台接收驾驶员操作设定，显示变速器相关状态
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
液压功率分流比
拖拉机速度 v / km﹒h-1
效率特性
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
3.HMCVT特性分析
无级变速拖拉机牵引特性
有级多挡拖拉机牵引特性
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
4.无级变速传动系统匹配理论
作业模式分析
✓根据不同的作业项目，将拖拉机的作业模式分为三种：重负荷 模式（100%全功率）、中度负荷模式（约85%全功率）和轻负 荷模式（约70%全功率）。
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
7.总图及部件图设计
对变速器总图、零部件图进行设计，并应用工程软件进行工程分 析（强度、刚度、结构）。
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
8.HMCVT样机
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
9.自动变速控制系统 控制系统组成框图
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
匹配评价指标
✓动力性评价指标：牵引功率利用率 ✓经济性评价指标：比油耗损失率
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
4.无级变速传动系统匹配理论
匹配方法
油门拉杆控制
目标转矩
控制算法
D2
w
E2 E
D1 D E1
l
发动机
液压机械无 级变速器 (HMCVT) t
目标转速
车速 牵引力
拖拉机作业工况
h
D2
E2 l'
拖拉机 自动变速器技术
徐立友 河南科技大学车辆与交通工程学院
2014年02月19日
内容提纲ຫໍສະໝຸດ Baidu
一
车辆变速器概述
二 拖拉机自动变速器开发背景
三 液压机械无级变速器(HMCVT)
四 动力换挡自动变速器(PST)
五
自动变速器性能比较
一、车辆变速器概述
车辆变速传动原理
发动机
Me ne
变速器
Mb 中央传动 nb
✓ 国内：河南科技大学、中国一拖联合开发了拖拉机用HMCVT。
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
1.液压机械无级变速传动理论
传动基本原理及形式
✓基本原理：通过调节液压传动系统中液压元件排量比e，改变传动 系统输出转速nb，使其连续无级变化。 ✓传动形式：输出分流式，输入分流式
nb
III
1
P
M
P
M
✓以上三种变速器换挡时会产生动力中断，机组速度减低，工 作效率降低。因此，换挡时动力不中断的动力换挡变速器正日 益受到人们的青睐。
二、拖拉机自动变速器开发背景
手动变速器是目前拖拉机的主要变速器形式
优点：效率高，成本低，结构简单，性能可靠，应用广泛。 缺点：换挡动力中断，最佳换挡时机难把握；驾驶水平对拖拉机燃 料经济性、动力性、乘坐舒适性影响大；频繁换挡，驾驶员易疲劳， 影响行驶安全；驾驶员不能很好关注作业，影响作业质量和生产率。 发展：开发动力换挡自动变速器(PST)、液压机械无级变速器 (CVT)，克服手动变速器的不足，是拖拉机变速器的主要发展方向。
当前的国内环境是农机发展难得的机遇期
✓土地流转后的农业集约化生产，提高粮食产量，需要先进的大功 率高性能拖拉机，但目前只有引进产品 ✓农机购置补贴激发高性能拖拉机市场 ✓国务院最近制定的10大行业调整振兴规划，第七领域强调发展高 性能、大功率、节约环保拖拉机等耕作机械
拖拉机年销量及平均功率逐年增大 ✓2012年拖拉机年销量近35万台 进口大马力拖拉机存在的一系列问题使得国内用户呼唤国产 大马力拖拉机 引领行业技术进步，占领行业技术制高点 打破进口产品对市场的独占，为公司创造经济效益
液压机械传动特性
✓传动方案分析：12种传动方案（单行星排）。 ✓各种方案的调速特性、转矩特性、效率特性等特性分析。 ✓结论：单行星排变速范围有限，很难满足车辆传动的需要；汇流 排组可扩大变速范围；多段液压机械传动实现原理。
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
2.HMCVT传动方案设计及参数优化
传动方案设计
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
控制系统组成特点 ➢控制器的输出信号
✓变量泵电液比例调速控制信号：调节变量泵斜盘倾角 ✓换档电磁阀开关动作信号：执行换挡动作
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
控制系统工作原理
➢变速器计算机控制系统(TCU)采集发动机油门位置和输出转 速大小信号 ➢根据发动机输出特性，确定发动机的输出功率、输出转矩和 工作点 ➢依据驾驶员的设定，控制器内置的调速和换档策略，自动连 续改变变速器的传动比 ➢从而改变行车速度和发动机的负载大小 ➢保证发动机工作在最佳动力性或最佳燃油消耗率状态
控制系统组成特点 ➢控制器的输入信号
✓调速齿条位置：反映发 动机功率大小和驾驶员驾 驶速度意图 ✓发动机转速：反映发动机工作状态和输出转矩 ✓变速器输入轴转速(主离合器输出转速)：反映主离合器状态和变 速器输入速度 ✓变速器输出轴转速：反映变速器输输出轴转速和拖拉机行驶速度 ✓液压马达转速：反映变量泵马达系统调速特性 ✓变量泵斜盘倾角：反映变量泵工作状态和换档要求 ✓行星齿轮汇流排齿圈、行星架转速：确定换档时刻
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
各种工作状态时的工作原理
✓发动机点火 ➢因为断电时电磁阀复位，换档油缸泄荷，在弹簧力作用下油 缸回位，换挡离合器分离，变速器处于空档位置。 ➢虽然主离合器处于接合状态，驾驶员可以点火发动车辆，并 使发动机稳定在怠速状态。同时变速器控制用液压油泵工作， 建立工作油压。 ➢点火前，档位模式手柄应置于空档位置，接通变速器控制器 电源（12V电瓶供电），控制器复位，驾驶员可设定变速器工 作模式。
二、拖拉机自动变速器开发背景
大功率拖拉机核心控制技术
✓以标准化通讯协议为核心的网络化分布式总线控制技术开发
二、拖拉机自动变速器开发背景
拖拉机变速器换挡技术
滑动齿轮、啮合套、同步器、负载换挡(动力换挡)
✓滑动齿轮换挡是主动齿轮在驱动轴上滑动，使其与从动齿轮相 啮合。
✓啮合套换挡是从动轴上的齿轮和主动轴上的空套齿轮经常处于 啮合状态，移动主动轴花键上的啮合套，使空套齿轮与主动轴连 接。 ✓同步器换挡变速器采用摩擦原理，使相啮合的齿轮的圆周速度 迅速地相等后再挂挡，其换挡平顺，减少了齿轮啮合时的互相撞 击，延长了齿轮的使用寿命。目前，多数拖拉机仍采用该变速器。
转矩比 Mbmax / MMmax
HM6
M3
HM5
HM4
M2
HM3
HM2
H1
-H1 -HM2
-M1 -HM3
变量泵与定量马达排量比 e
无级调速特性
q l
拖拉机速度 v / km﹒h-1
转矩特性
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
3.HMCVT特性分析
液压功率分流比
传动效率
拖拉机速度 v / km﹒h-1
二、拖拉机自动变速器开发背景
大功率拖拉机核心部件技术
驾驶室的减振降噪技术 内环境人机工程和人性 化设计
覆盖件功能性开发
电控悬挂及负荷传 感液压系统技术
高速拖拉机前桥悬 架技术
大转向角前驱动桥 技术
电控低排放非道路 柴油机技术
电液控制差速锁、 分动箱、动力输出 离合器技术 大传动比末端传动 技术
电控多挡动力换档 自动变速器技术
3O
D
II
1
I
I
3 D
O
2
-1
输出分流式
0
I+1 e
2
输入分流式
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
1.液压机械无级变速传动理论
液压传动系统类型及特性
✓液压传动系统类型：变量泵-定量马达（PV-MF）、定量泵-变量 马达（PF-MV）、变量泵-变量马达（PV-MV）。 ✓液压传动系统特性：速比特性、转矩特性、效率特性。
n0
i1
发动机
e
C2 C1
r c s
C4 C3
d
i3
i4
i5
i2
i6 i7
nb
C5 C6 C7 C8
传动方案
离合器接合状态
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
2.HMCVT传动方案设计及参数优化
系统参数优化 ✓优化目标：以获得较高传动系统效率为目标，采用各段液压功率 分流比、变速范围构造加权优化目标函数。
控制系统硬件
工作模式及TCU控制软件
最高生产率模式 自动无级变速模式
最佳经济性模式
工作模式
调整模式 顺序换档模式 手动无级变速模式 编程换档模式 穿梭换档模式
发动机启动模式 拖拉机起动模式 准停模式 制动模式 应急模式 控制器设定模式
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
7.总图及部件图设计
对变速器总图、零部件图进行设计，并应用工程软件进行工程分 析（强度、刚度、结构）。
D1 E1
w'
拖拉机 t'
发动机与无级变速传动系统匹配图
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
5.无级变速和换段规律
无级变速和换段规律是HMCVT实现的核心问题。 影响因素
人（驾驶员）、机（拖拉机机组）、环境（土壤路面） 理想变速规律：人-机-环境协同控制
无级变速和换段规律
牵引功率最大的无级变速和换段规律 燃油经济性最佳的无级变速和换段规律
胶带式无级变速器 金属带式无级变速器（CVT）
机械式
牵引传动式
链式无级变速器
曲面式无级变速器 圆锥式无级变速器
电动式 电传动式无级变速器
流体式
纯液压无级变速器（HST） 液压机械无级变速器（HMCVT）
✓有级传动效率高，不易操作，匹配难； ✓无级传动效率低，易操作，匹配易。
二、拖拉机自动变速器开发背景
手动
自动
二、拖拉机自动变速器开发背景
大功率自动变速器是目前拖拉机的主要发展方向 组成：齿轮式变速器、换挡执行元件、传感器、电子控制系 统。
二、拖拉机自动变速器开发背景
自动变速器(HMCVT、PST)的优点
✓自动换挡，换挡平稳，动力不中断，拖拉机负载能力强。 ✓实现多挡变速，大功率拖拉机挡位多（>12+8挡)。 ✓根据最佳换挡规律换挡，提高拖拉机的燃料经济性、动力性、 乘坐舒适性。 ✓驾驶员关注作业，提高作业质量和生产率。 ✓减轻驾驶员劳动强度，保证安全行驶。
控制参数：目标车速、发动机转速、齿条位移、实际传动比、滑转率
在主要牵引力范围内，传动效率大于0.95，表明在协同控制下，能 充分发挥HMCVT无级变速和高效传动的优势 。
滑转率作为控制参数，保证实际行驶速度与指令速度一致。
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
6.控制系统开发
液压控制系统
✓ 变量泵-定量马达闭式传动液压控制 ✓ 换挡离合器液压控制
车速 牵引力
换挡
车速 牵引力
换挡
手动换挡
时间
自动换挡
时间
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
1.液压机械无级变速传动理论
液压机械无级变速传动 Hydro-mechanical continuously variable transmission ( HMCVT )
动力 输入
行
分 流 机 构 机械变速机构
ne
nb
v Pf
vl
Mq
nq
PT
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rq
Nq
ηl
Pq
转矩
驱动力
转速 发动机
车辆
车速
一、车辆变速器概述
变速器类型及特点
变速器
有级变速器 无级变速器
手动换挡变速器（MT）
动力换挡自动变速器（PST） 液力机械式自动变速器（AT） 电控机械式自动变速器（AMT） 双离合器自动变速器（DCT）
带传动式
HMCVT传动拖拉机机组系统建模和控制仿真
牛顿动力学方法、键合图方法
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
牵引功率最大无级变速和换段规律的工程实现 控制参数：调速位置、发动机转速、实际传动比
拖拉机牵引功率大、牵引效率高、无循环换段现象
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
燃油经济性最佳无级变速和换段规律的工程实现
✓约束条件：拖拉机作业速度、传动功率、发动机特性、多档变速 器传动比和结构参数
✓优化算法：遗传算法，枚举算法
✓优化出变速器结构设计的主要参数值（决策变量值）
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
3.HMCVT特性分析
拖拉机速度 v / km﹒h-1 变速器速比 ib
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转矩
驱动力
动力 供应场
发动机
转速
动力 需求场
车辆
车速
一、车辆变速器概述
车辆变速传动原理
发动机
Me ne
变速器
Mb 中央传动 nb
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转矩
驱动力
转速 发动机
车辆
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一、车辆变速器概述
车辆变速传动原理
发动机 Me 变速器 Mb 中央传动
星 排 汇 流 机
动力 输出
构
✓ 由机械变速机构、泵-马达液压无级变速系统、动力分流和汇流行星 齿轮机构、电子控制装置及驱动系统等构成。
✓ 机械传动高效率，液压传动与机械传动的结合实现无级变速。
✓ 国外：道依兹·法尔、芬德、约翰·迪尔、卡特比勒、小松等公司，在 其拖拉机、工程机械等大功率车辆上得到应用。
控制系统组成特点
✓车辆行走速度由驾驶员 通过油门调节手柄设定 ✓车辆起步由驾驶员通过 踩踏主离合器完成 ✓自动换档控制系统出现故障时，驾驶员可以通过机械换档手柄置 位一固定的前进或后退档 ✓车辆停车断电后自动变速器自动置于空档位置 ✓控制台接收驾驶员操作设定，显示变速器相关状态
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
液压功率分流比
拖拉机速度 v / km﹒h-1
效率特性
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
3.HMCVT特性分析
无级变速拖拉机牵引特性
有级多挡拖拉机牵引特性
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
4.无级变速传动系统匹配理论
作业模式分析
✓根据不同的作业项目，将拖拉机的作业模式分为三种：重负荷 模式（100%全功率）、中度负荷模式（约85%全功率）和轻负 荷模式（约70%全功率）。
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
7.总图及部件图设计
对变速器总图、零部件图进行设计，并应用工程软件进行工程分 析（强度、刚度、结构）。
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
8.HMCVT样机
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
9.自动变速控制系统 控制系统组成框图
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
匹配评价指标
✓动力性评价指标：牵引功率利用率 ✓经济性评价指标：比油耗损失率
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
4.无级变速传动系统匹配理论
匹配方法
油门拉杆控制
目标转矩
控制算法
D2
w
E2 E
D1 D E1
l
发动机
液压机械无 级变速器 (HMCVT) t
目标转速
车速 牵引力
拖拉机作业工况
h
D2
E2 l'
拖拉机 自动变速器技术
徐立友 河南科技大学车辆与交通工程学院
2014年02月19日
内容提纲ຫໍສະໝຸດ Baidu
一
车辆变速器概述
二 拖拉机自动变速器开发背景
三 液压机械无级变速器(HMCVT)
四 动力换挡自动变速器(PST)
五
自动变速器性能比较
一、车辆变速器概述
车辆变速传动原理
发动机
Me ne
变速器
Mb 中央传动 nb
✓ 国内：河南科技大学、中国一拖联合开发了拖拉机用HMCVT。
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
1.液压机械无级变速传动理论
传动基本原理及形式
✓基本原理：通过调节液压传动系统中液压元件排量比e，改变传动 系统输出转速nb，使其连续无级变化。 ✓传动形式：输出分流式，输入分流式
nb
III
1
P
M
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M
✓以上三种变速器换挡时会产生动力中断，机组速度减低，工 作效率降低。因此，换挡时动力不中断的动力换挡变速器正日 益受到人们的青睐。
二、拖拉机自动变速器开发背景
手动变速器是目前拖拉机的主要变速器形式
优点：效率高，成本低，结构简单，性能可靠，应用广泛。 缺点：换挡动力中断，最佳换挡时机难把握；驾驶水平对拖拉机燃 料经济性、动力性、乘坐舒适性影响大；频繁换挡，驾驶员易疲劳， 影响行驶安全；驾驶员不能很好关注作业，影响作业质量和生产率。 发展：开发动力换挡自动变速器(PST)、液压机械无级变速器 (CVT)，克服手动变速器的不足，是拖拉机变速器的主要发展方向。
当前的国内环境是农机发展难得的机遇期
✓土地流转后的农业集约化生产，提高粮食产量，需要先进的大功 率高性能拖拉机，但目前只有引进产品 ✓农机购置补贴激发高性能拖拉机市场 ✓国务院最近制定的10大行业调整振兴规划，第七领域强调发展高 性能、大功率、节约环保拖拉机等耕作机械
拖拉机年销量及平均功率逐年增大 ✓2012年拖拉机年销量近35万台 进口大马力拖拉机存在的一系列问题使得国内用户呼唤国产 大马力拖拉机 引领行业技术进步，占领行业技术制高点 打破进口产品对市场的独占，为公司创造经济效益
液压机械传动特性
✓传动方案分析：12种传动方案（单行星排）。 ✓各种方案的调速特性、转矩特性、效率特性等特性分析。 ✓结论：单行星排变速范围有限，很难满足车辆传动的需要；汇流 排组可扩大变速范围；多段液压机械传动实现原理。
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
2.HMCVT传动方案设计及参数优化
传动方案设计
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
控制系统组成特点 ➢控制器的输出信号
✓变量泵电液比例调速控制信号：调节变量泵斜盘倾角 ✓换档电磁阀开关动作信号：执行换挡动作
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
控制系统工作原理
➢变速器计算机控制系统(TCU)采集发动机油门位置和输出转 速大小信号 ➢根据发动机输出特性，确定发动机的输出功率、输出转矩和 工作点 ➢依据驾驶员的设定，控制器内置的调速和换档策略，自动连 续改变变速器的传动比 ➢从而改变行车速度和发动机的负载大小 ➢保证发动机工作在最佳动力性或最佳燃油消耗率状态
控制系统组成特点 ➢控制器的输入信号
✓调速齿条位置：反映发 动机功率大小和驾驶员驾 驶速度意图 ✓发动机转速：反映发动机工作状态和输出转矩 ✓变速器输入轴转速(主离合器输出转速)：反映主离合器状态和变 速器输入速度 ✓变速器输出轴转速：反映变速器输输出轴转速和拖拉机行驶速度 ✓液压马达转速：反映变量泵马达系统调速特性 ✓变量泵斜盘倾角：反映变量泵工作状态和换档要求 ✓行星齿轮汇流排齿圈、行星架转速：确定换档时刻
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
各种工作状态时的工作原理
✓发动机点火 ➢因为断电时电磁阀复位，换档油缸泄荷，在弹簧力作用下油 缸回位，换挡离合器分离，变速器处于空档位置。 ➢虽然主离合器处于接合状态，驾驶员可以点火发动车辆，并 使发动机稳定在怠速状态。同时变速器控制用液压油泵工作， 建立工作油压。 ➢点火前，档位模式手柄应置于空档位置，接通变速器控制器 电源（12V电瓶供电），控制器复位，驾驶员可设定变速器工 作模式。
二、拖拉机自动变速器开发背景
大功率拖拉机核心控制技术
✓以标准化通讯协议为核心的网络化分布式总线控制技术开发
二、拖拉机自动变速器开发背景
拖拉机变速器换挡技术
滑动齿轮、啮合套、同步器、负载换挡(动力换挡)
✓滑动齿轮换挡是主动齿轮在驱动轴上滑动，使其与从动齿轮相 啮合。
✓啮合套换挡是从动轴上的齿轮和主动轴上的空套齿轮经常处于 啮合状态，移动主动轴花键上的啮合套，使空套齿轮与主动轴连 接。 ✓同步器换挡变速器采用摩擦原理，使相啮合的齿轮的圆周速度 迅速地相等后再挂挡，其换挡平顺，减少了齿轮啮合时的互相撞 击，延长了齿轮的使用寿命。目前，多数拖拉机仍采用该变速器。
转矩比 Mbmax / MMmax
HM6
M3
HM5
HM4
M2
HM3
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H1
-H1 -HM2
-M1 -HM3
变量泵与定量马达排量比 e
无级调速特性
q l
拖拉机速度 v / km﹒h-1
转矩特性
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
3.HMCVT特性分析
液压功率分流比
传动效率
拖拉机速度 v / km﹒h-1
二、拖拉机自动变速器开发背景
大功率拖拉机核心部件技术
驾驶室的减振降噪技术 内环境人机工程和人性 化设计
覆盖件功能性开发
电控悬挂及负荷传 感液压系统技术
高速拖拉机前桥悬 架技术
大转向角前驱动桥 技术
电控低排放非道路 柴油机技术
电液控制差速锁、 分动箱、动力输出 离合器技术 大传动比末端传动 技术
电控多挡动力换档 自动变速器技术
3O
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1
I
I
3 D
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2
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输出分流式
0
I+1 e
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输入分流式
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
1.液压机械无级变速传动理论
液压传动系统类型及特性
✓液压传动系统类型：变量泵-定量马达（PV-MF）、定量泵-变量 马达（PF-MV）、变量泵-变量马达（PV-MV）。 ✓液压传动系统特性：速比特性、转矩特性、效率特性。
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发动机
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传动方案
离合器接合状态
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
2.HMCVT传动方案设计及参数优化
系统参数优化 ✓优化目标：以获得较高传动系统效率为目标，采用各段液压功率 分流比、变速范围构造加权优化目标函数。
控制系统硬件
工作模式及TCU控制软件
最高生产率模式 自动无级变速模式
最佳经济性模式
工作模式
调整模式 顺序换档模式 手动无级变速模式 编程换档模式 穿梭换档模式
发动机启动模式 拖拉机起动模式 准停模式 制动模式 应急模式 控制器设定模式
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
7.总图及部件图设计
对变速器总图、零部件图进行设计，并应用工程软件进行工程分 析（强度、刚度、结构）。
D1 E1
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发动机与无级变速传动系统匹配图
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
5.无级变速和换段规律
无级变速和换段规律是HMCVT实现的核心问题。 影响因素
人（驾驶员）、机（拖拉机机组）、环境（土壤路面） 理想变速规律：人-机-环境协同控制
无级变速和换段规律
牵引功率最大的无级变速和换段规律 燃油经济性最佳的无级变速和换段规律
胶带式无级变速器 金属带式无级变速器（CVT）
机械式
牵引传动式
链式无级变速器
曲面式无级变速器 圆锥式无级变速器
电动式 电传动式无级变速器
流体式
纯液压无级变速器（HST） 液压机械无级变速器（HMCVT）
✓有级传动效率高，不易操作，匹配难； ✓无级传动效率低，易操作，匹配易。
二、拖拉机自动变速器开发背景
手动
自动
二、拖拉机自动变速器开发背景
大功率自动变速器是目前拖拉机的主要发展方向 组成：齿轮式变速器、换挡执行元件、传感器、电子控制系 统。
二、拖拉机自动变速器开发背景
自动变速器(HMCVT、PST)的优点
✓自动换挡，换挡平稳，动力不中断，拖拉机负载能力强。 ✓实现多挡变速，大功率拖拉机挡位多（>12+8挡)。 ✓根据最佳换挡规律换挡，提高拖拉机的燃料经济性、动力性、 乘坐舒适性。 ✓驾驶员关注作业，提高作业质量和生产率。 ✓减轻驾驶员劳动强度，保证安全行驶。
控制参数：目标车速、发动机转速、齿条位移、实际传动比、滑转率
在主要牵引力范围内，传动效率大于0.95，表明在协同控制下，能 充分发挥HMCVT无级变速和高效传动的优势 。
滑转率作为控制参数，保证实际行驶速度与指令速度一致。
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
6.控制系统开发
液压控制系统
✓ 变量泵-定量马达闭式传动液压控制 ✓ 换挡离合器液压控制
车速 牵引力
换挡
车速 牵引力
换挡
手动换挡
时间
自动换挡
时间
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
1.液压机械无级变速传动理论
液压机械无级变速传动 Hydro-mechanical continuously variable transmission ( HMCVT )
动力 输入
行
分 流 机 构 机械变速机构
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转矩
驱动力
转速 发动机
车辆
车速
一、车辆变速器概述
变速器类型及特点
变速器
有级变速器 无级变速器
手动换挡变速器（MT）
动力换挡自动变速器（PST） 液力机械式自动变速器（AT） 电控机械式自动变速器（AMT） 双离合器自动变速器（DCT）
带传动式
HMCVT传动拖拉机机组系统建模和控制仿真
牛顿动力学方法、键合图方法
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
牵引功率最大无级变速和换段规律的工程实现 控制参数：调速位置、发动机转速、实际传动比
拖拉机牵引功率大、牵引效率高、无循环换段现象
三、液压机械无级变速器(HMCVT)
燃油经济性最佳无级变速和换段规律的工程实现