拖拉機(jī)傳動特性研究現(xiàn)狀

徐立友，張 洋，劉孟楠

拖拉機(jī)傳動特性研究現(xiàn)狀

徐立友1，張 洋1，劉孟楠2

(1.河南科技大學(xué) 車輛與交通工程學(xué)院，河南 洛陽 471003；2.西安理工大學(xué) 機(jī)械與精密儀器工程學(xué)院，西安 710048)

研究拖拉機(jī)傳動特性可為傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及提升動力性提供重要的理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。為此，總結(jié)了國內(nèi)外涉及拖拉機(jī)傳動特性的研究成果，分析了拖拉機(jī)傳動系統(tǒng)中常用離合器、變速器和差速器的技術(shù)特點(diǎn)；研究了國內(nèi)外拖拉機(jī)傳動特性，根據(jù)拖拉機(jī)的工況特點(diǎn)，從傳動快速性、平順性、換檔性能和傳動效率4個方面來對拖拉機(jī)傳動特性進(jìn)行分析。同時，總結(jié)了包括理論解析法、虛擬樣機(jī)法和試驗法拖拉機(jī)傳動特性的研究方法，以期為拖拉機(jī)傳動特性研究提供技術(shù)參考。

拖拉機(jī)；傳動特性；技術(shù)指標(biāo)

0 引言

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和自動化是實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)振興的迫切需要，作為主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械之一的拖拉機(jī)，其機(jī)械化水平是評定國家農(nóng)業(yè)自動化程度的重要標(biāo)準(zhǔn)之一[1-3]?！笆濉币?guī)劃指出，農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要任務(wù)是加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和農(nóng)作物機(jī)械化生產(chǎn)。傳動系統(tǒng)是拖拉機(jī)底盤的重要組成部分，其性能直接影響整車的動力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性。楊立昆[4]針對車輛傳動系統(tǒng)進(jìn)行了探索，并指出其內(nèi)在變化規(guī)律，闡述了傳動系統(tǒng)的演變發(fā)展。徐立友[5]通過對機(jī)械液壓無級變速傳動理論進(jìn)行分析，制定了拖拉機(jī)機(jī)械液壓無級變速器傳動方案，對傳動系統(tǒng)動態(tài)特性和性能試驗進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。

本文通過對拖拉機(jī)傳動系統(tǒng)進(jìn)行分析，針對拖拉機(jī)工況特點(diǎn)，分析了拖拉機(jī)主要傳動元件技術(shù)特點(diǎn)，對傳動特性進(jìn)行了研究，同時總結(jié)了傳動特性研究方法，以期為拖拉機(jī)傳動系統(tǒng)研究的理論提供支持。

1 拖拉機(jī)主要傳動元件技術(shù)特性

作為拖拉機(jī)重要的組成部分，傳動系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)與主動輪和動力輸出軸之間全部傳動元件的總稱，其作用是根據(jù)拖拉機(jī)不同作業(yè)的需求，將內(nèi)燃機(jī)的動力轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的轉(zhuǎn)矩和一定的轉(zhuǎn)速。圖1為LH1620輪式拖拉機(jī)傳動系結(jié)構(gòu)簡圖[6]。

1.離合器 2.變速器 3.中央傳動 4.最終傳動 5.差速器 6.非獨(dú)立式動力輸出軸 7.車輪圖1 LH1620拖拉機(jī)傳動系結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 LH1620 Tractor transmission system sketch

傳動系統(tǒng)由離合器、變速箱、中央傳動機(jī)構(gòu)及最終傳動等構(gòu)成。離合器在內(nèi)燃機(jī)與變速器之間，可確保拖拉機(jī)啟動時動力充足、換擋接合平順以及防止傳動系統(tǒng)過載等。拖拉機(jī)作業(yè)過程中分離-結(jié)合頻繁，由于工作載荷、溫度、摩擦過熱等因素，降低了離合器壽命和傳動效率[7]。變速器位于離合器之后、中央傳動之前，其改變拖拉機(jī)的驅(qū)動力和行駛速度，使拖拉機(jī)能倒退行駛及長時間停車；變速器在傳遞動力過程中所產(chǎn)生的功率損失主要包括各齒輪之間的嚙合損失和攪油損失，以及各個傳動軸的軸承摩擦損失和輸入、輸出軸的油封損失[8-10]。中央傳動包括主減速器和差速器。其中，主減速器改變轉(zhuǎn)矩傳遞方向；差速器實現(xiàn)兩驅(qū)動輪差速，保證內(nèi)、外驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速不同。差速器傳動功耗主要包括齒輪傳動嚙合功耗、齒輪攪油功耗及風(fēng)阻功耗[11]。非獨(dú)立式動力輸出軸位于拖拉機(jī)后面，將內(nèi)燃機(jī)的動力以旋轉(zhuǎn)方式傳遞給機(jī)具，為作業(yè)機(jī)具提供旋轉(zhuǎn)動力。

2 傳動特性分析

拖拉機(jī)需要與農(nóng)機(jī)具配套完成田間作業(yè)，因此對拖拉機(jī)傳動特性分析要綜合考慮其工況特點(diǎn)。這里主要從傳動快速性、平順性、換檔性能和傳動效率4個方面來對拖拉機(jī)傳動系進(jìn)行分析。

2.1 傳動快速性

穩(wěn)定時間是指傳動系輸入端機(jī)械功率發(fā)生變化后輸出端達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時間。穩(wěn)定時間反映了傳動系統(tǒng)各部件之間的匹配情況，也反映了傳動快速性，即動力在傳動系統(tǒng)各部件之間傳遞的時間。由運(yùn)動學(xué)可知

(1)

其中，t為穩(wěn)定時間(s)；v為拖拉機(jī)行駛速度(m/s)；1/a為拖拉機(jī)加速度的倒數(shù)(m/s2)。

2.2 傳動平順性

換檔平順性是指在換檔過程中離合器的接合和分離過渡平順，動力無中斷，換擋元件沒有接合過猛，沒有產(chǎn)生較大的換擋沖擊[12-14]。換檔平順性是換擋品質(zhì)的良好體現(xiàn)，良好的換擋品質(zhì)應(yīng)為快捷、平穩(wěn)、無沖擊，從而提高車輛的乘坐舒適性和換擋元件使用壽命的重要保證。

傳動平順性是指輸入端發(fā)生變化后輸出端對這種變化跟隨的超調(diào)量。傳動平順體現(xiàn)了動力從內(nèi)燃機(jī)輸出到在傳動系統(tǒng)傳遞過程中的傳遞良好性，具體到傳動系統(tǒng)各個部件之間的動力傳遞。

2.3 換擋性能

在拖拉機(jī)換擋時，通過離合器的交替運(yùn)動來實現(xiàn)動力傳遞的中止與接合[15-18]。換擋過程中產(chǎn)生的動載荷較大，對傳動系統(tǒng)有較大的沖擊，會減少傳動元件的使用壽命。沖擊度為拖拉機(jī)縱向加速度的變化率，即

(2)

其中，j為沖擊度(m/s3)；v為拖拉機(jī)行駛速度(m/s)；a為拖拉機(jī)的加速度(m/s2)；t為時間變量(s)。

沖擊度排除了因道路條件產(chǎn)生的顛簸加速度等非換擋因素對換擋過程的影響，從而真實體現(xiàn)了傳動系統(tǒng)的壽命。沖擊度越小，傳動系統(tǒng)的壽命越長；反之，則越短。

滑摩功為拖拉機(jī)在換擋時離合器主、從動盤之間轉(zhuǎn)速不同，產(chǎn)生相對滑動時所損失的能量[19]為

(3)

其中，W為滑摩功(J)；ωc1為和單數(shù)擋軸相連離合器從動盤轉(zhuǎn)速(rad/s)；ωc2為和雙數(shù)擋軸相連離合器從動盤轉(zhuǎn)速(rad/s)；ωe為內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速(rad/s)；t1為開始滑摩時間(s)；t2為停止滑摩時間(s)；Tc1為和單數(shù)擋軸相連離合器的轉(zhuǎn)矩(N·m)；Tc2為和雙數(shù)擋軸相連離合器的轉(zhuǎn)矩(N·m)。

滑摩功是衡量離合器與同步器磨損情況的指標(biāo)，滑摩功越小，離合器和同步器的使用壽命越長。

2.4 傳動效率

傳動系的效率損失主要由變速器和主減速器所產(chǎn)生，按類型可分為機(jī)械損失和液力損失[20-23]。功率損失可以通過傳動系輸出端機(jī)械功率和輸入端機(jī)械功率的比值計算得出，即

(4)

其中，ηc為傳動系效率；Pw、Pe分別為輸出端和輸入端的機(jī)械功率。

影響傳動系效率的因素有很多，根據(jù)傳動過程中轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化而變化，難以控制與測量，僅能通過估算來確定其效率范圍。

2.5 驅(qū)動功率損失率

驅(qū)動功率損失率是指在一定行駛擋位工況下拖拉機(jī)內(nèi)燃機(jī)功率損失的狀況。驅(qū)動功率損失率體現(xiàn)了拖拉機(jī)動力傳動系統(tǒng)實際值與理想值之間性能的差距，以及拖拉機(jī)動力性好壞和動力性能發(fā)揮水平[24-26]。

圖2為拖拉機(jī)驅(qū)動特性曲線，分別是裝有內(nèi)燃機(jī)與5擋變速器的實際拖拉機(jī)和裝有理想傳動系統(tǒng)的理想拖拉機(jī)。曲線上方空白的區(qū)域是受內(nèi)燃機(jī)功率所限實際拖拉機(jī)所不能達(dá)到的區(qū)域，陰影部分是拖拉機(jī)驅(qū)動力損失的工作區(qū)，驅(qū)動功率損失率為圖2中的陰影部分與雙曲線下整個面積的比值。

定義驅(qū)動功率損失率ηw為

(5)

其中，Pemax為內(nèi)燃機(jī)最大功率(kW)；n為變速器前進(jìn)擋擋位數(shù)；van、va1為拖拉機(jī)最大車速與最小車速(km/h)；bk為與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩模型相關(guān)的系數(shù)；nj+1、nj第j擋時拖拉機(jī)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速范圍(r/min)；m為內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩模型里多項式的階數(shù)。

驅(qū)動功率損失率體現(xiàn)了拖拉機(jī)動力性能的發(fā)揮水平，其值越小，在動力性能方面內(nèi)燃機(jī)與傳動系統(tǒng)匹配得越好。

3 傳動特性研究方法

3.1 動力學(xué)分析

動力學(xué)分析是用來確定慣性(質(zhì)量效應(yīng))和阻尼起重要作用時的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件動力學(xué)特性的技術(shù)。通過運(yùn)用動力學(xué)分析，對拖拉機(jī)傳動系部件進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)其對拖拉機(jī)傳動的影響，從而提升拖拉機(jī)傳

動效率。

在國外，Khabou MT[27]等通過建立一個單級齒輪減速器模型，如圖3所示。其研究基于各種轉(zhuǎn)動速度下齒輪減速器的瞬間響應(yīng)，采用電動機(jī)與四沖程的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行參數(shù)化比較，對其中單級齒輪系統(tǒng)進(jìn)行了分析。

圖3 單級齒輪系統(tǒng)模型Fig.3 Single stage spur gear system model

黃毅[28]以車輛傳動系統(tǒng)為研究對象，建立了包含時變嚙合剛度、齒側(cè)間隙、齒輪副傳遞誤差和質(zhì)量偏心等非線性因素的動力學(xué)模型，提出一種基于統(tǒng)計的響應(yīng)靈敏度的評價方法—基于動力學(xué)響應(yīng)RMS的靈敏度。劉海亮[16]提出了變速器輸出轉(zhuǎn)矩傳遞系數(shù)和變速器輸出轉(zhuǎn)矩評價指標(biāo)，建立了拖拉機(jī)DCT 換擋動力學(xué)模型并對其進(jìn)行分析(見圖4)，提出的評價指標(biāo)能較好地對拖拉機(jī)換擋時產(chǎn)生的動載荷和動力性能進(jìn)行評價，補(bǔ)充了拖拉機(jī)雙離合自動變速器換擋品質(zhì)評價體系。

圖4 換擋過程轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化圖Fig.4 Schematic diagram of rotation speed change and torque change in shifting

3.2 虛擬樣機(jī)

虛擬樣機(jī)技術(shù)是隨著計算機(jī)的發(fā)展而興起的一種計算機(jī)輔助工程技術(shù)，是通過商業(yè)化軟件來實現(xiàn)的，用來替代實際物理樣機(jī)設(shè)計的數(shù)字化設(shè)計方法[29]。目前，主要是通過建立拖拉機(jī)傳動元件虛擬樣機(jī)模型及對其運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的分析，全面了解拖拉機(jī)傳動部件各方面性能。

在某些發(fā)達(dá)國家(如美國、英國、德國等)，虛擬樣機(jī)這項技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的推廣和使用。Galvagno E和Velardocchia M等人[30]對雙離合變速器的進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)以及動力學(xué)仿真分析，建立了DCT傳動簡圖，對其使用的數(shù)學(xué)計算模型做簡化處理，如圖5所示。ALEMAYEHU等[31]通過采用動力學(xué)分析軟件ADAMS與概率分析軟件NESSUS，對齒輪傳動系統(tǒng)進(jìn)行了動力學(xué)特性分析，并研究了不確定參數(shù)的概率特性。

圖5 DCT的布局Fig.5 Layout of a DCT

在國內(nèi)，賈小剛等[32]對封閉式 CVT(見圖6)進(jìn)行研究，通過建立虛擬樣機(jī)模型及進(jìn)行仿真試驗，針對輸入軸與行星錐盤兩個柔性體部件進(jìn)行動力學(xué)仿真，并分析其結(jié)果。另外，還對部件進(jìn)行耐久性研究，得到了部件在仿真過程中的動態(tài)應(yīng)力分布狀況，為關(guān)于 CVT 的精確動力學(xué)分析提供了新的研究方法，為變速器傳動設(shè)計提供了依據(jù)。楊亞莉[33]基于對金屬帶式 CVT 機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)力學(xué)分析，通過 ADAMS 與UG 軟件建立了金屬鋼帶式 CVT 虛擬樣機(jī)模型，并對其進(jìn)行力學(xué)研究，如圖7所示。通過虛擬樣機(jī)模型仿真分析了其傳動部件的力學(xué)特性，以及各金屬塊之間擠推力與各金屬環(huán)帶張力的變化規(guī)律，仿真結(jié)果對于CVT的深入研究和開發(fā)具有一定的實際意義。

圖6 封閉式差動無級變速器總裝配圖Fig.6 The closed differential stepless transmission general assembly drawing

圖7 金屬帶式CVT虛擬樣機(jī)模型Fig.7 Metal belt type CVT virtual model

梁晶晶[34]等通過建立虛擬樣機(jī)，對新型行星錐齒輪無級變速傳動系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)受載仿真試驗分析(見圖8)。在UG及ADAMS中建立的基于接觸力的模型，獲得了該系統(tǒng)主傳動元件的動態(tài)載荷特性曲線，確定了其隨著時間變化的規(guī)律及動態(tài)載荷對全部傳動系統(tǒng)性能的影響，為各個傳動部件的進(jìn)一步設(shè)計優(yōu)化、故障診斷與校核強(qiáng)度等提供了試驗數(shù)據(jù)支持。張海軍等[35]提出一種四區(qū)段液壓功率分流無級傳動系統(tǒng)，并基于AMEsim軟件構(gòu)建立了建液壓功率分流無級變速器及拖拉機(jī)整機(jī)仿真模型，如圖9、圖10所示。對液壓功率分流無級變速器傳動特性及拖拉機(jī)典型作業(yè)工況進(jìn)行了仿真分析，表明該變速器傳動效率高、調(diào)速范圍廣且全程可實現(xiàn)無級調(diào)速，滿足大馬力拖拉機(jī)在不同工況下的作業(yè)需求。

圖8 虛擬樣機(jī)仿真模型圖Fig.8 Virtual prototype simulation model diagram

圖9 功率分流無級變速器模型Fig.9 The model of the transmission

圖10 負(fù)載工況模型Fig.10 The model of the load condition

通過虛擬樣機(jī)模型能夠完善試驗時難以得到的性能參數(shù)，為定量分析提供了重要的試驗數(shù)據(jù)。整車性能仿真作為拖拉機(jī)開發(fā)的重要手段之一，不僅可以在產(chǎn)品概念設(shè)計階段快速預(yù)測車輛性能，還可以匹配不同參數(shù)的設(shè)計方案，預(yù)測產(chǎn)品在真實工況下的特征及所具有的響應(yīng)，直至獲得最優(yōu)方案。

3.3 試驗分析

試驗法研究拖拉機(jī)傳動系統(tǒng)是指基于部件傳動特點(diǎn)設(shè)計相關(guān)特性試驗，通過開發(fā)試驗臺或者使用測試儀器在實驗室環(huán)境或者實車工作環(huán)境下對拖拉機(jī)內(nèi)燃機(jī)輸出端、驅(qū)動輪半軸端、PTO端及各傳動元件動力輸出端進(jìn)行動態(tài)測試的技術(shù)。

很早之前，國外就開始了關(guān)于測試傳動系統(tǒng)的研究。例如，20世紀(jì)50年代美國的 Gleason 公司就利用輪系作為加載系統(tǒng)，設(shè)計出傳動實驗臺。英國的ATP公司[36]設(shè)計了針對測試自動變速器性能的實驗臺，該試驗臺采用73kW的調(diào)頻電機(jī)作為驅(qū)動部分，通過儀表顯示進(jìn)行獨(dú)立控制，并設(shè)計了快速連接機(jī)構(gòu)，能對多個自動變速器進(jìn)行快速連接，采用風(fēng)冷式電渦流測功機(jī)作為其負(fù)載模擬；該實驗臺通過動態(tài)模擬對自動變速器進(jìn)行測試，其檢測的性能參數(shù)包括在各個負(fù)載條件下的油壓、輸入和輸出轉(zhuǎn)速及離合器和制動器是否存在打滑狀況等。德國HORIBA公司[36]生產(chǎn)的傳動系實驗臺可以進(jìn)行前驅(qū)、后驅(qū)、全驅(qū)的測試，涵蓋了傳動系統(tǒng)范圍內(nèi)的全部部件與系統(tǒng)的性能測試。該實驗臺不僅能夠進(jìn)行傳動系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)試驗，還能夠?qū)崿F(xiàn)路況模擬甚至高性能內(nèi)燃機(jī)圖譜模擬的試驗。

同國外相比，我國有關(guān)傳動系統(tǒng)試驗臺的研究起步相對比較晚，在20世紀(jì)80年代初期我國才開始。長安大學(xué)[37]針對工程車輛設(shè)計的基于閉式液壓系統(tǒng)傳動系統(tǒng)實驗臺，主要由動力系統(tǒng)、機(jī)械和液壓傳動系統(tǒng)、測功機(jī)及計算機(jī)顯示與控制等部分組成，如圖11所示。該試驗臺既能夠?qū)ψ兯倨鬟M(jìn)行測試分析，又能夠?qū)︱?qū)動橋之前的傳動系統(tǒng)部件進(jìn)行測試分析，主要針對工程車輛傳動系統(tǒng)性能的進(jìn)行測試研究。

河南科技大學(xué)[38-39]設(shè)計的機(jī)械液壓無級傳動實驗臺如圖12所示，其研究對象為履帶式拖拉機(jī)液壓無級變速器。實驗臺采用內(nèi)燃機(jī)作為動力部件，采用電渦流測功機(jī)作為加載部件，利用直接數(shù)字式控制作為控制方式，控制系統(tǒng)包括上位工控機(jī)、內(nèi)燃機(jī)控制下位機(jī)、HMCVT 控制下位機(jī)、電渦流測功機(jī)控制下位機(jī)和傳感器等。實驗臺主要分析傳動比的變化規(guī)律，驗證所設(shè)計傳動比的正確性、研究在工況變化下的換擋過程，以及換擋平穩(wěn)性、優(yōu)化換擋規(guī)律和分析換擋規(guī)律對傳動性能的影響，使內(nèi)燃機(jī)與變速器的參數(shù)更加匹配，提升拖拉機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性。

圖11 工程機(jī)械液壓底盤模擬試驗臺外觀圖Fig.11 Engineering machinery hydraulic chassis simulation test bench appearance figure

圖12 機(jī)械液壓無級變速器實驗臺圖Fig.12 Test picture of HMCVT

中南大學(xué)[40]設(shè)計針對工程車輛的傳動實驗臺，如圖13所示。實驗臺為履帶式結(jié)構(gòu)，通過柴油內(nèi)燃機(jī)經(jīng)過傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輪，使其在履帶上滾動；利用電液式比例來控制液壓加載、制動和傳動系統(tǒng)，并通過基于LABVIEW研發(fā)的測控系統(tǒng)實現(xiàn)。該實驗臺主要研究由柴油內(nèi)燃機(jī)和液壓式傳動系統(tǒng)組成的驅(qū)動負(fù)荷系統(tǒng)在動態(tài)負(fù)載下的性能。

圖13 功率封閉試驗臺外觀圖Fig.13 Power closed test bench appearance figure

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)[41]設(shè)計了針對電動拖拉機(jī)的實驗臺(見圖14)，采用模塊化的設(shè)計方法，研發(fā)了試驗臺的電源、驅(qū)動及加載等模塊。該實驗臺可以根據(jù)整車研發(fā)的需求，來進(jìn)行各種參數(shù)模塊之間的匹配測試；并根據(jù)試驗需求研發(fā)了基于LABVIEW平臺的虛擬測控系統(tǒng)，可以搭配各種的檢測儀器。實驗臺不僅能測試電動拖拉機(jī)各組成部件的輸出特性、傳遞效率，又能測試電動拖拉機(jī)整車模擬作業(yè)性能。測控系統(tǒng)既可檢測驅(qū)動和加載部件轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、電壓、電流等12個信號，還能用來控制加載載荷。

圖14 電動拖拉機(jī)試驗臺圖Fig.14 Schematic of electric tractor test bench

試驗法試驗重復(fù)性好，不易受人為因素影響，可以較為真實地模擬拖拉機(jī)工作工況。對拖拉機(jī)傳動系統(tǒng)或者關(guān)鍵零部件而言，無論是對于研發(fā)的新產(chǎn)品進(jìn)行性能測試，還是對成熟產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢驗，利用試驗法對拖拉機(jī)進(jìn)行傳動系的行駛模擬都是一種有效的手段。

4 結(jié)論

1)通過對拖拉機(jī)主要傳動元件技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析研究，總結(jié)了國內(nèi)外涉及拖拉機(jī)傳動特性的研究成果，分析了拖拉機(jī)傳動系統(tǒng)中常用離合器、變速器和差速器的技術(shù)特點(diǎn)，并對影響各個元件傳動效率的原因進(jìn)行了歸納，為提升傳動效率提供了研究基礎(chǔ)。

2)研究了國內(nèi)外拖拉機(jī)傳動特性，根據(jù)拖拉機(jī)的工況特點(diǎn)，從傳動快速性、平順性、換擋性能和傳動效率4個方面來對拖拉機(jī)傳動特性進(jìn)行分析。通過不同的評價指標(biāo)計算驗證，對拖拉機(jī)傳動特性進(jìn)行定性定量，從而明確反映了拖拉機(jī)傳動系統(tǒng)的性能。

3)對拖拉機(jī)傳動方案進(jìn)行分析，總結(jié)了包括理論解析法、虛擬樣機(jī)法和試驗法3種研究方法；提供了拖拉機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)匹配的驗證方法，從而可以對傳動系統(tǒng)設(shè)計及方案匹配進(jìn)行試驗驗證，確定其方案可行性，旨在為研究傳動系統(tǒng)對整車可靠性和工作性能的影響提供理論依據(jù)。

4)目前，拖拉機(jī)正向著多擋位、大功率發(fā)展，為滿足拖拉機(jī)不同作業(yè)工況下的負(fù)載和行駛速度需求，變速器多擋數(shù)、智能化將是未來發(fā)展趨勢。同時，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷提高，采用計算機(jī)技術(shù)對拖拉機(jī)傳動系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，可以使其達(dá)到最佳使用效果。

[1] 張鐵民，閆國琦，溫利利，等.我國電動力農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012，34(4)：236-239.

[2] 趙真，王帥.國內(nèi)外拖拉機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2012(12)：81-82.

[3] 倪向東，梅衛(wèi)江.國外大功率拖拉機(jī)新技術(shù)新結(jié)構(gòu)和發(fā)展趨勢的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2007(1)：25-27.

[4] 楊立昆，李和言，馬彪.車輛傳動系統(tǒng)分類與演變規(guī)律研究[J].機(jī)械設(shè)計與研究，2013，29(8):42-46.

[5] 徐立友.拖拉機(jī)液壓機(jī)械無級變速器特性研究[D].西安：西安理工大學(xué)，2007.

[6] 李崧.LH1620輪式拖拉機(jī)動力傳動系統(tǒng)設(shè)計分析[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2011.

[7] 王陽陽，李南.干式離合器半聯(lián)動滑磨熱載荷控制[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，43(10):1570-1574.

[8] 王熙，秦大同，胡明輝，等.汽車變速器傳動效率理論建模與實驗測試[J].機(jī)械傳動，2010，34(8):21-24.

[9] 胡青春，李劍英，段福海.帶有圓錐齒輪的復(fù)合行星傳動功率流與傳動效率分析[J].機(jī)械工程學(xué)報，2015，51(21):42-48.

[10] 徐立友，曹青梅，周志立，等.拖拉機(jī)變速箱發(fā)展綜述[J].農(nóng)機(jī)化研究，2009，31(12)：189-192.

[11] 莫易敏，田蜜.微型汽車傳動系統(tǒng)功率損失建模計算[J].機(jī)械傳動,2013，37(2):47-49.

[12] Vladimir V Vantsevic.Power losses and energy efficieny of multiwheel drive vehicle: A method for evaluation[J].Journal of Terramechanics，2008，45: 89-101.

[13] 宋世欣，張元俠，劉科，等.雙離合器自動變速器控制品質(zhì)評價指標(biāo)分析[J].汽車工程，2015，37(8):925-930.

[14] 曹付義，郭廣林，周志立，等.履帶車輛轉(zhuǎn)向工況綜合傳動系統(tǒng)換段品質(zhì)試驗[J].鄭州大學(xué)學(xué)報：工學(xué)版，2015，36(3):49-53.

[15] 劉璽，程秀生，馮巍.濕式雙離合器自動變速器換檔最優(yōu)控制[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2011，27(6):152-156.

[16] 徐立友，劉海亮，周志立，等.拖拉機(jī)雙離合器自動變速器換擋品質(zhì)評價指標(biāo)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015,31(8):48-52.

[17] M Goetz，MC Levesley，DA Crolla.Integrated Powertrain Control of Gearshifts On Twin Clutch Transimssion[C]//SAE Paper.Detroit:Ford Motor Company,2004．

[18] 李 強(qiáng)，師帥兵，柳和玲.拖拉機(jī)自動換擋規(guī)律研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012，34(5)：221-223.

[19] 孫賢安，吳光強(qiáng).雙離合器式自動變速器車輛換擋品質(zhì)評價系統(tǒng)[J].機(jī)械工程學(xué)報，2011，47(8):146-151.

[20] 李玉龍，孫付春.車用變速器兩級齒輪傳動的效率改善[J].成都大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2011，30(1):47-51.

[21] 葉秉良，俞高紅，趙勻.拖拉機(jī)最終傳動多目標(biāo)模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2010，41(4):95-100.

[22] 鄧曉亭，朱思洪，高輝松，等.混合動力拖拉機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計理論與方法[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2012，43(8):25-31.

[23] 蔡祥鵬.汽車傳動系參數(shù)優(yōu)化簡述[J].湖南農(nóng)機(jī)，2010，37(5):75-76.

[24] 代明兵.重型商用車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計及軟件開發(fā)[D].重慶：重慶大學(xué)，2010：40-43.

[25] 王鐵，武玉維，李萍鋒，等.重型載貨汽車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配[J].汽車技術(shù)，2010(9):33-37.

[26] 徐立友，李金輝，張彥勇.液壓機(jī)械無級變速傳動在拖拉機(jī)上的應(yīng)用分析[J].農(nóng)機(jī)化研究，2009，31(11)：215-218.

[27] Khabou M T，Bouchaala N，Chaari F，etal.Study of a spur gear dynamic behavior in transient regime[J].Mechanical Systems and Signal Processing，2011，25(8)：3089-3101.

[28] 黃毅.車輛傳動系統(tǒng)非線性振動響應(yīng)靈敏度與動力學(xué)修改研究[D].北京：北京理工大學(xué)，2015：2-12.

[29] 段建國，徐欣.虛擬試驗技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].上海電氣技術(shù)，2015，8(3):1-10.

[30] Galvagno E，Velardocchia M，Vigliani A. Dynamic and kinematic model of a dual clutch transmission[J]. Mechanism and Machine Theory，2011，46: 784-805.

[31] Alemayehu F M，Ekwaro O S.Uncertainty considerations in the dynamics of gear-pair[J].ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition，Proceedings(IMECE)，2012(4):1123-1132.

[32] 賈小剛，趙曉青.無級變速器剛?cè)狁詈夏Ｐ偷男阅芊抡嫜芯縖J].機(jī)械工程師，2014(1):10-12.

[33] 楊亞莉，陳力華，張若平.金屬帶式 CVT 力學(xué)仿真研究[J].機(jī)械設(shè)計，2010，27(6):51-55.

[34] 梁晶晶，李瑞琴，任家駿,等.基于UG及ADAMS的新型行星錐齒輪無級變速傳動系統(tǒng)動態(tài)受載仿真研究[J].機(jī)械傳動，2012，36(9):12-15.

[35] 張海軍，劉峰，朱思洪,等.大馬力拖拉機(jī)新型液壓功率分流無級變速器優(yōu)化設(shè)計[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016，39(1):156-165.

[36] 左龍.基于虛擬樣機(jī)的車輛傳動系試驗臺測控系統(tǒng)研究設(shè)計[D].長沙：湖南大學(xué)，2013：2-6.

[37] 馬登成.波動載荷下工程機(jī)械液壓底盤性能及實驗技術(shù)研究[D].西安：長安大學(xué)，2011：2-8.

[38] 劉洋.車輛綜合傳動系試驗臺測控系統(tǒng)研究[D].洛陽：河南科技大學(xué)，2013：2-6.

[39] 王 鵬，周志立，徐立友.拖拉機(jī)液壓機(jī)械無級變速器試驗臺設(shè)計[J].農(nóng)機(jī)化研究，2015，37(3)：95-98.

[40] 張崢明.液壓功率封閉系統(tǒng)設(shè)計及加載特性研究[D].長沙：中南大學(xué)，2010：1-9.

[41] 高輝松，朱思洪.電動拖拉機(jī)試驗臺開發(fā)[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，37(6):160-164.

Research Status of the Tractor Transmission Performance

Xu Liyou1， Zhang Yang1， Liu Mengnan2

(1.School of Automotive Engineering, Henan University of Science & Technology, Luoyang 471003, China; 2.School of Mechanical and Precision Instrument Engineering, Xi'an University of Technology, Xi'an 710048, China)

The tractor transmission performance can optimize the design and improve power performance，provide important theoretical basis and technical guidance. The article analyzed technical performance of the clutch, tractor gearbox and differential that commonly used in the transmission system through inductive performance research involving the tractor transmission both at home and abroad；Studied the tractor transmission characteristics at home and abroad, it puts forward evaluation index from the transmission quickness, comfort, shift performance and transmission efficiency according to the tractor special working environment; it summarized including theoretical analytic method, the virtual prototype method and test method of tractor transmission characteristics of the research methods. This will provides technical outlook tractor transmission performance.

tractor；transmission performance; technical index

2016-09-22

“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目(2016YFD0701002)

徐立友(1974 -),男, 河南息縣人, 教授, 博士, (E-mail)xlyou@mail.haust.edu.cn。

S219.032.1

A

1003-188X(2017)12-0224-07