基于图库的推土机多挡位行星变速器快速拓扑方案及参数综合

摘要

变速器作为发动机与车轮间的动力传递装置，能够使车辆适应不同的工作环境，提升车辆的动力性和操控性。作为一种自动变速器，行星变速器被广泛应用于包括推土机在内的工程车辆上，有效地提高了工作效率，减轻了驾驶人员负担。由于推土机工况复杂，挡位切换频繁，输出扭矩大，因此对设计提出了较高的要求。现有推土机行星变速器方案较少，可能的方案组合数量巨大，设计难度较大。本文基于推土机变速器的工况条件和结构需求，对推土机多挡位行星变速器拓扑方案及参数综合进行了研究。 本文建立了多自由度行星机构拓扑图构件数量约束关系，针对平行轴行星机构提出了混合拓扑图和转化图模型。通过建立有向图同构模型，解决了普通行星机构和平行轴行星机构同构判定问题。引入基本连接实体(FGE)概念，利用FGE合并法递推求解机构速比，归纳了多FGE合并特殊情况，提出了合并扩展公式，扩展了FGE合并的适用范围。基于顶点合并法，将多自由度行星机构速比计算转换为单自由度机构速比递推问题。 提出基于图库的多挡位方案快速综合。利用有向图同构模型，进行非同构FGE图的枚举及筛选，通过速比表达式等数据的提前计算，建立快速综合图库。基于同构判定，实现待求方案与图库同构方案的顶点匹配及相应速比的转换，进而完成大量速比的快速计算。对效率计算进行分析，实现了低效方案的预判，以及传动比范围的预估。建立了基于平面测试的3类平面模型，对方案的几何干涉进行检测，从而排除大量无效方案。 对行星变速方案进行了详细参数综合和优化。总结行星机构齿轮参数综合的约束和优化方程，以实现均衡最大滑动率和最小机构体积等目标，实现了行星机构方案参数的综合优化。基于网格点阵和深度优先搜索，实现拓扑方案简图连接路径的生成。通过干涉模式的识别和调整，并利用构件库添加构件简图，实现行星机构完整简图的自动绘制。进行推土机多挡位变速器实例综合设计，得到了较多优选方案，证明了综合方法的有效性。

目录

声明

致谢

摘要

第1章绪论

1．1研究课题背景与意义

1．2国内外研究现状

1．3论文主要内容

1．4本章小结

第2章行星机构速比递推求解

2．1行星机构拓扑表达与FGE关系

2．1．1普通行星机构图论表达

2．1．2平行轴机构表达

2．1．3行星机构拓扑同构模型

2．1．4 FGE的表达与转换

2．2基于FGE分解与合并的速比递推求解

2．2．1 FGE分解与合并

2．2．2 FGE合并特殊情况

2．3基于顶点合并的多自由度机构速比求解

2．4本章小结

第3章基于图库的多挡位方案快速综合

3．1图库的建立

3．1．1 FGE枚举

3．1．2图库的结构

3．2基于同构判定的速比快速求解

3．3低效方案的预判定

3．4基于平面测试的几何干涉检测

3．5本章小结

第4章行星变速方案参数综合与简图自动绘制

4．1行星变速方案参数优化

4．2拓扑方案机构简图自动绘制

4．2．1单条连接路径的生成

4．2．2多条连接路径的添加调整

4．2．3完整简图的生成

4．3多挡位推土机行星变速方案设计实例

4．4本章小结

第5章总结与展望

5．1总结

5．2展望

参考文献

在学期间所取得的科研成果