一种可变传动比的分流装置及其应用的制作方法

本发明涉及一种可变传动比的分流装置及其应用，特别涉及一种适用于功率分流式液压机械复合传动系统测试试验台的分流装置，属于液压机械复合传动系统的性能试验技术领域。

背景技术：

工程机械、拖拉机等传动功率大、速度变化范围宽、作业条件复杂，随着社会经济和技术的发展，对其动力性、燃油经济性、地面适应性、生产率、以及操作自动化水平要求越来越高，因此发动机的性能得不到充分的发挥利用。节能减排己成为当今全球的主题，车辆的变速传动系统对车辆性能的提高起着核心作用，液压机械无级变速传动是一类由液压功率流与机械功率流组合传递动力的功率分流液压机械复合传动形式，能够通过机械传动实现高效率的大功率动力传动，通过液压传动实现无级变速，在大功率车辆上表现出良好的应用前景。液压机械无级变速器是将静液压传动良好的无级调速性能和机械传动较高的稳态效率这两者的优点结合起来，从而得到一个既有无级变速性能，又有较高效率和高效区的分布有利的变速传动装置。因此设计开发高性能液压机械无级变速器是液压机械复合传动系统成为大功率车辆技术研究和应用的关键所在。

液压机械无级变速器由机械传动单元、泵一马达液压无级变速传动单元、将动力进行分流或汇流的行星齿轮机构、自动变速电子控制装置与驱动系统等部分构成。当机械变速机构传动比确定时，调节液压无级变速单元的传动比，能够使液压机械复合传动系统的传动比在一定范围内实现无级变化，从而使动力经分流、无级变速和汇流后输出，实现大功率高效无级变速传动，因此这种功率分流液压机械复合传动系统兼具了纯机械传动系统的高传动效率和纯液压传动系统的无级变速的优点。目前设计开发液压机械无级变速器并进行性能测试都是在产品进行样机试制，然后在专门的试验台架或装置进行测试试验，并且通过一些列的测试试验，试制样机产品的液压传动单元和机械传动单元往往不是最佳的设计匹配方案，甚至可能出现重新试制产品，导致了产品设计开发的成本比较高和周期比较长，耗费了大量的人力物力。虽然目前的计算机仿真及虚拟样机技术发展大大缩短了产品的设计周期和成本，但由于仿真条件和真实工况条件的不符合性，也会导致产品开发的不确定性。液压机械复合传动系统的综合性能是由液压和机械功率流各自的性能及它们的共同作用所决定，机械传动单元的传动效率特性比较稳定，但静液压传动单元的传动效率相对于机械传动比较低，组成静液压传动单元的液压泵、液压马达、控制阀组及连接管路等部件在整个系统单元中都存在效率的问题，而且影响单元整体传动效率的泵和马达的容积效率和机械效率随速度的变化而不断变化，传动效率不稳定。因此保持液压传动单元的无级变速能力的前提下，提高其效率峰值并扩大常用工况下的高效区，目的是为了保证液压机械复合传动系统传动效率和使用性能。

功率分流式液压机械复合传动系统多功能测试试验台将动力源输入功率经分流装置分成液压功率流和机械功率流然后经汇流后输出到加载系统中，因此分流装置对传动系统的性能测试起到至关重要的作用，目前功率分流式液压机械复合传动系统的分流装置都是采用的固定轴齿轮机构，固定轴齿轮副的齿数确定后，它的传动特性就已经确定，无法满足液压机械复合传动系统针对多种传动比的分流装置的性能测试，如果改变传动比就要重新设计安装分流装置进行传动系统的性能测试试验，提高了测试时间和成本。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种可变传动比的分流装置，该分流装置可实现液压机械复合传动系统性能测试过程中将输入功率流分为液压功率流和机械功率流两路功率流后经汇流机构汇流输出，该装置输出的机械传动轴可实现与输入轴转向相同的正向传动和与输入轴转向相反的反向传动，并且正向传动和反向传动都可实现三个不同的传动比，从而实现液压机械复合传动系统的不同配置方案的性能测试。

本发明还提供了上述一种可变传动比的分流装置的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种可变传动比的分流装置，包括箱体、输入轴、输出轴、换向轴和中间轴，输入轴的两端外伸箱体两侧，输出轴的一端伸出箱体一侧；在箱体内部，输出轴上设置有第一齿轮、第二齿轮，且第一齿轮、第二齿轮分别通过离合器m、离合器n安装在输出轴上；换向轴上设置有第十一齿轮；中间轴上设置有第十齿轮、第九齿轮、三联齿轮轴总成、拨叉；输入轴上设置有第八齿轮、第七齿轮、第六齿轮；

其中，第一齿轮、第十齿轮分别与第十一齿轮啮合，第九齿轮与第二齿轮啮合，通过拨叉实现三联齿轮轴总成与第八齿轮、第七齿轮、第六齿轮的不同接合。

优选的，所述箱体包括上箱体和下箱体，上箱体和下箱体通过螺栓连接。此设计的好处是，采用上、下箱体可拆卸式连接，方便零部件组装，同时便于后期的维护保养。

优选的，所述箱体上设置有传动调节手柄，传动调节手柄与拨叉连接。

优选的，所述输出轴的两端与箱体之间通过轴承连接。

优选的，所述换向轴的两端通过轴承安装在箱体内部。

优选的，所述中间轴的两端与箱体之间通过轴承连接。

优选的，所述三联齿轮轴总成包括内花键轴和三联滑移齿轮，三联滑移齿轮安装在内花键轴上，内花键轴与中间轴上的外花键配合安装。

优选的，所述输入轴的两端与箱体之间通过轴承连接。

一种可变传动比的分流装置的工作方法，将该分流装置的输入轴一端连接交流伺服电动机，输入轴的另一端连接被测试的液压传动单元的输入端，分流装置的输出轴连接汇流装置的一个输入轴，被测试的液压传动单元的输出端连接汇流装置的另一个输入轴，汇流装置的输出轴连接液压加载系统，组成功率分流式液压机械复合传动系统多功能测试试验台，进行液压传动单元的性能测试，该分流装置的工作方法包括以下步骤：

通过离合器m、离合器n不同的接合状态以及改变三联滑移齿轮的位置，实现分流装置6种不同的工作模式：

当离合器m接合时，输出轴的转速与输入轴转速相反，构成反向传递模式；通过传动比调节手柄改变三联滑移齿轮的位置，传动比调节手柄在左、中、右三个位置依次可以实现三种不同的传动比：

(1)输入轴→第八齿轮→第三齿轮→第十齿轮→第十一齿轮→第一齿轮→输出轴

(2)输入轴→第七齿轮→第四齿轮→第十齿轮→第十一齿轮→第一齿轮→输出轴

(3)输入轴→第六齿轮→第五齿轮→第十齿轮→第十一齿轮→第一齿轮→输出轴

当离合器n接合时，输出轴的转速与输入轴转速相同，构成正向传递模式；通过传动比调节手柄改变三联滑移齿轮的位置，传动比调节手柄在左、中、右三个位置依次可以实现三种不同的传动比：

(4)输入轴→第八齿轮→第三齿轮→第九齿轮→第二齿轮→输出轴

(5)输入轴→第七齿轮→第四齿轮→第九齿轮→第二齿轮→输出轴

(6)输入轴→第六齿轮→第五齿轮→第九齿轮→第二齿轮→输出轴。

本发明的有益效果在于：

1)本发明可变传动比的分流装置，可实现液压机械复合传动系统性能测试过程中将输入功率流分为液压功率流和机械功率流两路功率流后经汇流机构汇流输出，并且分流装置的传动比可实现三个档位的变化，从而实现可变传动比分流装置机械和液压功率流的比例测试与分配，使液压机械复合传动系统性能测试试验范围扩大，根据匹配的发动机的万有特性曲线，最终实现机械和液压功率流的最优组合分配方案，并为日后投产应用液压机械复合传动系统的车辆提供动力性能优化。

2)本发明分流装置采用齿轮传动，使分流装置结构紧凑简单可靠，测试试验稳定性良好，结构设计合理、可实现传动比的变化，不需要单独更换分流装置、节约试验时间和成本。

附图说明

图1为本发明可变传动比的分流装置结构图；

图2为本发明可变传动比的分流装置输出轴总成结构图；

图3为本发明可变传动比的分流装置换向轴总成结构图；

图4为本发明可变传动比的分流装置中间轴总成结构图；

图5为本发明可变传动比的分流装置输入轴总成结构图；

图6为本发明可变传动比的分流装置三联齿轮轴总成结构图；

图7为本发明可变传动比的分流装置传动原理图；

图8为本发明可变传动比的分流装置应用方案原理图；

其中：1-输出轴总成；2-法兰盘a；3-换向轴总成；4-中间轴总成；5-法兰盘b；6-法兰盘c；7-输入轴总成；8-下箱体；9-三联齿轮轴总成；10-拨叉；11-上箱体；12-传动比调节手柄；13-交流伺服电动机；14-分流装置；15-液压传动单元；16-汇流装置；17-液压加载系统；

101-离合器m；102-第一齿轮；103-离合器n；104-第二齿轮；105-输出轴；106-轴承；

301-轴承；302-换向轴；303-第十一齿轮；

401-轴承；402-第十齿轮；403-第九齿轮；404-中间轴；

701-轴承；702-输入轴；703-第八齿轮；704-第七齿轮；705第六齿轮；

901-第三齿轮；902-第四齿轮；903-第五齿轮；904-内花键轴。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种可变传动比的分流装置，该分流装置包括输出轴总成1、法兰盘a2、换向轴总成3、中间轴总成4、法兰盘b5、法兰盘c6、输入轴总成7、下箱体8、三联齿轮轴总成9、拨叉10、上箱体11和传动比调节手柄12组成；三联齿轮轴总成9通过花键安装于中间轴总成4上；输出轴总成1、中间轴总成4、输入轴总成7通过轴承、法兰盘、密封圈、密封垫和螺栓安装与上箱体11和下箱体8组成的密封空间中，形成了有三个外伸连接轴的分流装置14；传动比调节手柄12安装于上箱体11右前侧，与拨叉10通过销轴连接，用于分流装置的传动比调节。

如图2所示，输出轴总成1由离合器m101、第一齿轮102、离合器n103、第二齿轮104、输出轴105和两个轴承106组成；第一齿轮102通过离合器m101安装于输出轴105上，第二齿轮104通过离合器n103安装于输出轴105上。

如图3所示，换向轴总成3由两个轴承301、换向轴302和第十一齿轮303组成；第十一齿轮303通过平键安装于换向轴302上。

如图4所示，中间轴总成4由轴承401、第十齿轮402、第九齿轮403和中间轴404组成；第十齿轮402和第九齿轮403通过平键安装于中间轴404上。

如图5所示，输入轴总成7由两个轴承701、输入轴702、第八齿轮703、第七齿轮704和第六齿轮705组成；第八齿轮703、第七齿轮704和第六齿轮705通过平键安装于输入轴702上。

如图6所示，三联齿轮轴总成9由第三齿轮901、第四齿轮902、第五齿轮903和内花键轴904组成；第三齿轮901、第四齿轮902和第五齿轮903安装于内花键轴904上，内花键轴904与图4中的中间轴404的外花键配合安装。

如图7所示，分流装置输入轴702外伸箱体两侧，一端作为动力源的输入端，另一端联接液压传动单元输入端；输出轴105联接机械传动单元，箱体内部由第一齿轮102通过离合器m101安装于输出轴105上，第二齿轮104通过离合器n103安装于输出轴105上；第十一齿轮303安装于换向轴302上；第十齿轮402、第九齿轮403安装于中间轴404上，第三齿轮901、第四齿轮902和第五齿轮903组成三联滑移齿轮通过花键轴安装与中间轴404上；第六齿轮705、第七齿轮704和第八齿轮703安装于输入轴702上，后续通过拧动传动比调节手柄12的左、中、右三个位置，使拨叉10带动三联滑移齿轮实现位置的调节，最终使第八齿轮703、第七齿轮704、第六齿轮705分别与第三齿轮901、第四齿轮902、第五齿轮903啮合。

实施例2：

一种可变传动比的分流装置的工作方法，如图8所示，将实施例1所述的分流装置14的输入轴一端连接交流伺服电动机13，输入轴的另一端连接被测试的液压传动单元15的输入端，分流装置14的输出轴连接汇流装置16的一个输入轴，被测试的液压传动单元15的输出端连接汇流装置16的另一个输入轴，汇流装置16的输出轴连接液压加载系统17，由此组成功率分流式液压机械复合传动系统多功能测试试验台，进行液压传动单元的性能测试，该分流装置14的工作方法包括以下步骤：

分流装置14不同离合器的接合可实现液压功率流和机械功率流不同的分流方式，从而实现液压机械复合传动系统液压传动单元的不同配置方案的性能测试。

共有6种传动路线方式如下：

当离合器m101接合时，输出轴105的转速与输入轴702转速相反，构成反向传递模式；通过传动比调节手柄12改变三联滑移齿轮的位置，传动比调节手柄12在左、中、右三个位置依次可以实现三种不同的传动比：

(1)输入轴→第八齿轮→第三齿轮→第十齿轮→第十一齿轮→第一齿轮→输出轴

(2)输入轴→第七齿轮→第四齿轮→第十齿轮→第十一齿轮→第一齿轮→输出轴

(3)输入轴→第六齿轮→第五齿轮→第十齿轮→第十一齿轮→第一齿轮→输出轴

当离合器n103接合时，输出轴105的转速与输入轴702转速相同，构成正向传递模式；通过传动比调节手柄12改变三联滑移齿轮的位置，传动比调节手柄12在左、中、右三个位置依次可以实现三种不同的传动比：

(4)输入轴→第八齿轮→第三齿轮→第九齿轮→第二齿轮→输出轴

(5)输入轴→第七齿轮→第四齿轮→第九齿轮→第二齿轮→输出轴

(6)输入轴→第六齿轮→第五齿轮→第九齿轮→第二齿轮→输出轴

分流装置不同离合器的接合以及通过分流装置上的传动比调节手柄改变三联滑移齿轮的位置，使三联滑移齿轮与第八齿轮、第七齿轮、第六齿轮的不同接合，实现液压传动和机械传动的输入端不同速比设定，达到液压传动单元不同方案性能测试的目的。