本書從裝載機的功能需求著手介紹了裝載機對傳動系統(tǒng)的性能要求，基于能量在裝載機傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)之間的分配規(guī)律闡述了裝載機對能量傳遞的要求，并介紹了傳統(tǒng)裝載機傳動系統(tǒng)如何滿足這兩方面的要求；然后在此基礎上介紹了近年來新興的適用于裝載機的無級變速傳動技術(shù)，以及利用該技術(shù)開展裝載機傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)功率合理分配控制的嘗試和實踐；最后介紹了新能源裝載機對傳動系統(tǒng)的要求，以及如何利用新能源技術(shù)在提高裝載機能源利用率的基礎上提高傳動效率的理論和方法。
本書可供工程機械設計、研發(fā)等相關技術(shù)人員參考使用，也可供工科院校相關專業(yè)師生參考。
本書全面介紹了包括新能源裝載機在內(nèi)的裝載機各種傳動系統(tǒng)的關鍵技術(shù)，作者深耕裝載機傳動系統(tǒng)領域多年，具有較高的水平，有燕山大學校長作序推薦。
裝載機是一種土方機械，其工作過程往往要求傳動系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)配合工作，傳動系統(tǒng)以合適的行駛速度和足夠的牽引力配合液壓系統(tǒng)驅(qū)動工作裝置將物料鏟裝進入鏟斗，隨后再完成一系列的運輸和卸載任務，裝載機就這樣周而復始地重復裝卸作業(yè)。以往關于裝載機的著作較多地關注于液壓系統(tǒng)，專門討論裝載機傳動系統(tǒng)的著作較為少見。其實，裝載機傳動系統(tǒng)是非常值得關注的，不僅僅因為它關乎裝載機的傳動效率、工作效率和關鍵零部件的使用壽命，還關乎傳動系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的功率分配比例。隨著制造和控制技術(shù)的發(fā)展，一些新型的傳動系統(tǒng)逐漸應用于裝載機，由此衍生出關于裝載機的一些新的傳動理念和科學問題，值得深入探討和研究。另外，新能源技術(shù)也在工程機械領域不斷滲透，新能源技術(shù)在裝載機上的應用必然會對傳動系統(tǒng)提出一些特別的要求，本書一并予以研討。
本書首先從裝載機功率分配及耗散規(guī)律入手，對處于一線工地的裝載機循環(huán)工況進行了廣泛深入的調(diào)查研究，利用數(shù)據(jù)挖掘的方法，總結(jié)出了裝載機作業(yè)過程中的功率分配及其耗散規(guī)律，制定了面向裝載機作業(yè)終端功率需求特性的裝載機循環(huán)工況數(shù)值文件，為裝載機的正向設計與逆向仿真提供了基礎數(shù)據(jù)文件，并總結(jié)出了裝載機分配給傳動系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的功率在發(fā)動機輸出功率約束下呈互補關系的規(guī)律。對于探索利用各種新型傳動方案的裝載機利用速比調(diào)節(jié)功率分配比例提供了理論支持。
其次，根據(jù)裝載機動力傳動的特點，確定了對傳動系統(tǒng)的要求，比較了多種能夠滿足裝載機傳動要求的傳動系統(tǒng)的優(yōu)勢和缺陷，得出無級變速傳動系統(tǒng)是裝載機最理想的傳動方案的結(jié)論。在諸多能夠?qū)崿F(xiàn)裝載機無級變速傳動的方案中，確定了每一種無級變速傳動方案的適用范圍。經(jīng)過農(nóng)業(yè)機械領域和軍事機械領域的迭代和優(yōu)化，靜液-機械復合傳動無級變速系統(tǒng)具有傳動效率高、變速范圍寬、傳遞功率大和耐受突變載荷能力強的特點，21世紀初，逐漸進入裝載機無級變速傳動系統(tǒng)大家族。通過建立數(shù)學模型和數(shù)值仿真等方法，充分論證了該傳動系統(tǒng)適合于裝載機，然后又基于裝載機分配給傳動系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的功率在發(fā)動機輸出功率約束下呈互補關系的規(guī)律，提出了利用無級變速系統(tǒng)速比調(diào)節(jié)裝載機傳動系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)功率分配比例的方案。通過一系列的仿真和試驗證實了相應結(jié)論的正確性和有效性。
最后，基于裝載機工作強度大、耗能率高和具有極強的規(guī)律性等特點，提出了混合動力裝載機的七種節(jié)能途徑，從根本上厘清了混合動力裝載機的節(jié)能機理。在此基礎上，提出了同軸并聯(lián)混合動力、電力變矩混合動力、增程式混合動力和油-液混合動力等各種混合動力裝載機的結(jié)構(gòu)構(gòu)型。每種構(gòu)型均提出了對傳動系統(tǒng)的具體要求，還著重利用仿真和試驗的方法，對同軸并聯(lián)混合動力裝載機和電力變矩混合動力裝載機的節(jié)能效果進行了驗證。結(jié)果表明，同軸并聯(lián)混合動力裝載機結(jié)構(gòu)改型較小，但能夠?qū)崿F(xiàn)混合動力裝載機的節(jié)能途徑有限，因此節(jié)能潛力不大；電力變矩混合動力裝載機既能夠取替液力變矩器，又能夠在變矩過程中回收盈余的發(fā)動機功率，可從提高傳動效率和能量利用率兩個方面實現(xiàn)節(jié)能，因此節(jié)能潛力較大，是比較有前途的一種混合動力結(jié)構(gòu)方案。隨后，還介紹了純電動裝載機傳動系統(tǒng)的匹配要求和特點，并介紹了已經(jīng)量產(chǎn)的純電動裝載機的性能指標。
本書可作為裝載機設計研發(fā)人員、車輛傳動系統(tǒng)設計研發(fā)人員、裝載機維修人員、裝載機駕駛?cè)藛T、裝載機營銷人員，以及工礦企業(yè)管理人員豐富知識的讀物。裝載機傳動技術(shù)在幾代專業(yè)人士的不懈努力下，早已改變了當初的模樣，相信在未來的日子里，還會取得更加顛覆性的變革，以適應裝載機獨特的動力傳動要求。希望本書能夠為讀者開啟一扇通往裝載機傳動系統(tǒng)神圣殿堂的大門，開始一段認識并逐漸改進、革新裝載機傳動系統(tǒng)的傳奇之旅。
在此衷心感謝趙丁選教授為本書作序。本書受國家自然科學基金項目（51105173、51775241）、汽車動力與傳動系統(tǒng)湖南省重點實驗室開放基金項目（VPTS202301）和寧波工程學院學術(shù)專著出版基金資助出版，同時筆者還參考了諸多行業(yè)同人的專業(yè)書籍以及國內(nèi)外的文獻資料，在此一并表示衷心感謝。
本書成書過程中雖數(shù)易其稿，但因裝載機傳動系統(tǒng)的知識體系博大精深，而作者水平有限，難免有疏漏之處，懇請廣大讀者批評指正。
鄒乃威
鄒乃威，寧波工程學院機械與汽車工程學院教授，工學博士，高級工程師，美國辛辛那提大學訪問學者，中國工程機械學會鏟土運輸機械分會理事。長期從事新能源裝載機驅(qū)動理論及其控制技術(shù)、裝載機變速傳動理論及其控制技術(shù)的研究工作。先后主持包括國家自然科學基金項目、中國博士后科學基金項目、湖南省重點實驗室開放課題、黑龍江省教育廳科研項目和寧波市自然科學基金項目等在內(nèi)的項目10余項，發(fā)表論文50余篇，獲授權(quán)專利20余件。
序
前言
第1章裝載機概述
1.1裝載機的定義、發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢
1.1.1裝載機的定義
1.1.2裝載機的發(fā)展歷程
1.1.3裝載機的發(fā)展趨勢
1.2裝載機的基本構(gòu)成
1.2.1裝載機車身部分
1.2.2裝載機的工作裝置
1.2.3裝載機的液壓系統(tǒng)
1.2.4裝載機的傳動系統(tǒng)
1.3裝載機的功能和用途
1.3.1裝載機的功能
1.3.2裝載機的用途
1.4裝載機的分類
1.5裝載機的性能指標
1.6裝載機的關鍵技術(shù)
1.6.1裝載機傳動技術(shù)
1.6.2裝載機液壓技術(shù)
1.6.3裝載機結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)
1.6.4裝載機新能源技術(shù)
第2章裝載機的工況
2.1裝載機的作業(yè)對象
2.1.1散裝物料的特性
2.1.2原生物料的特性
2.1.3裝載機的屬具
2.1.4裝載機的卸貨對象
2.2裝載機的作業(yè)循環(huán)
2.2.1裝載機的作業(yè)模式
2.2.2裝載機的鏟掘方法
2.3裝載機的工況調(diào)查
2.3.1裝載機工況的性能指標
2.3.2裝載機工況調(diào)查試驗組織
2.3.3裝載機工況調(diào)查數(shù)據(jù)整理
2.4裝載機的循環(huán)工況
2.4.1循環(huán)工況的拆分與各工況的分離
2.4.2裝載機作業(yè)規(guī)律的提取
2.4.3裝載機循環(huán)工況的創(chuàng)建
2.4.4裝載機循環(huán)工況的驗證及其簡化
2.5裝載機功率需求規(guī)律
2.5.1各種工況的時間占比規(guī)律
2.5.2發(fā)動機輸出功率分布規(guī)律
2.5.3裝載機需求功率變化規(guī)律
2.6裝載機功率分配規(guī)律
2.6.1空載前進工況
2.6.2鏟掘物料工況
2.6.3滿載后退工況
2.6.4滿載舉升前進工況
2.6.5空載后退工況
2.6.6裝載機功率分配關系
2.7裝載機的功率互補規(guī)律
2.7.1功率的互補關系
2.7.2速比調(diào)節(jié)功率分配的原理
第3章傳統(tǒng)裝載機的傳動技術(shù)
3.1裝載機對傳動系統(tǒng)的性能要求
3.1.1裝載機的驅(qū)動要求
3.1.2裝載機載荷的變化特點
3.1.3裝載機的檔位分布
3.1.4裝載機對倒檔的要求
3.1.5裝載機對作業(yè)效率的要求
3.1.6裝載機對傳動效率的要求
3.2裝載機傳動系統(tǒng)的特點、構(gòu)成和分類
3.2.1裝載機傳動系統(tǒng)的特點
3.2.2裝載機傳動系統(tǒng)的構(gòu)成
3.2.3裝載機傳動系統(tǒng)的分類
3.3裝載機液力機械傳動系統(tǒng)關鍵技術(shù)
3.3.1裝載機液力傳動技術(shù)
3.3.2裝載機機械變速技術(shù)
3.3.3裝載機變速器的動力換檔技術(shù)
3.4裝載機定軸輪系變速傳動技術(shù)
3.4.1定軸輪系變速傳動技術(shù)的特點
3.4.2WG200變速器
3.4.3BP230變速器
3.5裝載機周轉(zhuǎn)輪系變速傳動技術(shù)
3.5.1周轉(zhuǎn)輪系變速傳動技術(shù)的特點
3.5.2BS305變速器
3.6液力機械傳動技術(shù)的特點
3.6.1液力機械傳動技術(shù)的優(yōu)點
3.6.2液力機械傳動技術(shù)的缺點
第4章裝載機無級變速傳動技術(shù)
4.1裝載機無級變速傳動技術(shù)的分類
4.1.1液力機械傳動技術(shù)
4.1.2電力傳動技術(shù)
4.1.3靜液傳動技術(shù)
4.1.4靜液-機械復合傳動技術(shù)
4.2裝載機傳動系統(tǒng)的數(shù)學模型
4.2.1傳統(tǒng)裝載機傳動系統(tǒng)的數(shù)學模型
4.2.2無級變速裝載機傳動系統(tǒng)的數(shù)學模型
4.2.3速比變化率與加速度的逆相關關系
4.3裝載機靜液傳動技術(shù)
4.3.1裝載機靜液傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
4.3.2裝載機靜液傳動系統(tǒng)的無級變速原理
4.3.3裝載機靜液傳動系統(tǒng)的數(shù)學模型
4.3.4裝載機靜液傳動系統(tǒng)的優(yōu)化
4.4裝載機靜液-機械復合傳動技術(shù)
4.4.1靜液-機械復合傳動系統(tǒng)的技術(shù)起源
4.4.2裝載機靜液-機械復合傳動系統(tǒng)的數(shù)學模型
4.4.3裝載機靜液-機械復合傳動特性分析
4.4.4裝載機靜液-機械復合傳動系統(tǒng)參數(shù)的反求
4.5裝載機速比調(diào)節(jié)功率分配技術(shù)
4.5.1速比調(diào)節(jié)功率分配的前提與假設
4.5.2等功率調(diào)節(jié)功率分配方案
4.5.3等轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)功率分配方案
4.5.4全工況速比調(diào)節(jié)功率分配策略
4.6無級變速裝載機節(jié)能效果驗證
4.6.1無級變速裝載機的節(jié)能途徑分析
4.6.2傳統(tǒng)裝載機仿真平臺的搭建
4.6.3無級變速裝載機仿真模型的派生
4.6.4無級變速裝載機的節(jié)能潛力研究
4.6.5速比調(diào)節(jié)裝載機功率分配方案的效果驗證
4.7無級變速裝載機的功率平衡匹配理論
4.8速比調(diào)節(jié)功率分配方案在其他領域的應用
第5章新能源裝載機傳動技術(shù)
5.1混合動力裝載機的節(jié)能機理
5.2同軸并聯(lián)混合動力裝載機傳動技術(shù)
5.2.1同軸并聯(lián)混合動力裝載機的結(jié)構(gòu)組成
5.2.2同軸并聯(lián)混合動力裝載機的工作模式
5.2.3裝載機的載荷感知方案
5.2.4同軸并聯(lián)混合動力裝載機的控制策略
5.2.5同軸并聯(lián)混合動力裝載機的性能測試
5.2.6同軸并聯(lián)混合動力裝載機的優(yōu)缺點
5.3電力變矩混合動力裝載機傳動技術(shù)
5.3.1電力變矩混合動力裝載機的結(jié)構(gòu)組成
5.3.2電力變矩混合動力裝載機的工作模式
5.3.3行星機構(gòu)動力耦合器的動力學模型
5.3.4電力變矩與液力變矩的區(qū)別
5.3.5電力變矩混合動力裝載機的控制策略
5.3.6電力變矩混合動力裝載機的節(jié)能潛力
5.3.7電力變矩混合動力裝載機的節(jié)能途徑
5.4增程式混合動力裝載機傳動技術(shù)
5.4.1增程式混合動力裝載機的意義
5.4.2增程式混合動力裝載機的結(jié)構(gòu)組成
5.4.3增程式混合動力裝載機的工作循環(huán)分析
5.4.4增程式混合動力裝載機的設計與匹配
5.5油-液混合動力裝載機傳動技術(shù)
5.5.1油-液混合動力裝載機的結(jié)構(gòu)
5.5.2油-液混合動力裝載機的節(jié)能途徑
5.6純電動裝載機傳動技術(shù)
5.6.1純電動裝載機的結(jié)構(gòu)
5.6.2純電動裝載機的匹配設計
5.6.3純電動裝載機對傳動系統(tǒng)的要求
5.6.4純電動裝載機的性能
參考文獻
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