摘 要

随着机械技术和液压技术的不断发展，为充分发挥发动机的功率，考虑到能耗和性能等方面，新型液压机械无级变速器开始初步代替原先的有级传动且原先的手动也转为微型计算机控制，大大提高了整机的稳定性和性能，使得车辆拥有良好和稳定的行驶速度。

本系统是为液压机械无级变速系统的开发所设计的检测控制平台，对整个系统中多个关键参数进行实时检测，完成性能测试，为其性能的改善提供一定的理论和数据基础，为最终的成品做准备。因此，本次的液压机械无级变速检测系统的设计具有十分重要的作用。

具体分为以下几个部分：

1.第一步是初步介绍液压机械无级变速器和测控系统的原理，研究所需检测的相关性能指标。

2.对液压机械无级变速器从机械结构、液压系统、电气电路系统与测控系统进行总体结构设计。

3. 对整个液压机械无级变速检测控制系统的硬件方面进行主要部件的选型及原理介绍、相关元件电气连接与控制方式设计。

4. 通过LABVIEW进行数据采集和输出控制在上位机中的编程，完成整个系统软件方面的设计。

5. 完成软件与硬件方面的结合和整体调试，以无级调速特性进行性能检测。

关键词：液压机械无级变速器 性能测试 测控系统 LABVIEW

Abstract

With the mechanical technology and hydraulic technology are developing fast, to play the full power of the engine, saving energy consumption and good power performance, the traditional grade drive has been gradually replaced by hydraulic machinery transmission.

In particular, the current full hydraulic transmission of mechanical transmission, its operation mode from manual control to microcomputer control, greatly improve the stability and performance of the whole machine, so that the vehicle has a good and stable driving speed. This system is for the development of hydraulic machinery variable speed system aiming for detecting and controlling, the real-time detection of several key parameters in the whole system, the completion of performance testing, for the improvement of its performance to provide a certain theoretical and data basis for the final finished product preparation.

Therefore, the design of the hydraulic machinery variable speed detection system plays a very important role.

It is divided into the following sections:

1. Firstly, the principle of transmission of hydraulic machinery and its performance test bench is introduced, and the relevant performance indexes of the required detection are studied.

2.The general structure design of hydraulic mechanical stepless transmission from mechanical structure, hydraulic system, electrical circuit system and measurement and control system is carried out.

3. The main components of the whole hydraulic machinery variable speed detection and control system hardware aspects of the selection and principle of the introduction of the relevant components of electrical connection and control mode design.

4. Through LABVIEW data acquisition and output control in the upper computer programming, the completion of the entire system software design.

5. Complete the combination of software and hardware and overall debugging, with speed regulation characteristics for performance testing.

Keywords：variable speed system of hydraulic machinery; performance test; control and detection system; Labvie

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 I

第1章 绪论 1

1.1研究背景和意义 1

1.2研究意义 1

1.3变速器试验台测控系统研究 1

1.3.1 本文研究的主要内容 2

1.5本章小结 3

第2章 液压机械无级变速器试验台机械方案研究 4

2.1液压机械无级变速器及试验台原理介绍 4

2.2液压系统设计 4

第3章 硬件部分选型 7

3.1 硬件方案设计 7

3.2传感器的选型 8

3.2.1转速转速传感器的选择 8

3.2.2温度传感器的选择 9

3.2.3压力传感器的选择 10

3.2.4流量传感器的选择 10

3.3 被控装置的选型 11

3.3.1比例换向阀的选择 11

3.3.2比例溢流阀的选择 12

3.4信号采集控制模块 13

3.4.1 信号采集控制模块介绍 13

3.5电路接线图 14

3.5.1 主电路接线图 14

3.5.2数字量输出接线图 15

3.6传感器与数据采集模块接线图 16

3.6.1流量检测 16

3.6.2压力检测 16

3.6.3转速与转矩检测 17

3.6.4温度检测 17

3.7模块与执行机构接线图 18

3.7.1比例溢流阀 18

3.7.2比例换向阀 18

3.8总接线端子图 19

第4章 变速器测控系统软件设计 17

4.1总体设计思路 17

4.2系统初始化 18

4.3登陆界面的设计 18

4.4系统主界面 22

4.4.1模拟量采集 23

4.4.2数字量采集 25

4.4.3模拟量输出 25

4.4.4数字量输出 28

4.5数据存储 29

第5章 液压机械无级变速检测系统的调试与检验 30

5.1 测试软件的使用（utility) 30

5.2程序运行 31

第6章 总结与展望 32

6.1总结 32

6.2 展望 32

致 谢 34

参考文献 35

第1章 绪论

1.1研究背景和意义

研究背景：近代以来，伴随着科学技术的发展，农业生产工作逐渐由机器取代人工双手生产，极大的解放了生产力。为了保证生产机器的稳定高性能运行，作为生产机械的核心部件-对变速器的研究也越来越受到重视。随着机械技术和液压技术的不断发展，新型液压机械无级变速器开始初步代替原先的有级传动。

液压机械无级变速器与传统的固定档位有级式拖拉机相比，其具有传动比调速范围广，能够很好的适应不同恶劣的工作环境，并具有无级调速、保证燃油经济性与动力性能以及提高作业效率等优点。

1.2研究意义

上个世纪90年代，欧美国家首先完成液压机械无级变速器作为拖拉机变速器的突破，这些国家在农机业中的主要变速器现在已经基本是液压机械无级变速器。但由于技术问题和其相关元件成本相对较高等原因，国内并未成功将此变速器应用于实际的田间作业。目前国内使用液压机械无级变速器的拖拉机全靠进口，不仅成本高昂且维修十分不便。为改善我国在农业方面尤其是拖拉机方面的技术水平，实现研究技术的突破，在理论研究的基础上为最终的实际生产作准备，在试验台架上对其性能进行验证和研究十分有必要。因此需要与之匹配的变速器性能测试台架实现其相关性能的测试。

1.3变速器试验台测控系统研究

测控系统就是完成对信号的监测和输出控制信号的系统，主要由传感器与执行器两部分完成检测和输出功能。其中传感器信号将会由测控系统获取并传到控制器，控制器获取由控制算法输出控制信号控制执行器做出相应动作。传感器信号采集为执行器的控制提供输入信号，而执行器的控制则提供检测信号。测控系统主要由三个部分组成：测控系统硬件选型，测控系统软件设计，变速器加载系统。第一和第二部分是指试验台组成硬件的选型以及利用软件在上位机编程实现采集、控制等功能。变速器加载系统是指对变速器性能试验过程中，在其输出轴端施加一定的载荷来模拟拖拉机实际作业工况。通常在变速器试验过程中对变速器工作负载有三种模拟方式：分别为无负载施加、部分负载施加以及全负载施加，其中第一种无负载施加主要用于测试变速器的装配情况；第二、三种负载施加形式则为模拟变速器的实际作业工况，对变速器的设计性能进行检测。

1.3.1 本文研究的主要内容

通过变速器测控系统对变速器的运行状态进行监测可以完成对其设计性能的校验和改善。本文是建立在自主设计的液压机械无级变速器之上，参考常规变速器性能检测方法，完成变速器的性能检测试验。所要做的工作为下方所示：

（1）了解液压机械无级变速器的工作原理并对所需要检测的参数和控制的部分进行分析；

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