序
前言
第1章裝載機概述
1.1裝載機的定義、發展歷程和發展趨勢
1.1.1裝載機的定義
1.1.2裝載機的發展歷程
1.1.3裝載機的發展趨勢
1.2裝載機的基本構成
1.2.1裝載機車身部分
1.2.2裝載機的工作裝置
1.2.3裝載機的液壓繫統
1.2.4裝載機的傳動繫統
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
1.6.1裝載機傳動技術
1.6.2裝載機液壓技術
1.6.3裝載機結構優化技術
1.6.4裝載機新能源技術
第2章裝載機的工況
2.1裝載機的作業對像
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裝載機的卸貨對像
2.2裝載機的作業循環
2.2.1裝載機的作業模式
2.2.2裝載機的鏟掘方法
2.3裝載機的工況調查
2.3.1裝載機工況的性能指標
2.3.2裝載機工況調查試驗組織
2.3.3裝載機工況調查數據整理
2.4裝載機的循環工況
2.4.1循環工況的拆分與各工況的分離
2.4.2裝載機作業規律的提取
2.4.3裝載機循環工況的創建
2.4.4裝載機循環工況的驗證及其簡化
2.5裝載機功率需求規律
2.5.1各種工況的時間占比規律
2.5.2發動機輸出功率分布規律
2.5.3裝載機需求功率變化規律
2.6裝載機功率分配規律
2.6.1空載前進工況
2.6.2鏟掘物料工況
2.6.3滿載後退工況
2.6.4滿載舉升前進工況
2.6.5空載後退工況
2.6.6裝載機功率分配關繫
2.7裝載機的功率互補規律
2.7.1功率的互補關繫
2.7.2速比調節功率分配的原理
第3章傳統裝載機的傳動技術
3.1裝載機對傳動繫統的性能要求
3.1.1裝載機的驅動要求
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裝載機傳動繫統的特點、構成和分類
3.2.1裝載機傳動繫統的特點
3.2.2裝載機傳動繫統的構成
3.2.3裝載機傳動繫統的分類
3.3裝載機液力機械傳動繫統關鍵技術
3.3.1裝載機液力傳動技術
3.3.2裝載機機械變速技術
3.3.3裝載機變速器的動力換檔技術
3.4裝載機定軸輪繫變速傳動技術
3.4.1定軸輪繫變速傳動技術的特點
3.4.2WG200變速器
3.4.3BP230變速器
3.5裝載機周轉輪繫變速傳動技術
3.5.1周轉輪繫變速傳動技術的特點
3.5.2BS305變速器
3.6液力機械傳動技術的特點
3.6.1液力機械傳動技術的優點
3.6.2液力機械傳動技術的缺點
第4章裝載機無級變速傳動技術
4.1裝載機無級變速傳動技術的分類
4.1.1液力機械傳動技術
4.1.2電力傳動技術
4.1.3靜液傳動技術
4.1.4靜液-機械復合傳動技術
4.2裝載機傳動繫統的數學模型
4.2.1傳統裝載機傳動繫統的數學模型
4.2.2無級變速裝載機傳動繫統的數學模型
4.2.3速比變化率與加速度的逆相關關繫
4.3裝載機靜液傳動技術
4.3.1裝載機靜液傳動繫統的結構組成
4.3.2裝載機靜液傳動繫統的無級變速原理
4.3.3裝載機靜液傳動繫統的數學模型
4.3.4裝載機靜液傳動繫統的優化
4.4裝載機靜液-機械復合傳動技術
4.4.1靜液-機械復合傳動繫統的技術起源
4.4.2裝載機靜液-機械復合傳動繫統的數學模型
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-機械復合傳動繫統參數的反求
4.5裝載機速比調節功率分配技術
4.5.1速比調節功率分配的前提與假設
4.5.2等功率調節功率分配方案
4.5.3等轉速調節功率分配方案
4.5.4全工況速比調節功率分配策略
4.6無級變速裝載機節能效果驗證
4.6.1無級變速裝載機的節能途徑分析
4.6.2傳統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能潛力研究
4.6.5速比調節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速比調節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
5.1混合動力裝載機的節能機理
5.2同軸並聯混合動力裝載機傳動技術
5.2.1同軸並聯混合動力裝載機的結構組成
5.2.2同軸並聯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同軸並聯混合動力裝載機的控制策略
5.2.5同軸並聯混合動力裝載機的性能測試
5.2.6同軸並聯混合動力裝載機的優缺點
5.3電力變矩混合動力裝載機傳動技術
5.3.1電力變矩混合動力裝載機的結構組成
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能潛力
5.3.7電力變矩混合動力裝載機的節能途徑
5.4增程式混合動力裝載機傳動技術
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構組成
5.4.3增程式混合動力裝載機的工作循環分析
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
5.5.1油-液混合動力裝載機的結構
5.5.2油-液混合動力裝載機的節能途徑
5.6純電動裝載機傳動技術
5.6.1純電動裝載機的結構
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繫統的要求
5.6.4純電動裝載機的性能
參考文獻

裝載機是一種土方機械，其工作過程往往要求傳動繫統與液壓繫統配合工作，傳動繫統以合適的行駛速度和足夠的牽引力配合液壓繫統驅動工作裝置將物料鏟裝進入鏟鬥，隨後再完成一繫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。以往關於裝載機的著作較多地關注於液壓繫統，專門討論裝載機傳動繫統的著作較為少見。其實，裝載機傳動繫統是非常值得關注的，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，還關乎傳動繫統與液壓繫統的功率分配比例。隨著制造和控制技術的發展，一些新型的傳動繫統逐漸應用於裝載機，由此衍生出關於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，新能源技術也在工程機械領域不斷滲透，新能源技術在裝載機上的應用必然會對傳動繫統提出一些特別的要求，本書一並予以研討。
本書首先從裝載機功率分配及耗散規律入手，對處於一線工地的裝載機循環工況進行了廣泛深入的調查研究，利用數據挖掘的方法，總結出了裝載機作業過程中的功率分配及其耗散規律，制定了面向裝載機作業終端功率需求特性的裝載機循環工況數值文件，為裝載機的正向設計與逆向仿真提供了基礎數據文件，並總結出了裝載機分配給傳動繫統與液壓繫統的功率在發動機輸出功率約束下呈互補關繫的規律。對於探索利用各種新型傳動方案的裝載機利用速比調節功率分配比例提供了理論支持。
其次，根據裝載機動力傳動的特點，確定了對傳動繫統的要求，比較了多種能夠滿足裝載機傳動要求的傳動繫統的優勢和缺陷，得出無級變速傳動繫統是裝載機最理想的傳動方案的結論。在諸多能夠實現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範圍。經過農業機械領域和軍事機械領域的迭代和優化，靜液-機械復合傳動無級變速繫統具有傳動效率高、變速範圍寬、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繫統大家族。通過建立數學模型和數值仿真等方法，充分論證了該傳動繫統適合於裝載機，然後又基於裝載機分配給傳動繫統與液壓繫統的功率在發動機輸出功率約束下呈互補關繫的規律，提出了利用無級變速繫統速比調節裝載機傳動繫統與液壓繫統功率分配比例的方案。通過一繫列的仿真和試驗證實了相應結論的正確性和有效性。
最後，基於裝載機工作強度大、耗能率高和具有極強的規律性等特點，提出了混合動力裝載機的七種節能途徑，從根本上釐清了混合動力裝載機的節能機理。在此基礎上，提出了同軸並聯混合動力、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構構型。每種構型均提出了對傳動繫統的具體要求，還著重利用仿真和試驗的方法，對同軸並聯混合動力裝載機和電力變矩混合動力裝載機的節能效果進行了驗證。結果表明，同軸並聯混合動力裝載機結構改型較小，但能夠實現混合動力裝載機的節能途徑有限，因此節能潛力不大；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餘的發動機功率，可從提高傳動效率和能量利用率兩個方面實現節能，因此節能潛力較大，是比較有前途的一種混合動力結構方案。隨後，還介紹了純電動裝載機傳動繫統的匹配要求和特點，並介紹了已經量產的純電動裝載機的性能指標。
本書可作為裝載機設計研發人員、車輛傳動繫統設計研發人員、裝載機維修人員、裝載機駕駛人員、裝載機營銷人員，以及工礦企業管理人員豐富知識的讀物。裝載機傳動技術在幾代專業人士的不懈努力下，早已改變了當初的模樣，相信在未來的日子裡，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繫統神聖殿堂的大門，開始一段認識並逐漸改進、革新裝載機傳動繫統的傳奇之旅。
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）、汽車動力與傳動繫統湖南省重點實驗室開放基金項目（VPTS202301）和寧波工程學院學術專著出版基金資助出版，同時筆者還參考了諸多行業同人的專業書籍以及國內外的文獻資料，在此一並表示衷心感謝。
本書成書過程中雖數易其稿，但因裝載機傳動繫統的知識體繫博大精深，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