液压机械无级传动(HMT)是一种新型复合无级传动装置,由液压传动和机械传动复合而成,其传动比范围大,效率高,可实现无级调速,是大功率车辆的理想传动形式之一。HMT的全功率换段方法可以从根本上消除液压机械无级传动在换段时的动力中断,改善HMT在换段过程中的动态特性。本课题以全功率换段方法为基础,建立包含全功率换段与段内调速的HMT全阶段模型与全功率换段控制器模型,进一步研究其动态特性。(1)分析以目标段离合器零速差时刻为理想换段时机的全功率换段方法,并详细计算了液压机械各段位工作时的转速特性、转矩特性和功率流特性。(2)建立了HMT全阶段仿真模型,包括分流机构模型、液压流机构模型、机械流、汇流机构模型、离合器模型和车辆模型等;对HMT的全程调速过程进行仿真分析和试验,通过对比液压回路容腔压力、定排量元件转速、输出转速等主要参数的试验结果与仿真结果,表明本文搭建的HMT全阶段模型可以较为准确地描述HMT段内调速与全功率换段动态特性。(3)分析HMT全功率换段工作过程,计算全功率换段过程的关键参数,结合增量式PID算法,设计了分段速比跟踪方法,利用PSO算法对PID参数进行整定,并搭建了HMT控制器模型。利用搭建好的控制器模型与HMT全阶段模型,对不同的速比跟踪工况进行仿真,仿真结果表明控制器模型能够实现全功率换段与速比跟踪。(4)利用本文搭建的HMT全阶段模型,分析了输出轴惯量对于HMT换段过程以及输出转矩的影响以及不同负载下传动比与发动机负载扭矩、HMT传动效率的关系。