【正文】 在進(jìn)行研究與短期內(nèi)較難以解決的技術(shù)問題， 同時(shí)產(chǎn)品化后制造成本不會有大幅度的提高。由于其優(yōu)越的性能（顯著的節(jié)能效果及與之 相關(guān)的低污染性能， 車輛動力學(xué)特性的提高帶來的高機(jī)動性、可控性以及主動安 全性）及高性價(jià)比， 而有著良好的應(yīng)用前景，完全可以發(fā)展成為一類有特色、有優(yōu)勢、有市場的汽車 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第 3 章 電控液驅(qū)汽車制動能量回收系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 主方案的選擇 新型電控液驅(qū)汽車的驅(qū)動和制動可以采 用多種方案來實(shí)現(xiàn)。每一種方案有其自己的特點(diǎn)和有點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)不同的需要來選擇其中的一種方案。下面給出三種主要的實(shí)現(xiàn)方案。 方案 1可以在客車的前后左右四個(gè)車輪各裝一個(gè)變量馬達(dá)。其基本方案見圖 3. 1。 電控單元 液壓馬達(dá) 車輪 發(fā)動機(jī) 液壓泵 液壓蓄能器 液壓管路 車架 圖 在客車四個(gè)車輪上各裝一個(gè)變量馬達(dá)的基本方案圖 該 種方案中四個(gè)變量馬達(dá)可以同時(shí)或單獨(dú)地進(jìn)行工作。這主要取決于車輛的行駛工況需要，通過電控單元控制。車輛的驅(qū)動和制動由四個(gè)變量馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)。 由于四個(gè)變量馬達(dá)可以單獨(dú)地進(jìn)行工作，因此，該種方案可以大大提高車輛的操縱穩(wěn)定性、通過性和制動性等。如車輛在加速行駛過程，左右車輪 的地面附著系數(shù)不同的情況下（如黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 在冰雪路面上，車輛的一邊車輪在雪地上行駛而另一邊的車輪在 瀝青路面上行駛，兩邊車輪上的地面附著系數(shù)是不同的，且相差甚大， 可以通過調(diào)節(jié)左右車輪上變量馬達(dá)的排量，從而調(diào)節(jié)左 右車輪上的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 最大 。 限度地利用地面所能提供的附著力，使車輪不至于出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。同樣，在車輛 制動過程中，也可以通過調(diào)節(jié)變量馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)車輪上制動轉(zhuǎn)矩的大小，防止車輪抱死。而且由于釆用了四個(gè) 變量馬達(dá)，由四個(gè)變量馬達(dá)共同完成車輛的驅(qū) 動行駛，因此，在相對于釆用兩個(gè)變量馬達(dá)的車輛來說，其變量馬達(dá)的排量可以降低一倍。這樣可以減小變量馬達(dá)的體積，方便其在客車上的安裝布置，這對于 車輪上有限的空間來說是很有意義的。不過 ,由于在每個(gè)車輪上都裝了一個(gè)變量 馬達(dá) ,因此車輛的造價(jià)較高，且需要專門的輪邊變量馬達(dá)。實(shí)現(xiàn)車輛底盤的整體控制也較為復(fù)雜。 方案 2 也可以只在客車的后橋上，左右車輪各裝一個(gè)變量馬達(dá)。其基本技術(shù)方案見下圖。 電控單元 發(fā)動機(jī) 液壓泵 液壓蓄能器 管路 車輪 液 壓馬達(dá) 車架 圖 在客車左右后輪上各裝一個(gè)變量馬達(dá)的基本方案圖 兩個(gè)變量馬達(dá)可以同時(shí)或單獨(dú)地進(jìn)行工作，車輛的驅(qū)動由這兩個(gè)變量馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)進(jìn)行常規(guī)制動時(shí)，可以由這兩個(gè)變量馬達(dá)來完成。而在緊急制動時(shí)，責(zé)由前輪的常黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 規(guī)制動裝置和后輪的兩個(gè)變量馬達(dá)同時(shí)來完成 。 方案 3 還有一種方案是在車輛的驅(qū)動橋上主減速器前裝 一 變量馬達(dá)。由這個(gè)變量馬 達(dá)來實(shí)現(xiàn)車輛的驅(qū)動和常規(guī)制動。當(dāng)需要緊急制動時(shí)，可以由前輪的常規(guī)制動裝 置來輔助完成。這是一種比較簡化的方案，在原有客車底盤的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)較為方便，且車輛底盤的一體化 控制比釆用四個(gè)或兩個(gè)變量馬達(dá)的車輛的控制要簡單一些。本課題所設(shè)計(jì)的新型電控液驅(qū)客車就是釆用這種方案。其總體方案 見圖 。它是對圖 的進(jìn)一步細(xì)化和完善。發(fā)動機(jī)、液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓蓄能器、液壓閥等元件間的協(xié)調(diào)工作通過電控單元的合理控制來實(shí)現(xiàn)。課題以 DD6840S09 客車的底盤為基礎(chǔ)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。原客車的主要參數(shù)和預(yù)期改裝設(shè)計(jì) 后客車的主要參數(shù)見表 。 發(fā)動機(jī) 液壓泵 25 單向閥 濾清器 8 溢流閥 蓄能器 液壓單向閥 卸荷閥 液壓缸 1 14 高速開關(guān)閥 1 液壓馬達(dá) 1 變速器 1 后橋 1 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 1 21 油溫傳感器 2 24 油箱 2 車輪叫速度傳感器 圖 新型電控液驅(qū)客車總體方案圖 這里假設(shè)改裝設(shè)計(jì)后客車的整車總質(zhì)量不變，客車的輪胎半徑、空氣阻力系數(shù)和迎風(fēng)面積也不變。由于變量馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速限制，為了使改裝設(shè)計(jì)后客車的 最高車速達(dá)到 82km/h，客車的主減速器速比改為 。對于電控液驅(qū)汽車來說， 發(fā)動機(jī)的工作情況基本上和汽車負(fù)荷無關(guān)， 因此，在保證改裝設(shè)計(jì)后的客車和原客車有相同動力性的前提下，可 以減小發(fā)動機(jī)的排量。這里發(fā)動機(jī)由原來的直列六缸柴油發(fā)動機(jī)以CA6110/125Z 改為四缸柴油發(fā)動機(jī)以 CA4DF214。發(fā)動機(jī)的最大功 率由 147KW 改為黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 103KW。 表 新型電控液驅(qū)客車主要參數(shù) 本章小結(jié) 通過對三種方案的分析，通過對經(jīng)濟(jì)性，動力性等方面。選擇出底盤布置方案，并畫出系統(tǒng)原理圖。 原客車參數(shù) 整車總質(zhì)量 (kg) 12200 主減速比 輪胎半徑 (m) 空氣阻力系數(shù) 質(zhì)量換算系數(shù) 迎風(fēng)面積 (m) 發(fā)動機(jī)最大功 (kw)率 147 最高車速 (km/h) 90 最大爬坡度 (度 ) 16 百公里油耗 (l) 23 發(fā)動機(jī)型號 CA6110/125Z 預(yù)期改裝后客車主要參數(shù) 整車總質(zhì)量 (kg) 12200 主減速比 輪胎半徑 (m) 空氣阻力系數(shù) 質(zhì)量換算系數(shù) 迎風(fēng)面積 (m) 發(fā)動機(jī)最大功率 (kw) 103 最高車速 (km/h) 82 最大爬坡度 (度 ) 16 百公里油耗 (l) 19 發(fā)動機(jī)型號 CA4DF214 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 第 4 章 液壓系統(tǒng)的主要部件設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)壓力的確定 系統(tǒng)工作壓力的選擇范圍要適中。系統(tǒng)工作壓力低，勢必加大液壓的結(jié)構(gòu)尺寸，而由于客車的布置空間限制，不允許過低的工作壓力，同時(shí)，從材料消耗角度講也是不經(jīng)濟(jì)的。反之，壓力選得過高，對液壓元件密封、制造精度要求 就高，必然加大了制造成本。綜合考慮客車的工作條件，系統(tǒng)工作壓力初選為 。 液壓馬達(dá)的選擇 根據(jù)最高車速要求 參考原車型的性能要求，確定電控液驅(qū)客車的預(yù)期動力性能要求，即的最髙車速、最大爬坡度及測試加速性 能的方法。其中用以下兩種方法之試車輛的加速性能： (1)車輛從 0km/h 加速到 50km/h 所需的時(shí)間； (2)車輛從 0m 加速到 400m 所需的時(shí)間 ； 根據(jù)最高車速要求，由： KWACdUfgmPmtmm7 6 1 4 08282823 9 4 3 6 0 0820 1 2 2 2 0 07 6 1 4 0m a xU3 6 0 0m a x 3????????????????????? () 式中：傳動效率滾動阻力系數(shù)，主 減減 速器上汽 車車 迎 風(fēng) 面 A液 壓壓馬達(dá) 所需的功 空氣阻力系數(shù)Cd 0 . 0 0 0 0 5 6+0 . 0 0 7 6=f由下式 確下汽 車車f 重力加速度g 汽 車車 的 質(zhì)mmPm? 可以求得為了達(dá)到預(yù)期最高車速要求，液壓馬達(dá)所需的理論功率。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 根據(jù)最大爬坡度要求，由： ? ?? ?mNmtmIUACdgmfgmrTm/ 1 6 115153 9 4 16s i 2 2 0 016c o s0 0 8 2 2 0 05 0 )s i n ()c o s (02?????????????????????????????????? ()式中：液壓馬達(dá)所需的轉(zhuǎn)矩主減速器上的傳動比汽車爬坡時(shí)的車速汽車的爬坡度?????Tmiu0 根據(jù)加速性能要求 : mtmiamUACdfgmrTm ????????????? ??????????02： () 1. 車輛從 0km/h 加速到 50km/h 所用時(shí)間 t 2/ smtua ????? () 1 8 1 6 . 4 9 N / m 2 2 0 2 2 0 02????????????????????????????????????????mtmiamUACdfgmrTm??? () 2. 車輛從 0m400m 所需時(shí)間 2/ 400222 smt sa ?????? () 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 mNiamUACdfgmrTmmtm/ 0 6 5 2 2 0 50503 9 4 0 0 8 2 2 0 05 0 02???????????????????????????????????????????由：() 式中 s加速了時(shí)間 t后車輛所行駛的距離 可以求得為了達(dá)到預(yù)期加速性能要求，液壓馬達(dá)所需的理論轉(zhuǎn)矩。 根據(jù)以上分析計(jì)算可以選出三種分別符合各自條件的馬達(dá)，然后從三者當(dāng)中選出排量最大的，作為客車馬達(dá)?？蛙嚨闹鳒p速比為 在以上三個(gè)約束條件 下，若要求客車的爬坡度為 16 度，則客車的排量要求達(dá)到 提高，一般， 馬達(dá)的最髙轉(zhuǎn)速將隨之下降。此時(shí)的 變量馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速只有 100r/min左右。綜合考慮各種因素，初選變量馬達(dá)的排量為 180ml/r。 其最高轉(zhuǎn)速為 2100r/min。 液壓泵的選擇及零部件的設(shè)計(jì) 液壓泵的選擇 發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速： 由： m i n/ a x m a x0 rruiNe ??????? () 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 ： 由： mNN PT e ee / 10395549554 m a x m a xm a x ????? () 根據(jù)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩： 由： rmlpTVp pe / 7 022 m a x ????? ??? ??? () 求得液壓泵理論排量。 根據(jù)發(fā)動機(jī)最大功率： 由： mi n/204 m a x LpPQ pep ????? ??? ? () 可求得液壓泵的理論流量： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 由： m i n/ 10002041000 rVpQpNp ????? () 初選變量泵排量為 100ml/r。最高轉(zhuǎn)速在 2700r/min 左右。查手冊選取 sundstrand液壓泵。 法蘭 和彈性聯(lián)軸器 的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用法蘭支架式聯(lián)接。同時(shí)考慮本設(shè)計(jì)中的電動機(jī)與 液壓泵的聯(lián)接在安裝時(shí)產(chǎn)生同軸度誤差帶來的不良影響，常用帶有彈性的聯(lián)軸器。為了增加電動機(jī)與液壓泵的聯(lián)接剛性，避免產(chǎn)生共振，本設(shè)計(jì)把液壓泵和電動機(jī)先裝在剛性較好的底板上使其成為一體，然后底板加墊再裝到液壓油箱蓋上。 根據(jù)電機(jī)輸出軸直徑和 柱塞 泵輸入軸直徑無法選用標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)軸器，所以自行設(shè)計(jì)梅花型彈性聯(lián)軸器 。 液壓油的選擇 汽車的工作環(huán)境惡劣 變化很大。在選擇液壓油的時(shí)候，可以從以下幾個(gè)方面來考慮： 液壓系統(tǒng)在工作過程中會產(chǎn)生很多的熱量， 使得液壓油的溫度升髙。因此要 求液壓油要有髙 的抗燃性，即有高的閃點(diǎn)和自燃點(diǎn)。為了保證汽車有良好的乘坐 舒適性 要求液壓油要有消除噪聲的能力（空氣溶解度、消泡性〕 。同時(shí)要求液壓濁對環(huán)境污染要小，沒有毒性與氣味。 液壓系統(tǒng)工作在高壓狀態(tài)下 壓力達(dá) ，要求液壓油有高的極壓承載力，高壓 下 的潤滑性能要好。汽車的工作溫度隨季節(jié)和地區(qū)的變化而變化 ，因此對液壓油的粘度、粘一溫特性、熱穩(wěn)定性和低溫流動性要求較髙。 考慮液壓油的物理化學(xué)指標(biāo)，對金屬和密封件的適應(yīng)性，防銹和防腐蝕能力 , 抗氧化穩(wěn)定性和剪切穩(wěn)定性。 性要求液壓油的價(jià)格低廉，使用壽命長，易維護(hù)與保養(yǎng)。綜合考慮液壓系統(tǒng)的工作條件及液壓泵和液壓馬達(dá)的要求，選擇 YA32液壓油 。 管件的選擇