【正文】 術(shù)方案見下圖。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。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 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 。 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 在客車四個車輪上各裝一個變量馬達(dá)的基本方案圖 該 種方案中四個變量馬達(dá)可以同時或單獨地進(jìn)行工作?？梢愿鶕?jù)不同的需要來選擇其中的一種方案。 與混合動力汽車相比，新型電控液驅(qū)汽車在車輛性能、主要部件的技術(shù)成熟 程度、 制造成本等方面均有著較強的競爭力，不存在像蓄電池（可靠性與壽命，自重以及成本等）這類仍在進(jìn)行研究與短期內(nèi)較難以解決的技術(shù)問題， 同時產(chǎn)品化后制造成本不會有大幅度的提高。這些特點都表明了二次調(diào)節(jié)靜液儲能傳動系統(tǒng)在節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)方面具 有極大的優(yōu)勢。由于釆用了完全可逆的液壓馬達(dá)，所以系統(tǒng)可以將負(fù)載的制動能量回收儲存起來并再加以重新利用。 二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一種壓力耦聯(lián)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)完全可逆的斜盤式軸向柱塞泵廣 馬達(dá)（二次元件） 的斜盤傾角來適應(yīng)外負(fù)載的變化。由于該種車輛中存在高壓恒定液壓源，“電控液驅(qū)”可進(jìn)一步擴(kuò)展到車輛的其他子系統(tǒng)中，這一目標(biāo)的實現(xiàn)不僅可以進(jìn)一步提髙車輛性能，而且也對簡化結(jié)構(gòu)與降低制造成本有益。車輛行駛的速度等于或大于 44km/h 時，正好是變量馬達(dá)所能提供的功率等 于或大于發(fā)動機(jī)的最大功率。蓄能器的壓力越大，最 大爬坡度越大。這樣使得相同功率的發(fā)動機(jī)所達(dá)到的車輛的最髙車速是不一樣的。 表 NDEC 工況的百公里燃油消耗率及能量回收率 蓄能器體積 （ L） 初始壓力 （ MPa） 最終壓力 (MPa) 燃油消耗率 （ L/KM） 能量回收率 （ %） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 40 20 40 40 25 20 25 25 16 20 16 16 動力性分析 ： 表 是 Insingt 混合動力汽車與電控液驅(qū)汽車的加速性能比較。其中，能量回收率是蓄能器回收的總能量和車輛按 NEDC 工況 圖 NEDC 工況圖 行駛時所能回收的總能量的比值。此時，蓄能器開始釋放液壓能，待蓄能器的壓力低于其最低壓力值時發(fā)動機(jī)才再次工作。車輛釆用的是變量泵。圖 是 NEDC 工況圖。其主要技術(shù)參數(shù)見表 。當(dāng)車輛在制動過程中，二次元件在電控單元 1 的控制 下，使二次元件處于液壓泵工作狀態(tài)，所輸出的液壓油送入液壓蓄能 器，將車輛 的動能以液壓能的形式存儲在液壓蓄能器中。其液壓系統(tǒng)的基本方案見圖 。 。 設(shè)計一種新型電控液驅(qū)汽車液壓系統(tǒng)。新型電控液驅(qū)汽車降低燃油消耗 量和減少有害排放的效果是很明顯的。本課題綜合考慮了上述多種因素設(shè)計了新型電控液驅(qū)汽車。與此同時，地球環(huán)境也遭受多種產(chǎn)業(yè)及交通工具污染的威脅，汽車工業(yè)及汽車對環(huán)境的污染是其中的一個重要方面。 而對于二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)，隨著液壓元件性能的提高和價格的降低，電子技術(shù)的飛越，將有越來越多的國內(nèi)外學(xué)者從事該領(lǐng)域的研究，并在未來將電控液驅(qū)汽車 推向市場，實現(xiàn)商品化，使電控液驅(qū)汽車真正進(jìn)入百姓生活。目前，從事該方面研究的人也越來越多。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)主要是對液壓系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析和計算機(jī)仿真方面的研究。美國烕斯康星大學(xué)也對蓄能器儲能復(fù)合傳動進(jìn)行了研究， 并于 1985 年在德國禮公司的公共汽車上得到實現(xiàn)。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 第 1 章 緒 論 課題研究現(xiàn)狀 液壓傳動由于其本身所具有的高功率重量比，體積小且能進(jìn)行無級調(diào)速等特點，使得液壓傳動具有在汽車、工程機(jī)械、拖拉機(jī)及軍事車輛等中運用的潛力。通過推算，得出結(jié)論：將公共汽車的傳 動系統(tǒng)改成二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，三年內(nèi)車輛節(jié)省的開支就可以回收改裝成本，而且 同時還有降低發(fā)動機(jī)廢氣排放的好處。 上海交通大學(xué)對二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)也進(jìn)行了理論上的研究 ,但是尚無樣車的試驗研究。具有代表性的是 1997 年豐田公司在 車上使用的混合動 力驅(qū)動系統(tǒng)則。 研究的目的和意義 壓傳動由于其本身所具有的高功率重量比，體積小且能進(jìn)行無級調(diào)速等特點， 使得液壓傳動具有在汽車、工程機(jī)械、拖拉機(jī)及軍事車輛等中運用的潛力 。 而交通事故造成很多人員的傷亡及巨大經(jīng)濟(jì)損失， 已是社會的公害則。它能很好滿足汽車節(jié)能、環(huán)保、安全等方面的要求。這對于當(dāng)前我國石化燃料不足 ， 其它代替 能源尚未完全幵發(fā)利用的現(xiàn)狀以及緩解城市空 氣污染狀況來說具有很深遠(yuǎn)的意義。能夠相助提高車輛經(jīng)濟(jì)性，排放性和主動安全性等多方面的性能。 與計算。 電控單元 發(fā)動機(jī) 溢流閥 單向閥 液壓泵 開 關(guān)閥 液壓蓄能器 二次元件〔液壓泵丨馬達(dá)） 減速器 驅(qū)動車輪 圖 新型電控液驅(qū)汽車的基本方案 新型電控液驅(qū)汽車的工作原理：由電控單元 1控制發(fā)動機(jī) 2 間歇工作 于最佳經(jīng) 性區(qū)域， 發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動液壓泵。在起動和加速過程中 液壓蓄能器中 的壓力能又通過工作于液壓馬達(dá)工況的二次元件轉(zhuǎn)變?yōu)槠嚨膭?能。其中旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)是指由混合動力汽車改為電控液驅(qū)汽車后的數(shù)值 。從圖中可以看出， NEDC 工況分為若干個加速、 等速、減速和怠速工況。發(fā)動機(jī)所釆用的控制策略：發(fā)動機(jī)工作與否完全取決于蓄能器的壓力而與車輛 的行駛情況無關(guān)，當(dāng)蓄能器的壓力低于其最低壓力，則發(fā)動機(jī)工作在燃油消耗率最低的區(qū)域，也即發(fā)動機(jī)工作在最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)。若發(fā)動機(jī)工作在最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)所提供的功率無法滿足車輛行駛要求時，就逐步提高發(fā)動機(jī)與轉(zhuǎn)速，直至滿足車輛行駛要求為止。這里所能回收的總能量是指所有減速工況車輛所具有的動能的總和。在車輛從 0 加速到 100km/h 的過程中， Insing 混合動力汽車的性能與電控液驅(qū)汽車的性能差不多。 Insingt 混合動力汽車的最高車速 要比電控液驅(qū)汽車的最髙車速大，且在高速情況下的加速性能要好一些。在給定蓄能器的初始壓力下 ,當(dāng)車輛行駛的速度小于 44km/h 時， 變量馬達(dá)的轉(zhuǎn)速較低，由于變量馬達(dá)的最大排量限制，變量馬達(dá)所能提供的功率 要小于發(fā)動機(jī)的最大功率，因此在這一速度區(qū)間內(nèi)車輛的最大爬坡度受到變量馬達(dá)的最大排量的限制，沒有完全利用發(fā)動機(jī)的功率。這時最大爬坡度就與變量馬達(dá)的最大排量無關(guān)了 ,而與發(fā)動機(jī)的最大功率有關(guān)。 例如，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可實現(xiàn)電控液驅(qū)且各車輪獨立控制與調(diào)節(jié)的動力轉(zhuǎn)向；在懸架系 統(tǒng)中，可利用電控液驅(qū)實現(xiàn)主動懸架的功能。二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下特點： 1. 二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)中液壓泵和二次元件的配合使用，可以使二次元件的輸出軸 上轉(zhuǎn)速進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)傳動系的無級變速， 可使發(fā)動機(jī)在任何車輛行駛速度下都能充分發(fā)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 揮其功率，從而大大改善車輛的動力性，起步平穩(wěn)，操縱方便。 由于系統(tǒng)中具有液壓蓄能器 ,當(dāng)負(fù)載突然加大時，蓄能器可短期提供一部 分能量，起到平衡峰值功率的作用， 從而可適當(dāng)減小通常須按峰值功率選用的發(fā)動機(jī)與液壓泵，提高系統(tǒng)效率。 有極大的優(yōu)勢和潛力。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 。下面給出三種主要的實現(xiàn)方案。這主要取決于車輛的行駛工況需要，通過電控單元控制。 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。不過 ,由于在每個車輪上都裝了一個變量 馬達(dá) ,因此車輛的造價較高，且需要專門的輪邊變量馬達(dá)。 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變量馬達(dá)的基本方案圖 兩個變量馬達(dá)可以同時或單獨地進(jìn)行工作，車輛的驅(qū)動由這兩個變量馬達(dá)來實現(xiàn)。由這個變量馬 達(dá)來實現(xiàn)車輛的驅(qū)動和常規(guī)制動。其總體方案 見圖 。原客車的主要參數(shù)和預(yù)期改裝設(shè)計 后客車的主要參數(shù)見表 。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。 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 17 第 4 章 液壓系統(tǒng)的主要部件設(shè)計 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。 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。客車的主減速比為 在以上三個約束條件 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。 液壓泵的選擇及零部件的設(shè)計 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。 法蘭 和彈性聯(lián)軸器 的設(shè)計 本設(shè)計采用法蘭支架式聯(lián)接。 液壓油的選擇 汽車的工作環(huán)境惡劣 變化很大。同時要求液壓濁對環(huán)境污染要小，沒有毒性與氣味。 性要求液壓油的價格低廉，使用壽命長，易維護(hù)與保養(yǎng)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 管子內(nèi)徑可以用下列公式計算 ： mmvqd ????? () 式中 d管子的內(nèi)徑 q油液的流量 v管內(nèi)油液的油量，按規(guī)定的推 薦流速選取 由于管道較短，取 v=。但是蓄能器的容積大帶來的后果是結(jié)構(gòu)尺寸大，重量大。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖 。 參照《機(jī)械設(shè)計手冊》成大先 P20767 鍛壓機(jī)械的油箱容積通常取為每分鐘流量的 612 倍。但有時為了提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時，可將液壓油箱的容量予以增大，本設(shè)計中的油箱根據(jù)液壓泵與電動機(jī)的聯(lián)接方式的需要以及安裝其它液壓元件需要，選擇長為 ,寬為 ，高為 。本設(shè)計中取油箱的壁厚為 6mm。一般采用型鋼來加工底腳。 1 1320 minLV ?6 1 5 6 . 8 ~ 1 2 1 5 6 . 8 9 4 0 . 8 ~ 1 8 8 1 . 6m in m inLLV ? ? ? ?1 1320 16500 . 8 0 . 8 m i nV LV ? ? ?黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 24 4. 隔板：油箱內(nèi)一般設(shè)有隔板，隔板的作用是使回油區(qū) 與泵的吸油區(qū)隔開，增大油液循環(huán)的路徑，降低油液的循環(huán)速度，有利于降溫散熱、氣泡析出和雜質(zhì)沉淀。 回油管及吸油管為了防止出現(xiàn)吸空和回油沖擊油面形成泡沫，油泵的吸油管和回油管應(yīng)布置在油箱最低液面 50~100mm 以下，管口與箱底距離不應(yīng)小于 2 倍的管徑，防止吸入沉淀物。 6. 回油集管的考慮：單獨設(shè)置回油管當(dāng)然是理想的，但不得已時則應(yīng)使用回油集管。濾油器與箱底間的距離應(yīng)不小于 20mm。 9. 過濾網(wǎng)的配置：過濾網(wǎng)可以設(shè)計成液壓油箱內(nèi)部一分為二，使吸油管與回油管隔開，這樣 液壓油可以經(jīng)過一次過濾。這些雜質(zhì)是造成液壓元件故障的額重要原因，它們會造成油泵、油馬達(dá)及閥類元件內(nèi)運動件和密封件的磨損和劃傷，閥芯卡死，小孔堵塞等故障，影響液壓系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。 油箱頂板需要裝設(shè)空氣濾清器，對進(jìn)入油箱的空氣進(jìn)行過濾，防止大氣中的雜質(zhì)污染液壓油。 液壓缸的設(shè)計 液壓缸的工作壓力確定 工作壓力與系統(tǒng)壓力一致為 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定 單活塞桿液壓缸計算如下： ?????????????????? ???????????????????