【正文】 案的選擇 新型電控液驅(qū)汽車的驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)可以采 用多種方案來實(shí)現(xiàn)。 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)。車輛的驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)由四個(gè)變量馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)。同樣，在車輛 制動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小，防止車輪抱死。實(shí)現(xiàn)車輛底盤的整體控制也較為復(fù)雜。當(dāng)進(jìn)行常規(guī)制動(dòng)時(shí)，可以由這兩個(gè)變量馬達(dá)來完成。當(dāng)需要緊急制動(dòng)時(shí)，可以由前輪的常規(guī)制動(dòng)裝 置來輔助完成。它是對(duì)圖 的進(jìn)一步細(xì)化和完善。 發(fā)動(dòng)機(jī) 液壓泵 25 單向閥 濾清器 8 溢流閥 蓄能器 液壓?jiǎn)蜗蜷y 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(dòng)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。發(fā)動(dòng)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。系統(tǒng)工作壓力低，勢(shì)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。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(dòng)效率滾動(dòng)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。此時(shí)的 變量馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速只有 100r/min左右。 根據(jù)發(fā)動(dòng)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。同時(shí)考慮本設(shè)計(jì)中的電動(dòng)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。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(huì)產(chǎn)生很多的熱量， 使得液壓油的溫度升髙。 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。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 。液壓馬達(dá)最大流量 q=324L/min、計(jì)算得管子內(nèi)徑d=30mm，查手冊(cè)取 d=32mm 鋼管。因此蓄能器的容積受到了客車的布置空間及自身重量的限制。 圖 NXQ 型氣囊式蓄能器結(jié)構(gòu)圖 、 蓄能器參數(shù)確定 選擇蓄能器的初始充氣壓力為 18MPa,由： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 Cvpvpvp nnn ?????? 221100 () 式中 ： 氣體多變指數(shù)的氣室容積蓄能器最高工作壓力下蓄能器最高工作壓力壓力下的氣室容積蓄能器維持的最低工作壓力蓄能器維持的最低工作積蓄能器貯油前的氣室容蓄能器貯油前充氣壓力???????n221100VPVPVP 由于蓄能器工作過程大多術(shù)語多變過程，在貯油時(shí)，氣體壓縮為等溫過程，放油時(shí)氣體 膨脹為絕熱過程，多變指數(shù) N取 ，可以計(jì)算出： LV LV 1 ?? LVVV ???? () 油箱的設(shè)計(jì) 液壓油箱的作用是貯存液壓油、充分供給液壓系統(tǒng)一定溫度范圍的清潔油液 ，并對(duì)回油進(jìn)行冷卻，分離出所含的雜質(zhì)和氣泡。 即： 應(yīng)當(dāng)注意：設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分油液會(huì)因重力作用而流回液壓油箱。 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一般的開式油箱是用鋼板焊接而成的，大型的油箱則是用型鋼作為骨架的，再在外表焊接鋼板。對(duì)于大容量的油箱，為了清洗方便，也可以在油箱側(cè)壁開較大的窗口，并用側(cè)蓋板緊密封閉。本設(shè)計(jì)中用的是槽鋼加工的。隔板的安裝型式有多種，隔板一般沿油箱的縱向布置，其高度一般為最低液面高度的2/3~3/4。管口應(yīng)切成 45? ，切口面向箱壁，與箱壁之距離為 3 倍管徑。對(duì)溢流閥、順序閥等，應(yīng)注意合理設(shè)計(jì)回油集管，不要人為地施 以背壓。吸油管應(yīng)插入液壓油面以下，防止吸油時(shí)卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動(dòng)油面，致使油中混入氣泡。過濾網(wǎng)通常使用 50~100 目左右的金屬網(wǎng)。近年來對(duì)液壓油的污染控制已經(jīng)開始引起人們的極大重視?？諝鉃V清器的過濾能力一般為油泵流量的兩倍，其過濾精度應(yīng)與液壓系黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 統(tǒng)中最細(xì)的濾油器的精度相同。由上述動(dòng)作可知工作行程為 200mm。當(dāng) 1 ，這里各?。〞r(shí)，取 DLmmD ??? 。 即：缸體內(nèi)部長度 200+50=250mm mmD )1 5 0 01 0 0 0()3020( ????缸體長度 即取缸體長度為 290mm 液壓缸強(qiáng)度校核 （ 1）缸筒壁厚校核：一般情況下，液壓缸鋼筒壁厚由結(jié)構(gòu)確定，必要時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度校核。主要用到的液壓閥有：?jiǎn)蜗蜷y，溢流閥，電磁二通閥，卸荷閥，減壓閥等。 本章小結(jié) 根據(jù)液壓系統(tǒng)的各項(xiàng)要求，設(shè)計(jì)了所需的液壓元件。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 第 5 章 電控液驅(qū)客車的動(dòng)力性分析 行駛阻力特性分析 假設(shè)汽車勻速行駛，即 Ff=0，在行駛過程中受到滾動(dòng)阻力 Ff，空氣 阻力 Fw與坡度阻力 Fi 的作用： ? ?? ?? ?NFFFFFgmFiuACFfgmFtiwftDwf車輪上所需的驅(qū)動(dòng)力式中 ????????????????s inc o s3 () 根據(jù)客車參數(shù)，可以作出行駛阻力特性圖。 假定客車在水平的路面上從速度 0 開 始加速行駛，客車行駛所需的高壓油由液壓泵提供，客車以其所能達(dá)到的最大加速度加速行駛。 由 ： 20 / smmr TiTa ne e dmm ??? ?????? ???? ?? () 可以求得客車在 t 時(shí)刻加速度。 在仿真過程中，對(duì)于變量馬達(dá)和液壓泵給定了一個(gè)簡(jiǎn)單的控制模式。這樣雖然在短時(shí)間內(nèi)使客車的加速度有所下降，但是可以使蓄能器的壓力繼續(xù)上升，對(duì)接下來的客車加速有利。 制動(dòng)過程的性能分析 客車制動(dòng)過程中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)，因此不 管客車釆用的是定量泵還是變量泵其制動(dòng)性能是一樣的。 制動(dòng)過程中，客車的餓行駛速度： 由： ??????? tautu tt 式中： 時(shí)刻客車的行駛速度在 客車的行駛速度在時(shí)刻 ttu tu ttt ?????? 客車的制動(dòng)距離： 由： 221 tauststttt ?????? ???? 式中： 客車行駛的距離在時(shí)刻 客車的行駛距離在時(shí)刻 tts ts ttt ?????? 在仿真過程中假設(shè)客車在水平的路面上從 50km/h 的速度開制動(dòng)減速， 車輪上無裝備其它的輔助制動(dòng)裝置，客車制動(dòng)所需的制動(dòng)力完全由變量馬達(dá)提供，客車以變量馬達(dá)所能提供的最大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行制動(dòng) 。由 ： mfgmuACr iTmaVmpT Dmtmm????????????? 202m a xm a x 和??? （ ） 可知，當(dāng)蓄能器的初始?jí)毫Φ陀? 時(shí)，制動(dòng)過程中客車所擁有的動(dòng)能通過 變量馬達(dá)給蓄能器充壓。蓄能器的壓力達(dá)到最大后，從變量馬達(dá)出來的高壓油將全部通過溢流閥流掉。蓄能器的初始?jí)毫? 髙的，其制動(dòng)性能好（這里假設(shè)沒有用其它的制動(dòng)輔助裝置 。而蓄能器的初始?jí)毫? 時(shí)候。 圖 52 加速過程性能分析圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 最大爬坡度分析 假設(shè)客車以一定的車速勻速爬坡。在給定蓄能器的初始?jí)毫ο?，?dāng)客車行駛的速度小于 30km/h 時(shí)，由于變量馬達(dá)的最大排量限制，變量馬達(dá)所能提供黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 的最大功率要小于發(fā)動(dòng)機(jī)所能提供的最大功率，因此在這一速度區(qū)間內(nèi)客車的最大爬坡度受到變量馬達(dá)的最大排量的限制，無法完全利用發(fā)動(dòng)機(jī)所能提供的最大功率。因此，需要釆用其他的方案來改善客車的爬坡性能。這使得變量馬達(dá)的 質(zhì)量和體積變得很大，在客車底盤上難以布置。 以下給出了兩種解決方案。在客車爬坡或低速加速時(shí)，可以釆用較大的傳動(dòng)比，這樣可以增大變量馬達(dá)加在車輪上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，提高客車的低速動(dòng)力性。 經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)客車不能達(dá)到所需爬坡度。高速時(shí)采用較大的傳動(dòng)比。對(duì)于城市客車，采用四工況循環(huán)試驗(yàn)方法進(jìn)行計(jì)算分析。城市四工況循環(huán)見圖 ，具體說明見表 。也是分別計(jì)算各加速、等速、減速和怠速的燃油消耗量。對(duì)于不同的控制策略其仿真計(jì)算的邏輯框圖也是不一樣的。等到蓄能器的壓力到達(dá) 20Mpa 時(shí)，通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)的油門和變量泵的排量使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)。此外，和釆用定量泵的客車相同，在客車按四工況循環(huán)行駛時(shí)，若變量馬達(dá)所能提供的最大轉(zhuǎn)矩還不足以滿足客車按四工況循環(huán)時(shí)所需要的轉(zhuǎn)矩和要求時(shí)，客車的加速度按變量馬達(dá)所能提供的最大轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的加速度來計(jì)算。 由：mNiamuACfgmrTmmD/02??????????? ??????????????????? ?????????（ ） 變量馬達(dá)的所需排量： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 由： rmlpTVm tmm / ?? ???? ?? ?? ? （ ） 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩： 由： mNVpTetpp / ???????? ?? （ ） 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ： 由： m in/ 14 1 1 00 02 141 00 0 rVqn ppe ????? （ ） 發(fā)動(dòng)機(jī)功率： 由： KWnTPe ee 5 4 9 1 4 7 99 5 4 9 ????? （ ） 由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩可以從發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性圖中插值出相應(yīng)的燃油 消耗率。 蓄能器體積變化量： 由： 60 tqv m ???? （ ） 蓄能器體積： 由： tVV ttt ????? （ ） 蓄能器的壓力可以由式（ 513）求得。為達(dá)到所要求的減速度，變量馬達(dá)所需提供的轉(zhuǎn)矩。這樣可以有效地提高客車的燃油經(jīng)濟(jì)性，降低有害排放。 經(jīng)過計(jì)算，采用變量泵的客車，其四工況循環(huán)的百公里燃油消耗量為 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 結(jié) 論 本 設(shè)計(jì) 提出了一種新型電控液驅(qū)汽車底盤的總體方案。分析了新型電控液驅(qū)汽車的驅(qū)動(dòng)方案，通過增加變速器改善了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足的問題。目前，國內(nèi)外大量研究集中在研制混合動(dòng)力汽 車上。設(shè)計(jì)的這期間，遇到過很多難點(diǎn)，讓我深感所學(xué)知識(shí)的欠缺、 知識(shí)的重要性！我清醒的認(rèn)識(shí)到，由于理論水平和精力有