【正文】 主要產(chǎn)業(yè)鏈 群體為各地公交運(yùn)營(yíng)公司，而裝備于新車的主要產(chǎn)業(yè)鏈群體是客車生產(chǎn)廠家和底盤生產(chǎn)廠家。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 2 章 車輛 液壓節(jié)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工況分析 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著明確的規(guī)范和要求，而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)所進(jìn)行的工 況分析是必不可少的。 主機(jī)的性能要求 是指主機(jī)對(duì)采用液壓傳動(dòng)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在力和運(yùn)動(dòng)方面的要求。 其他要求 如液壓裝置在重量，外行尺寸等方面的限制以及經(jīng)濟(jì)性，耗能方面的要求。 例子 汽車行駛速度變化典型曲線如圖 所示。 因?yàn)榧訙p速頻繁，所以大量的能量在制動(dòng)時(shí)被浪費(fèi)，同時(shí)也加 速了機(jī)器零件的磨損，增加了廢氣的排放量。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 、制動(dòng)與加速循環(huán)工況，其平均減速度為 2/sm ， 典型加速?gòu)?qiáng)度為 2/sm ，平均加速?gòu)?qiáng)度為 2/sm 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 3 章 車輛 液壓節(jié)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 方案 設(shè)計(jì) 本章主要介紹液壓節(jié)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理，對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說明并明確其在系統(tǒng)中的功能。所謂復(fù)合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是采用兩種以上的驅(qū)動(dòng)方式作為動(dòng)力來源。液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液 壓 能，即由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，把輸入的機(jī) 械能轉(zhuǎn)換為液壓能，再以壓力和流量的形式輸送到系統(tǒng)中去。 輔件 包括電磁換向閥、過濾器、壓力表等。液壓泵 /馬達(dá)的蓄能能量釋放功能轉(zhuǎn)換山電磁閥 4 及其相應(yīng)的輔助裝置實(shí)現(xiàn)，并受單片機(jī)控制，單片機(jī)接受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、泵 /馬達(dá)轉(zhuǎn)速、系統(tǒng)壓力、車輛運(yùn)行狀況及駕駛員操作意圖等相關(guān)傳感信號(hào)，綜合處理后對(duì)節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行控制。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 功能描述 汽車制動(dòng)分為緊急制動(dòng)與普通減速。同時(shí)，泵 /馬達(dá)產(chǎn)生扭矩進(jìn)行制動(dòng)。在這個(gè)過程中，泵 /馬達(dá)產(chǎn)生的制動(dòng)扭矩也逐漸加 大。 當(dāng)汽車開始啟動(dòng)加速時(shí)，高壓液體經(jīng)過開關(guān)閥驅(qū)動(dòng)變量泵 /馬達(dá)，該元件作為馬達(dá)再推動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸，使汽車啟動(dòng)加速。發(fā)動(dòng)機(jī)接替變量泵 /馬達(dá)輸出動(dòng)力。給蓄能器提供液壓能，這樣就把汽車制動(dòng)時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成液壓能儲(chǔ)存起來。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 當(dāng)汽車起步加速時(shí)，駕駛員踩動(dòng)加速踏板。當(dāng)壓力低于設(shè)定值時(shí)，壓力 傳感 器發(fā)出信 號(hào)控制節(jié)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的離合器與汽車傳動(dòng)系脫開。 二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)功能與復(fù)合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)類似，二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)是德國(guó)學(xué)者 提出的一種新型靜液傳 動(dòng)技術(shù)，它利用驅(qū)動(dòng)元件 (液壓馬達(dá) /泵，也稱為二次元件 )能夠工作在山其輸出轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩構(gòu)成的直角坐標(biāo)系中四個(gè)象限的特點(diǎn)，把工作系統(tǒng)的慣性能和重力能回收并儲(chǔ)存，在需要時(shí)再將所儲(chǔ)存的能最釋放。當(dāng)車輛在制動(dòng)過程中，二次元件在控制器 1 的控制下，使二次元件處于液壓泵工況，由動(dòng)能轉(zhuǎn)化輸出的壓力能送入液壓蓄能器 5，將車輛的動(dòng)能以壓力能的形式存此在液壓蓄能器中：在啟動(dòng)和加速過 程 中，二次元件處于液 壓 馬達(dá)工況，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?dòng)能 [4]。該部分是整個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心。 油液實(shí)際是不可壓縮的，因此不能蓄積壓力能。因此，當(dāng)壓力 升高時(shí)油液進(jìn)入囊式蓄能器 由此氣體被壓縮；當(dāng)壓力下降時(shí)，壓縮氣體膨脹，進(jìn)而將油液壓入回路 ， 以下明確了 部分 NXQ 系列液壓蓄能器的表示方法及技術(shù)參數(shù)和各種型號(hào)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便根據(jù)系統(tǒng)要求選擇適當(dāng)?shù)男钅芷?[5]。 而在液壓系統(tǒng)中，蓄能器為儲(chǔ)能裝置。在液管路中，單位質(zhì)量流體介質(zhì)的壓力能表達(dá)式為： ?? pqpqE vvp ?? （ ） 式中 ? — 液體密度 )/( 3mkg ； p — 壓力 )(ap ； vq — 體積流量 )/( 3 sm 。工程上認(rèn)為，容積 V 隨著壓力升高按線性規(guī)律逐步被壓 縮，故其壓縮能為 ： EVppVEc 2212???? （ ） 式中 E — 介質(zhì)的體積彈性能量 )(J ； p — 壓力 )(Pa 。 指能 量損 耗導(dǎo)致的介質(zhì)溫升的熱能部分 tCE fi ?? （ ） 式中 fC — 介質(zhì)比熱。由于蓄能器充、放油完成后，即系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，殼體內(nèi)液體處于靜止非流動(dòng)狀態(tài)，故液體速度為零。 汽車行駛方程式為： jiwf FFFFF ???? （ ） 式中 F — 車輛驅(qū)動(dòng)力 )(N ； wF — 空 氣阻力 )(N ； iF — 坡度阻力 )(N ； jF — 車輛慣性力 )(N ； fF — 滾動(dòng)阻力 )(N 。系統(tǒng)工作壓力可根據(jù)扭矩選擇，但應(yīng) 有一定范圍。工程上認(rèn)為，容積 v 隨著壓力升高按線性規(guī)律逐步被壓縮，故其壓縮能為 :在保護(hù)膠囊，延長(zhǎng)其使用壽命的條件下 折合形氣囊 10 )~( pp ? （ ） 波紋形氣囊 10 )~( pp ? （ ） 隔膜式 2120 pp pp ?? （ ） 蓄能器的充氣壓力 0P ，根據(jù)應(yīng)用條件的不同，選用不同計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。作為動(dòng)力源的蓄能器，為使其在有效工作容積過程中液壓機(jī)構(gòu)的壓力相對(duì)穩(wěn)定些，一般推薦 21 )~( pp ? （ ） 蓄能器作為液壓能儲(chǔ)存和釋放的裝置。 其公稱容積和壓力允許范圍必須經(jīng)過嚴(yán)格的校合以便 選擇蓄能器的型號(hào)。 公交車 輛 最大質(zhì)量為 12t 。 變量泵 /變量馬達(dá)的計(jì)算 為了分析簡(jiǎn)單，假定汽車運(yùn)行在水平路面上。但通過對(duì)公交汽車的測(cè)定，公交汽車的速度一般保黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 持在 20 km/h ～ 40 km/h 之間。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 按 ()求得的排量值為系統(tǒng)所需變量泵 /馬達(dá)最大排量的最小值，考慮到公交汽車在運(yùn)行當(dāng)中的意外情況，以及隨著系統(tǒng)老化，效率下降，所選變量泵 /馬達(dá)的最大排量一般要大于該值，以留下足夠的余量 [8]。 將各項(xiàng)值代入式 ()可得： 3/50m a x ??t s （ ） 因此，由式（ ）與（ ）可得理論公率為： )()(21 20212021m a xvvmvvmtWp ?????? （ ） 式中各項(xiàng)含義見式 ()、 ()。額定工作壓力 為 35 aMP ， 最高可達(dá)40 aMP ，在高壓下仍能保持較高的容積率，容易實(shí)現(xiàn)變量。這樣 通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng) [9]。 附加低沖擊電壓型的線圈，可確保電氣系統(tǒng)的安全性。因此過濾器對(duì)液壓系統(tǒng)來說是不可缺少的重要輔件。 工作壓力：不同結(jié)構(gòu)的過濾器工作壓力是不同的。對(duì)各元件進(jìn)行了校核，為系統(tǒng)選定了各元件的 型號(hào)，完成了系統(tǒng)關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)。它的作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn)起步；暫時(shí)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的聯(lián)系，以便于換檔和減少換檔時(shí)的沖擊；當(dāng)汽車緊急制動(dòng)時(shí)能起分離作用，防止變速器等傳動(dòng)系統(tǒng)過載，起到一定的保護(hù)作用。如圖 。 任務(wù)與性能 分離裝置實(shí)現(xiàn)可逆向動(dòng)力傳遞，在車輛 減速制動(dòng)工況將底盤的動(dòng)能向泵 /馬達(dá)傳遞(即作 為泵的動(dòng)力源 )，在起動(dòng)及加速工況將液壓馬達(dá)輸出的動(dòng)力傳遞給傳動(dòng)軸與發(fā)動(dòng)機(jī)一同驅(qū)動(dòng)車輛行駛或起步。它與汽車傳動(dòng)系所用離合器有相似之處，它應(yīng)滿足下列基本要求 : 離、合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。 此外，在設(shè)計(jì)離合器時(shí)還需要考慮離合片的分離機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)在離合器需要分離時(shí)能提供一定的外力使其能快速可靠地分離 [12]。 離合方式 離合器按其離合方法的不同分為操縱離合器和自動(dòng)離合器。機(jī)械操縱離合器一般由人力操縱，不適合自動(dòng)操縱。而且液壓式離合器可以無沖擊，平穩(wěn)的起動(dòng)與換向。摩擦式離合器離合較平穩(wěn)，過載時(shí)可自行打滑，這對(duì)于保護(hù)系統(tǒng)的主要元件十分有益。對(duì)于濕式摩擦片摩擦系數(shù)值的波動(dòng)不應(yīng)超過士 20% ； 有足夠的強(qiáng)度和良好的耐磨性 ； 耐熱性好，熱容量大，能經(jīng)受較高的溫度而無明顯的變形或引起材質(zhì)的改變 ； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 工藝性好，摩擦?xí)r無噪音、無振動(dòng)、無異味、無污染，成本低 [13]。 在摩擦面上取一微面積 dA ，則在微元面積上所受的正壓力 N ， 摩擦力 fF 和摩擦力矩 fT 分別為： 0PN? RdRPdA 02?? （ ） Rd RfPfNF f 02??? （ ） dRRfPRFT ff 202??? （ ） 式中 f — 摩擦面間的靜摩擦系數(shù)，計(jì)算時(shí)一般取 ～ 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 則離合器摩擦面上總的靜摩擦力矩為： )1(12 330 CDfzPTc ?? ? （ ） 式中 z — 摩擦面數(shù) ,單片式離合器 2?z ,雙片式離合器 z =4； C — 內(nèi)外徑之比， DdC /? 。因本系統(tǒng)所用離合器所傳遞最大扭矩與汽車用離合器相同，所以可以類比于汽車用離合器的計(jì)算。當(dāng)摩擦外徑較大時(shí)，為降低摩擦片外緣處的熱負(fù)荷， 0P 應(yīng)降低。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 D 和 d 可按上面所選取的后備系數(shù) ? 和單位壓力 0P 并結(jié)合式（ ）和式（ ）來初步確定。 由式（ )可得： 17DM? （ ） 對(duì)于公交汽車，后備系數(shù) ? 可取為 ，代入式（ ）可得 m a x M M??? （ ） 代入式 ()，并取摩擦系數(shù) ?f ，摩擦面數(shù) 2?z ，以及上述計(jì)算 已初步算 出的 D值，可得： 3 MMd ???? （ ） 查標(biāo)準(zhǔn)，將內(nèi)徑 d 圓整為某一值。 為保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑 d 必須大于減振器彈簧位置直徑 02R 約50mm 3 20 )~( MMR ???? （ ） 為反應(yīng)離合器傳遞轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩 小于 許用值，即 ： 00224 []()cccTTTZ D d???? （ ） 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得 0[]cT =40 2/mmmN? 。 扭轉(zhuǎn)減振器 汽車用離合器的扭轉(zhuǎn)減振器主要由彈性元件 (減振彈簧或膠 )和阻尼元件 (阻尼片 )等組成 .其主要作用是 [17]： 低發(fā) 動(dòng)機(jī)曲軸與傳動(dòng)系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度， 諧 調(diào) 傳 動(dòng) 系扭振固有頻率。 本系統(tǒng)所用離合器要求比汽車用離合器低，扭轉(zhuǎn)減振器并是必須安裝。其設(shè)計(jì)參數(shù)還包括極限轉(zhuǎn)矩 jT 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 nT 和極限轉(zhuǎn)角 j? 等。 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 ?T MTT e )~( m a x ??? （ ） 極限 轉(zhuǎn)角 j? 02arc sin2 Rlj ??? （ ） 減振彈簧總壓力 totalF 3 20 )~(MMRTF jtot a l?????? （ ） 式中 l? — 減振彈簧的工作變形量。 離合器操縱機(jī)構(gòu)的主要計(jì)算如下； 液壓式操縱機(jī)構(gòu)示意，如圖 。 )( )( MdDPF ? totali — 操縱機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比， totali =1122cbcb ； ?— 機(jī)械效率，液壓式： ?=80%～ 90%； sF — 克服回位彈簧 1的拉力所需的操縱力。從動(dòng)盤對(duì)離合器工作性能影響很大。 “ T” 形槽還可以減少由于摩擦發(fā)熱而引起的從動(dòng)片翹曲變形。采用 45 鋼。 波形片采用 1mm 。 離合器蓋采用 08F 鋼板。 分離杠桿由鋼板沖壓而成。它的作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn)起步 。實(shí)現(xiàn)了不增加駕駛?cè)藛T的操作項(xiàng)目，不改變?cè)瓉淼牟僮髁?xí)慣和原車輛的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)合理地配合發(fā)動(dòng)機(jī)工作，能夠根據(jù)實(shí)際情況適時(shí)控制能量回收與釋放的轉(zhuǎn)換，適度控制能量回收與釋放的強(qiáng)度。 計(jì)算結(jié)果表明 ： 所選蓄能器的壓力及公稱容積均符合系統(tǒng)的要求； 選用的斜軸式柱塞馬達(dá)減小柱塞和缸體上的側(cè)向力，摩擦損失小，有更大的排量，選擇的結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)要求的功能，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到