【正文】 ?? ??? ?? () （ 2）活塞桿強(qiáng)度校核 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 由： ? ? ????? 22544 ?? Fd25 () 根據(jù)以上計(jì)算得出，所設(shè)計(jì)的液壓缸符合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。 ? ? mmPyDt 2 ???? ?無孔時(shí)： () ? ?? ? ? ? mmdD DPDt y 02 22 ??? ????? ?有孔時(shí)： () 可分別取 14mm 和 23mm 最小導(dǎo)向長度的確定 mmDLH 33250201 6 0220 ?????應(yīng)滿足： () 活塞桿寬度為 B，一般取 B=（ ） D缸蓋滑支撐面長度 1L 。液面指示器一般選用帶有溫度計(jì)的液面指示器。泄漏油管以單獨(dú)配管為最好，盡量避免與回油管集流配管的方法。本設(shè)計(jì)的管口與箱底的距離為 160mm，切口與箱壁的距離為 250mm。頂板上的元件和部件的安裝面應(yīng)該經(jīng)過機(jī)械加工，以保證安裝精度，同時(shí)為了減少機(jī)加工工作量，安裝面應(yīng)該用形狀和尺寸適當(dāng)?shù)暮皲摪搴附印ＴO(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)考慮的幾點(diǎn)要求： 1. 壁板：壁板厚度一般是 3~4mm；容量大的油箱一般取 4~6mm。液壓油箱的有效容量 V 可概略地確定為： vVQ?? 3m () 表 41 液壓油箱壓力范圍表 系 統(tǒng)類型 低壓系統(tǒng)（ MPa? ） 中壓系統(tǒng)（ MPa? ） 中高壓或大功率系統(tǒng)（ MPa? ） ? 2~4 5~7 6~12 根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，選擇的 Mpap ? ，所以此系統(tǒng)屬于中高壓系統(tǒng)( )p MPa? ，所以?。? (6 ~ 12) vVQ? () 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 式中 ： V －液壓油箱有效容量； vQ －液壓泵額定流量。從能量回收和液壓系統(tǒng)對(duì)外界突發(fā)工況的適應(yīng)能力來講， 蓄能器的容積應(yīng)盡可能的大。 考慮液壓油的物理化學(xué)指標(biāo)，對(duì)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。 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 。 其最高轉(zhuǎn)速為 2100r/min。綜合考慮客車的工作條件，系統(tǒng)工作壓力初選為 。對(duì)于電控液驅(qū)汽車來說， 發(fā)動(dòng)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(dòng)力性的前提下，可 以減小發(fā)動(dòng)機(jī)的排量。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。其基本技術(shù)方案見下圖。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(dòng)轉(zhuǎn)矩 最大 。可以根據(jù)不同的需要來選擇其中的一種方案。這些特點(diǎn)都表明了二次調(diào)節(jié)靜液儲(chǔ)能傳動(dòng)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。 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。車輛行駛的速度等于或大于 44km/h 時(shí)，正好是變量馬達(dá)所能提供的功率等 于或大于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。這樣使得相同功率的發(fā)動(dòng)機(jī)所達(dá)到的車輛的最髙車速是不一樣的。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(shí)所能回收的總能量的比值。車輛釆用的是變量泵。其主要技術(shù)參數(shù)見表 。其液壓系統(tǒng)的基本方案見圖 。 設(shè)計(jì)一種新型電控液驅(qū)汽車液壓系統(tǒng)。本課題綜合考慮了上述多種因素設(shè)計(jì)了新型電控液驅(qū)汽車。 而對(duì)于二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)，隨著液壓元件性能的提高和價(jià)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(shí)現(xiàn)商品化，使電控液驅(qū)汽車真正進(jìn)入百姓生活。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)主要是對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析和計(jì)算機(jī)仿真方面的研究。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 1 章 緒 論 課題研究現(xiàn)狀 液壓傳動(dòng)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(jí)調(diào)速等特點(diǎn)，使得液壓傳動(dòng)具有在汽車、工程機(jī)械、拖拉機(jī)及軍事車輛等中運(yùn)用的潛力。 上海交通大學(xué)對(duì)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(yàn)研究。 研究的目的和意義 壓傳動(dòng)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(jí)調(diào)速等特點(diǎn)， 使得液壓傳動(dòng)具有在汽車、工程機(jī)械、拖拉機(jī)及軍事車輛等中運(yùn)用的潛力 。它能很好滿足汽車節(jié)能、環(huán)保、安全等方面的要求。能夠相助提高車輛經(jīng)濟(jì)性，排放性和主動(dòng)安全性等多方面的性能。 電控單元 發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī) 2 間歇工作 于最佳經(jīng) 性區(qū)域， 發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)液壓泵。其中旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)是指由混合動(dòng)力汽車改為電控液驅(qū)汽車后的數(shù)值 。發(fā)動(dòng)機(jī)所釆用的控制策略：發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)工作在燃油消耗率最低的區(qū)域，也即發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)。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(dòng)能的總和。 Insingt 混合動(dòng)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。這時(shí)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(dòng)機(jī)的最大功率有關(guān)。二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： 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(jí)調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)傳動(dòng)系的無級(jí)變速， 可使發(fā)動(dòng)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(jì) 11 揮其功率，從而大大改善車輛的動(dòng)力性，起步平穩(wěn)，操縱方便。 有極大的優(yōu)勢和潛力。下面給出三種主要的實(shí)現(xiàn)方案。 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。 電控單元 發(fā)動(dòng)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(dòng)由這兩個(gè)變量馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)。其總體方案 見圖 。這里發(fā)動(dòng)機(jī)由原來的直列六缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以CA6110/125Z 改為四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以 CA4DF214。 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(dòng)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。 液壓泵的選擇及零部件的設(shè)計(jì) 液壓泵的選擇 發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速： 由： m i n/ a x m a x0 rruiNe ??????? () 發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩： 由： rmlpTVp pe / 7 022 m a x ????? ??? ??? () 求得液壓泵理論排量。 液壓油的選擇 汽車的工作環(huán)境惡劣 變化很大。 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)。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。 參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》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。本設(shè)計(jì)中取油箱的壁厚為 6mm。 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(jì) 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。 6. 回油集管的考慮：單獨(dú)設(shè)置回油管當(dāng)然是理想的，但不得已時(shí)則應(yīng)使用回油集管。 9. 過濾網(wǎng)的配置：過濾網(wǎng)可以設(shè)計(jì)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。 油箱頂板需要裝設(shè)空氣濾清器，對(duì)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。根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定。 液壓閥的選擇 本液壓系統(tǒng)中采用了多種液壓閥以實(shí)現(xiàn)不同的功能。盡量的減小元件體積。 可以求得 客車行駛過程中所需克服的滾動(dòng)阻力和空氣阻力矩。等到蓄能器的壓力達(dá) 到 時(shí)，再讓馬達(dá)的流量等于泵的最大流量。蓄能器的體積變化量： 由： LVnv tmm 0 0 0 0 9 8601 0 0 0 ????? ???? ? （ ） 而蓄能器的壓力由 上 式求得。當(dāng)蓄能器的壓力達(dá)到最大時(shí)，變量馬達(dá)所提供的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也達(dá)到最大， 因此制動(dòng)減速度也達(dá)到最大。如圖 52中，蓄能器的初始?jí)毫?20Mpa,可以全部回收客車在制動(dòng)時(shí)所具有的所有動(dòng)能。蓄能器的壓力越大，最大爬坡度越大。若只在原客車的主減速器前裝一變量馬達(dá)，則為了不降低原客車的動(dòng)力性需要馬達(dá)的排量很大。另一種方案是在主減速器前裝入一 個(gè)兩級(jí)的變速器。當(dāng)客車在高速行駛時(shí)采用較小的傳動(dòng)比。讓客車按四工況重復(fù)循環(huán)行駛，直至行駛100 公里 把各個(gè)四工況的燃油消耗量相加，便可以得到整個(gè)四工況循環(huán)的百公里燃油消耗量。 同樣，客車的燃油經(jīng)濟(jì)性和客車行駛過程中對(duì)變量泵、變量馬達(dá)和發(fā)動(dòng)機(jī)所釆用的控制策略有關(guān)。這時(shí)不再對(duì)蓄能器充壓，即蓄能器的壓力保持不 變。蓄能器的體積變化量，此時(shí)的壓力和體積可以分別由 上式 求得。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速與時(shí)間的關(guān)系圖 ， 正是體現(xiàn)了這一點(diǎn)。符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。隨著對(duì)客車節(jié)能環(huán)保性能的重視與要求的日益提高，具有良好節(jié)能環(huán)保性能的新型電控液驅(qū)汽車顯然具有很大的市場需求與良好的發(fā)展前景。新型電控液驅(qū)汽車與其相比較，在節(jié)能機(jī)理上有相似之處，在性能、主要元器件的技術(shù)成熟程度以及制造成本等方面均有著較強(qiáng)的競爭力，值得深入的研究。以城市客車的底盤為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，給出了其液壓系統(tǒng)和主要部件的選擇和設(shè)計(jì)方法。從仿真的曲線圖中可以看出，在一個(gè)四工況循環(huán)中發(fā)動(dòng)機(jī)也工作了一次。 在 t時(shí)刻，單位時(shí)間的燃油消耗量： 由： rbPQ eet ??? （ ） 客車行駛速度每增加 ： 由： at ??? （ ） 在 t? 時(shí)間內(nèi)汽車所需燃油量 ： 由： ? ? ttQttt ???? ??? 21 （ ） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 式中 ttQ?? 在時(shí)刻 tt ?? ，單位時(shí)間的燃油消耗量。同樣從下面的仿真結(jié)果分析可以看出，這種情況也沒有 出現(xiàn)。 在釆用變量泵的 客車的燃油經(jīng)濟(jì)性仿真分析的過程中，同樣給定了一個(gè)簡單的控制模式。 在 分折汽車的經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，也可以分析變量馬達(dá)、變量泵 、蓄能器及 發(fā)動(dòng)機(jī)等的主要參數(shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系。保證客車的車速不降低。而在客車高速行駛時(shí)則釆用較小的傳動(dòng)比，保證客車的最髙車速不降低。并且變量馬達(dá)的排量增大導(dǎo)致其最高轉(zhuǎn)速降低，使得客車的最高車速降低。當(dāng)然，可以通過增大變量馬達(dá)的最大排量來提高最大爬坡度的數(shù)值。只能回收部分動(dòng)能。此后客車所具有的能量將無法進(jìn)行回收。 圖 51 是客車制動(dòng)過程中，客車制動(dòng)減速度、行駛速度和 行駛距離、蓄能器壓力黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 和制動(dòng)時(shí)間的關(guān)系圖。而且可以保證客車的最高車速不下降。在增加了 dt 時(shí)間后，客車的速度有下式求得。如圖 51，由圖可知車輛的行駛阻力隨車速和坡度的升高而增大。在選擇液壓閥時(shí)要考慮：液壓閥的允許通過的最大流量要大于或等于系統(tǒng)所要求的最大流量 。 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部的長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。 油箱內(nèi)部應(yīng)刷淺色的耐油油漆。 10. 濾油器： 濾油器的作用及過濾精度 液壓系統(tǒng)中的液壓油經(jīng)?；煊须s質(zhì)，如空氣中的塵埃、氧化皮、鐵屑、金屬粉末。 7. 吸油管： 吸油管前一般應(yīng)該設(shè)置濾油器，其精度為 100~200 目的網(wǎng)式或線式隙式濾油器。有時(shí)隔板可以設(shè)計(jì)成高出液壓油面，使液壓油從隔板側(cè)面流過；在中部開有較大的窗口并