【正文】 工程學院本科生畢業(yè)設計 29 第 5 章 傳動裝置 設計 本章主要介紹液壓驅(qū)動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)部分，主要元件是離合器。 過濾器的主要性能參數(shù)包括： 過濾精度 ：指 油液通過過濾器時，能夠穿過濾芯的球形污染物的最大直徑。 在本液壓系統(tǒng)中，液壓泵 /馬達的蓄能與能量釋放功能轉(zhuǎn)換必須由電磁閥及相應的輔助裝置實現(xiàn) ，本系統(tǒng)采用 2WB 系列 電磁閥，該閥 體積緊湊，可簡便閥體的拆裝 , 電器接線空間大，安裝配線容易，由于閥體流道采用特殊結(jié)構(gòu)設計，因而內(nèi)部阻抗小，可減少內(nèi)部壓力損失，使能源效率提高，并且符合節(jié)省能源的潮流。 變量泵 /馬達作為節(jié)能驅(qū)動系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換元件，其工作效率、質(zhì)量 好 壞對整個系統(tǒng)的性能有至關(guān)重要的影響。所以以 5 2/sm 作為公交汽車的平均減速度是偏安全的。 假設汽車傳動系效率 j? 和液壓系統(tǒng)效率 y? 均為最大，為 1。根據(jù)在本設計中其應具有較強的能量儲存與釋放功能，以及反應靈敏，工 作平穩(wěn)可靠使用方便，壽命長等要求。系統(tǒng)工作壓力低，勢必加大液壓元件的結(jié)構(gòu)尺寸，而樣機布置空間不允許，同時，從材料消耗角度也不經(jīng)濟 ； 反之，壓力選得太高，對液壓元件密封、制造精度要求就高，必然提高裝置成本。同時，由于 介質(zhì)的能耗導致的溫升的熱能部分，即內(nèi)能部分，考慮到蓄能器與整黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 20 個液壓系統(tǒng)相通，且熱能又在通過傳導、對流、輻射的形式散失，因而介質(zhì)的能耗導致的液體溫升總體不大，故也可在計算蓄能器的儲能量時不以考慮 [6]。 由于液體的可壓縮性較差，即液體體積變化受壓力影響很小，在主要靠壓力能儲能，即壓力能為主要儲能方式 下可以忽略不計。其儲存的液壓能應與汽車損失的動能相等。膠囊式蓄能器是利用氣體（氮氣）的可壓縮性來蓄積液體的原理（即采用氮氣作為壓縮介質(zhì)）而工作的。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 15 1控制器 2發(fā)動機 3離合器 4液壓泵 5液壓蓄能器 6二次元件 7后橋 8驅(qū)動輪 圖 采用二次調(diào)節(jié)靜液傳動技術(shù)的城市公交車輛傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 本 章小結(jié) 本章首先從整體上對液壓節(jié)能驅(qū)動系統(tǒng) 作了介紹，明確了系統(tǒng)方案及組成， 并 對各個元件的作用進行了說明。發(fā)動機接替變量泵 /馬達為汽車提供能源，驅(qū)動汽車前進。系統(tǒng)壓力的最大值可通過安全閥控制。在這個過程當中，發(fā)動機同時運作，汽車此時有兩個動力源，使得汽車能在更短的時間內(nèi)加速并減少發(fā)動機耗油量。蓄能器通過氣囊將氣 體與液體分開。 回收的能量以液壓能 的 形式存貯于蓄能器 5 中，在能量釋放過程中，貯存的液壓能由馬達經(jīng)分動器接口傳動軸協(xié)同發(fā)動機驅(qū)動底盤工作。液壓馬達將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能，即將輸入的液壓能轉(zhuǎn)換為機械能，以轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的形式輸送到執(zhí)行機構(gòu)做功。 另外簡單的介紹了二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)以便于更好的理解節(jié)能驅(qū)動系統(tǒng)。 測定結(jié)果分析 由于汽車運動具有隨機性，因此采用統(tǒng)計學原理進行分析，把單位時間內(nèi)速度變化絕對值小于士 2/sm 的運行工況 (即有效載荷是 脫擋滑行減速度值。 工況分析 液壓系統(tǒng)的工況分析就是分析設備在工作過程中，其執(zhí)行元件的負載和運動之間的變化規(guī)律。只有在明確系統(tǒng)的工作情況后才能進行具體的改造和設計。 產(chǎn)品特點和優(yōu)勢：減少 30%（最高可達 42%）的燃油消耗；減少 50%的尾氣排放；減少 80%的制動維修費用；減少 50%的發(fā)動機磨損；增加 50%的制動力；增加 40%的加速力；減少 50%的運行費用；價格便宜，整車成本增加不超過 30%；維修保養(yǎng)操作簡便，一般車輛維修廠均可對該產(chǎn)品進行維修保養(yǎng) 技術(shù)創(chuàng)新性：液壓裝置上，采用新的液壓網(wǎng)絡節(jié)能理論新的節(jié)能控制策略該總成采用國際標準工業(yè)通訊 CAN 總線進行計算機智能控制。這一工況不僅使機械能量被浪費掉，制動系統(tǒng)磨損，而且，發(fā)動機處于強推怠速工況，燃燒及排放惡化。該汽車具有電機能量回收制動系統(tǒng)和機械制動系統(tǒng)，一次 “ 能量補給 ” 能續(xù)駛 250 公里，適合于各種路況，具有零排黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 放、低噪音、運行平穩(wěn)、出力大、自動調(diào)速、快響應等明顯特點。以運行的車輛整體為研究對像，通過回收被損失的機械能予以再利用的義合驅(qū)動途徑改善車輛燃料經(jīng)濟性、動力性、環(huán)保性的研究尚不多見。美國 PNGV(美國政府和汽車工業(yè)界的合作契約的簡稱 )計劃十年內(nèi)開發(fā)出三倍與目前燃料效率的汽車，其研究主要從三個方面著手，一是提高燃料轉(zhuǎn)換成機械能的效率，二是降低車重減少汽車對能量的要求，三是實現(xiàn)再生制動，將減速及制動過程損耗的能量回收利用。試驗結(jié)果表明，靜液壓飛輪復合驅(qū)動可使每循環(huán) (加、減速循環(huán) )平均油耗降低約 30。但通過汽車技術(shù)創(chuàng)新來實現(xiàn)環(huán)保的思路只有三條：一是在傳統(tǒng)汽車的基礎(chǔ)上進行技術(shù)改造；黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 二是開發(fā)全新的汽車，利用新能源；三是安裝凈化裝置。 另外，在當代的城市中，由于汽車剎車、啟動頻繁，經(jīng)常鳴笛，從而為都市的生活造成了很大的噪音。 在我國，據(jù)國家環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)對全國 1999 年各大中 城市環(huán)境污染所做的報告顯示 ： 在被調(diào)查的 338 個城市中，只有 %的城市的空氣狀況滿足國家空氣質(zhì)量二級標準，另外 %的城市超過國家空氣質(zhì)量二級標準。 能源問題 近年來，能源問題的陰影己籠罩著全世界，能源問題已成為世界各個國家共同關(guān)注的焦點問題。 全套圖紙，加 153893706 汽車 工業(yè)發(fā)展所 面臨的問題 汽車是重要的交通工具，是科學技術(shù)發(fā)展水平的標志。本章主要介紹了汽車面臨的問題及解決辦法，并介紹了新型節(jié)能汽車的國內(nèi)外發(fā)展情況。而大量能量的損失會導致一系列問題 [1]?？墒?，隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，大量人為排放的廢水廢氣、噪音、無節(jié)制地取用地下水、沒有計劃的開發(fā)資源已嚴重破壞了自然界的生態(tài)平衡，酸雨、洪澇、干旱、各種罕見疾病等如洪水猛獸般不斷出現(xiàn)，對人們的日常生活帶來嚴重的影響，環(huán)境保護成為社會日益關(guān)注的問題。汽車排房物中有大量的有害物質(zhì)，包括碳氧化合物，氮氧化合物和黑煙等等 [2]。 總體發(fā)展思路 實施汽車排放清潔的方式很多，比如提高油的品質(zhì)、在燃油中加入添加劑。概括起來有靜液壓傳動的飛輪蓄能的電力復合驅(qū)動和特殊異步電機控制蓄電池組蓄能的電力復合驅(qū)動兩種型式。復合驅(qū)動是今后汽車節(jié)約傳動的一種發(fā)展趨勢。但多局限于內(nèi)燃機的個別系統(tǒng)。傳動系統(tǒng)取消了離合器，專門設計制作了傳動箱，無須手動變速，操作方便。 車輛在減速、制動工況，實質(zhì)上是將其在上一工況行駛中具有的機械能借助空氣阻力、道路阻力、制動器以及發(fā)動機制動予以吸收。 液壓節(jié)能驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展前景 液壓混合動力技術(shù)是指在不改變傳統(tǒng)客車底盤結(jié)構(gòu)和發(fā)動機的前提下，通過在底盤上加裝一套液壓再生驅(qū)動總成，使大部分通常被浪費掉的制動能量有效回收儲存、并利用在車輛起動和加速上，從而達到節(jié)約燃油、降低排放、減少發(fā)動機和制動器磨黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 損的作用。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 第 2 章 車輛 液壓節(jié)能驅(qū)動系統(tǒng)工況分析 液壓系統(tǒng)的設計有著明確的規(guī)范和要求，而對整個系統(tǒng)所進行的工 況分析是必不可少的。 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)濟性，耗能方面的要求。 因為加減速頻繁，所以大量的能量在制動時被浪費，同時也加 速了機器零件的磨損，增加了廢氣的排放量。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 第 3 章 車輛 液壓節(jié)能驅(qū)動系統(tǒng) 方案 設計 本章主要介紹液壓節(jié)能驅(qū)動系統(tǒng)的工作原理，對各個部分進行了簡要的說明并明確其在系統(tǒng)中的功能。液壓泵將機械能轉(zhuǎn)換為液 壓 能，即由原動機驅(qū)動，把輸入的機 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。液壓泵 /馬達的蓄能能量釋放功能轉(zhuǎn)換山電磁閥 4 及其相應的輔助裝置實現(xiàn)，并受單片機控制，單片機接受發(fā)動機轉(zhuǎn)速、泵 /馬達轉(zhuǎn)速、系統(tǒng)壓力、車輛運行狀況及駕駛員操作意圖等相關(guān)傳感信號，綜合處理后對節(jié)能系統(tǒng)進行控制。同時，泵 /馬達產(chǎn)生扭矩進行制動。 當汽車開始啟動加速時，高壓液體經(jīng)過開關(guān)閥驅(qū)動變量泵 /馬達，該元件作為馬達再推動驅(qū)動軸，使汽車啟動加速。給蓄能器提供液壓能，這樣就把汽車制動時的動能轉(zhuǎn)換成液壓能儲存起來。當壓力低于設定值時，壓力 傳感 器發(fā)出信 號控制節(jié)能驅(qū)動系統(tǒng)的離合器與汽車傳動系脫開。當車輛在制動過程中，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，由動能轉(zhuǎn)化輸出的壓力能送入液壓蓄能器 5，將車輛的動能以壓力能的形式存此在液壓蓄能器中：在啟動和加速過 程 中，二次元件處于液 壓 馬達工況，液壓 蓄 能器中的壓力能又通過工作于液壓馬達工況的二次元件轉(zhuǎn)變?yōu)槠嚨膭幽?[4]。 油液實際是不可壓縮的，因此不能蓄積壓力能。 而在液壓系統(tǒng)中，蓄能器為儲能裝置。工程上認為，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 。由于蓄能器充、放油完成后，即系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時，殼體內(nèi)液體處于靜止非流動狀態(tài)，故液體速度為零。系統(tǒng)工作壓力可根據(jù)扭矩選擇，但應 有一定范圍。作為動力源的蓄能器，為使其在有效工作容積過程中液壓機構(gòu)的壓力相對穩(wěn)定些，一般推薦 21 )~( pp ? （ ） 蓄能器作為液壓能儲存和釋放的裝置。 公交車 輛 最大質(zhì)量為 12t 。但通過對公交汽車的測定，公交汽車的速度一般保黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 25 持在 20 km/h ～ 40 km/h 之間。 將各項值代入式 ()可得： 3/50m a x ??t s （ ） 因此，由式（ ）與（ ）可得理論公率為： )()(21 20212021m a xvvmvvmtWp ?????? （ ） 式中各項含義見式 ()、 ()。這樣 通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動 [9]。因此過濾器對液壓系統(tǒng)來說是不可缺少的重要輔件。對各元件進行了校核，為系統(tǒng)選定了各元件的 型號，完成了系統(tǒng)關(guān)鍵部分的設計。如圖 。它與汽車傳動系所用離合器有相似之處，它應滿足下列基本要求 : 離、合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動作準確可靠。 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離合器。而且液壓式離合器可以無沖擊，平穩(wěn)的起動與換向。對于濕式摩擦片摩擦系數(shù)值的波動不應超過士 20% ； 有足夠的強度和良好的耐磨性 ； 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 ； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 31 工藝性好，摩擦時無噪音、無振動、無異味、無污染，成本低 [13]。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算。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 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。 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 ???? （ ） 為反應離合器傳遞轉(zhuǎn)矩并保護過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩 小于 許用值，即 ： 00224 []()cccTTTZ D d???? （ ） 查機械設計手冊可得 0[]cT =40 2/mmmN? 。 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。 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。 )( )( MdDPF ? totali — 操縱機構(gòu)總傳動比， totali =1122cbcb ； ?— 機械效率，液壓式： ?=80%～ 90%； sF — 克服回位彈簧 1的拉力所需的操縱力。 “ T” 形槽還可以減少由于摩擦發(fā)熱而引起的從動片翹曲變形。 波形片采用 1mm 。 分離杠桿由鋼板沖壓而成。實現(xiàn)了不增加駕駛?cè)藛T的操作項目，不改變原來的操作習慣和原車輛的運動規(guī)律，同時合理地配合發(fā)動機工作，能夠根據(jù)實際情況適時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