【正文】 分析了新型電控液驅(qū)汽車的驅(qū)動方案，通過增加變速器改善了起動轉(zhuǎn)矩不足的問題。為達(dá)到所要求的減速度，變量馬達(dá)所需提供的轉(zhuǎn)矩。等到蓄能器的壓力到達(dá) 20Mpa 時，通過控制發(fā)動機(jī)的油門和變量泵的排量使發(fā)動機(jī)工作在最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)。對于城市客車，采用四工況循環(huán)試驗(yàn)方法進(jìn)行計(jì)算分析。 以下給出了兩種解決方案。 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。由 ： mfgmuACr iTmaVmpT Dmtmm????????????? 202m a xm a x 和??? （ ） 可知，當(dāng)蓄能器的初始壓力低于 時，制動過程中客車所擁有的動能通過 變量馬達(dá)給蓄能器充壓。 在仿真過程中，對于變量馬達(dá)和液壓泵給定了一個簡單的控制模式。 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。由上述動作可知工作行程為 200mm。吸油管應(yīng)插入液壓油面以下，防止吸油時卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動油面，致使油中混入氣泡。本設(shè)計(jì)中用的是槽鋼加工的。 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，氣體壓縮為等溫過程，放油時氣體 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 ，并對回油進(jìn)行冷卻，分離出所含的雜質(zhì)和氣泡。 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。此時的 變量馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速只有 100r/min左右。 發(fā)動機(jī) 液壓泵 25 單向閥 濾清器 8 溢流閥 蓄能器 液壓單向閥 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。實(shí)現(xiàn)車輛底盤的整體控制也較為復(fù)雜。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第 3 章 電控液驅(qū)汽車制動能量回收系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 主方案的選擇 新型電控液驅(qū)汽車的驅(qū)動和制動可以采 用多種方案來實(shí)現(xiàn)。此外，目前已在一些車型中得到應(yīng)用的電控液驅(qū)冷卻風(fēng)扇等也可實(shí)現(xiàn)一體化的設(shè)計(jì)與控制。但是在車輛從 100km/h 加速到最高車速時， Insingt 混合動力汽車的性能顯然比電控液驅(qū)汽車的性能要好一些。 假設(shè)車輛在水平的路面上按 NEDC 工況的要求行駛，直至行駛 100公里。在保證性能的前提下，盡可能減小質(zhì)量和體積。因此發(fā)展節(jié)能、環(huán)保、安全型汽車是汽車行業(yè)的主要研究方向。最近幾年加拿大、日本一些學(xué)者仍在繼 續(xù)進(jìn)行此方面的研究，并將成果申請了專利。 與二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)節(jié)能原理相似的是混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。同時， 也為今后電控液驅(qū)汽車的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。壓力油黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 的作用下 二次元件（變量馬達(dá)） 8 通過減速器 9 驅(qū)動車輛的驅(qū)動輪 10，實(shí) 現(xiàn)車輛的加速和勻速行駛。當(dāng)蓄能器 的眼里達(dá)到最大值時，發(fā)動機(jī)處于怠速狀態(tài)，車輛行駛所需的能量完全由蓄能器提供。車輛的最大爬坡度與爬坡時蓄能器的壓力有關(guān)。二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過控制馬達(dá)排量的方向來控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)向 ,通過改變馬達(dá) 的排量來改變輸出轉(zhuǎn)矩的大小，從而得到所需的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速。其基本方案見圖 3. 1。而在緊急制動時，責(zé)由前輪的常黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 規(guī)制動裝置和后輪的兩個變量馬達(dá)同時來完成 。 表 新型電控液驅(qū)客車主要參數(shù) 本章小結(jié) 通過對三種方案的分析，通過對經(jīng)濟(jì)性，動力性等方面。最高轉(zhuǎn)速在 2700r/min 左右。 管件的選擇 由于液壓系統(tǒng)工作在高壓狀態(tài)下，因此選用耐高壓鋼管作為液壓系統(tǒng)的管道。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不應(yīng)超過液壓油箱高度的 80%。有時隔板可以設(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配上適當(dāng)面積的濾網(wǎng)，對油液進(jìn)行粗濾。 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。 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。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。而且可以保證客車的最高車速不下降。此后客車所具有的能量將無法進(jìn)行回收。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。而在客車高速行駛時則釆用較小的傳動比，保證客車的最髙車速不降低。 在 分折汽車的經(jīng)濟(jì)性的同時，也可以分析變量馬達(dá)、變量泵 、蓄能器及 發(fā)動機(jī)等的主要參數(shù)隨時間的變化關(guān)系。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)。從仿真的曲線圖中可以看出，在一個四工況循環(huán)中發(fā)動機(jī)也工作了一次。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。符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。蓄能器的體積變化量，此時的壓力和體積可以分別由 上式 求得。 同樣，客車的燃油經(jīng)濟(jì)性和客車行駛過程中對變量泵、變量馬達(dá)和發(fā)動機(jī)所釆用的控制策略有關(guān)。當(dāng)客車在高速行駛時采用較小的傳動比。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力性需要馬達(dá)的排量很大。如圖 52中，蓄能器的初始壓力為 20Mpa,可以全部回收客車在制動時所具有的所有動能。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。 可以求得 客車行駛過程中所需克服的滾動阻力和空氣阻力矩。 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。 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。 6. 回油集管的考慮：單獨(dú)設(shè)置回油管當(dāng)然是理想的，但不得已時則應(yīng)使用回油集管。本設(shè)計(jì)中取油箱的壁厚為 6mm。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。 液壓油的選擇 汽車的工作環(huán)境惡劣 變化很大。 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。其總體方案 見圖 。 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。 有極大的優(yōu)勢和潛力。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)。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。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 。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。 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(diǎn)， 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(yùn)用的潛力 。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(diǎn)，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(yùn)用的潛力。 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(shí)現(xiàn)商品化，使電控液驅(qū)汽車真正進(jìn)入百姓生活。 設(shè)計(jì)一種新型電控液驅(qū)汽車液壓系統(tǒng)。其主要技術(shù)參數(shù)見表 。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。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。這些特點(diǎn)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。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)動轉(zhuǎn)矩 最大 。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。綜合考慮客車的工作條件，系統(tǒng)工作壓力初選為 。 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 。從能量回收和液壓系統(tǒng)對外界突發(fā)工況的適應(yīng)能力來講， 蓄能器的容積應(yīng)盡可能的大。設(shè)計(jì)油箱時應(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。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。液面指示器一般選用帶有溫度計(jì)的液面指示器。10/ ??D 由： ? ?? ? ???????? ???? PyPyD ??? = ????????? ??? ?? () （ 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)。 由：mNuACfgmrT Dn e e d/ 2 2503 9 4 2 2 0 05 0 22??????? ????????????? ??????? () 式中 ： )/ mNT n e e d 力矩（服的滾動阻力和空氣阻客車行駛過程中所需克? 。 變量馬達(dá)所能提供的最大制動轉(zhuǎn)矩： 由： mNVpTmtmmm / 1 52 m a xm a x ?????? ??? ???? （ ） 制動減速度： 20/1 2 2 0 0 2 2 0 02 5 0 03 9 4 5 0 1 52smmfgmuACrITaDm?????????????????由： （ ） 變量馬達(dá)的轉(zhuǎn)速可由（ 59）式求得。在制動時，一般蓄能器的初始 壓 力低的，能量回收率高 壓力低的，能量回收率高。由于客車的總質(zhì)量較大為 12200kg。選擇了在主減速器前加一個二級變速器，通過變量馬達(dá)來調(diào)節(jié)變速器自動換擋。讓客車按四工況重復(fù)循環(huán)行駛，直至行駛 100 公里，把各個四工況的燃油消耗量相加，便可以得到四工況的百公里燃油消耗量。同樣由發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速可以從發(fā)動機(jī)的萬有特性圖中插值出相應(yīng)的燃油消耗率。百公里節(jié)省油量為 4L。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 參考文獻(xiàn) [1]工程機(jī)械液壓與液力傳動 . [J]吉林工業(yè)大學(xué)等校編寫 .機(jī)械工業(yè)出版社 . [2]孫永忠 .聯(lián)體泵馬達(dá)系統(tǒng)特性計(jì)算機(jī)仿真 . [J]北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文， 1997. 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