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SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名姜保罗院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程B07-10班指导教师姓名纪峻岭职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称黄海客车制动能量回收系统设计一、设计（论文）目的、意义汽车在制动时，其动能通过制动器的摩擦片和制动鼓的摩擦作用产生热能而被浪费掉，不能加以利用，本课题综合考虑了上述多种因素设计了新型电控液驱汽车。它能很好满足汽车的节能环保等方面的要求。通过电控液驱客车的设计研究，可以掌握电控液驱汽车的关键技术。促进定压网络液压马达控制系统。理论的发展，并使二次调节系统尽快应用于车辆中。同时，也为今后电控液驱汽车的研究打下坚实基础。新型电控液驱汽车降低燃油消耗量和减少有害排放效果是很明显的。这对于我国石化燃料不足，其他代替品尚未开发利用的现状以及环节城市空气污染状况来说有深远意义。新型电控液驱客车能够显著提高车辆经济性，排放性，和主动安全性等多方面性能，是对常规契合就较大变革的，机电液一体化的高新技术产品。随着对车辆节能环保性能的重视与要求日益提高，具有良好节能环保性能的新型电控液驱客车显然具有很大市场需求与发展前景。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）1.设计内容:设计一种新型电控液驱汽车液压系统。能够提高车辆的经济性，排放性。确定液压系统总成，进行各个相关零部件的设计与计算。2.拟解决的主要问题：(1)电控液驱客车底盘布置方案设计，分析与优化。(2)液压系统的设计与相关部件的设计和计算(3)重点是液压元件的设计与计算。在保证性能的前提下，尽可能减小质量和体积。(4)对新型电控液压汽车的动力性进行仿真分析三、设计（论文）完成后应提交的成果：1、设计说明部分： （1）毕业设计计算说明书（15000字）2、设计图纸：图纸（折合零号图至少三张）四、进度安排（1）资料收集、调研，完成开题报告 第12周 （2月28日3月15日）（2）熟悉掌握新型电控液驱汽车特点 第 3 周 （3月16日3月24日）（3）能量回收系统方案设计 第45周 （3月25日4月 7 日）（4）设计参数的选择、设计、计算 第610周（ 4月8日5月12日 ）（5）设计说明书定稿，完成图纸绘制 第1114周（5月13日6月16日）（6）设计审核、修改 第1516周（ 6月17日7月1日 ）（7）准备答辩 第 17 周（ 7月27月3日 ）五、主要参考资料1 工程机械液压与液力传动。吉林工业大学等校编写.机械工业出版社2 孙永忠.联体泵马达系统特性计算机仿真。北京理工大学硕士学位论文 19973 张利平.液压控制系统及设计。化学工业出版社20074常思勤，易纲.一种新型电控叶浅予车辆的性能仿真与分析.南京理工大学学报 20045胡寿松.自动控制原理【M】 科学出版社 20016韩文.新型电控液驱车关键技术研究【D】 南京理工大学2005 7胡纪滨.高效液压机械连续无级传动理论分析和试验研究 北京理工大学硕士论文 8雷天觉.新编液压工程手册(上)M.北京:北京理工大学出版社,1998 9 Krshna V Mohan，Oner Ariel，Song-Lin Yang，and John H JohnsonA ComputerSimulation of the turbocharged Vehicle Engine Cooling System SimulationSAE Paler97l 804，1997六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日SY-025-BY-10优秀毕业设计（论文）推荐表题 目黄海客车制动能量回收系统设计类别毕业设计学生姓名姜保罗院（系）、专业、班级汽车与交通工程学院车辆工程07-10班指导教师纪峻岭职 称副教授设计成果明细：答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）： 院、系公章： 年 月 日备 注： 注：“类别”栏填写毕业论文、毕业设计、其他黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪 论1.1课题研究现状液压传动由于其本身所具有的高功率重量比，体积小且能进行无级调速等特点，使得液压传动具有在汽车、工程机械、拖拉机及军事车辆等中运用的潜力。 在国外，70年代由于能源危机的出现,以节能为目的的研究工作相继开，通过对二次调节系统施以不同的控制策略，可使车辆的燃油经济性提高，节省燃油可达30%。瑞典对二次调节系统在牵引机车和叉车上的应用进行了理论研究，得出结论：在这两个领域，二次调节系统比飞轮储能复合传动系统更有效。美国烕斯康星大学也对蓄能器储能复合传动进行了研究，并于1985年在德国礼公司的公共汽车上得到实现。通过推算，得出结论：将公共汽车的传 动系统改成二次调节系统后，三年内车辆节省的开支就可以回收改装成本，而且 同时还有降低发动机废气排放的好处。最近几年加拿大、日本一些学者仍在继 续进行此方面的研究，并将成果申请了专利。 在国内，对该方面的硏究还不多，主要是哈尔滨工业大学和东北农业大学。 哈尔滨工业大学主要是对液压系统进行了理论分析和计算机仿真方面的研究。 上海交通大学对二次调节系统也进行了理论上的研究,但是尚无样车的试验研究。 东北农业大学提出了一种电控液压复合驱动系统，并对其进行了理论研究。 与二次调节系统节能原理相似的是混合动力驱动系统。目前，从事该方面研究的人也越来越多。具有代表性的是1997年丰田公司在车上使用的混合动力驱动系统则。该系统在减小排放，提髙燃油经济性方面是比较明显，目前已有数种车型投放市场井将得到更广泛的应用。但是,由于作为该系统的重要组成元件之一的蓄电池的造价较高，使用寿命也较低。 而对于二次调节系统，随着液压元件性能的提高和价格的降低，电子技术的飞越，将有越来越多的国内外学者从事该领域的研究，并在未来将电控液驱汽车 推向市场，实现商品化，使电控液驱汽车真正进入百姓生活。1.2 研究的目的和意义压传动由于其本身所具有的高功率重量比，体积小且能进行无级调速等特点，使得液压传动具有在汽车、工程机械、拖拉机及军事车辆等中运用的潜力。在国外，70年代由于能源危机的出现，以节能为目的的研究工作相继开，通过对二次调节系统施以不地球是人类生存和发展的家园，地球上的资源是有限的。自从1973年石油危机以来，人们倍加意识到能源的有限性。与此同时，地球环境也遭受多种产业及交通工具污染的威胁，汽车工业及汽车对环境的污染是其中的一个重要方面。 而交通事故造成很多人员的伤亡及巨大经济损失，已是社会的公害则。因此发展节能、环保、安全型汽车是汽车行业的主要研究方向。 汽车在制动时，其动能通过制动器的摩擦片和制动鼓的摩擦作用产生热能而 被浪费掉，不能加以利用。本课题综合考虑了上述多种因素设计了新型电控液驱汽车。它能很好满足汽车节能、环保、安全等方面的要求。通过电控液驱客车 的设计研究，可以掌握电控液驱汽车的关键技术，促进定压网络液压马达控制系 统（二次调节系统）理论的发展，并使二次调节系统尽快应用于车辆中。同时， 也为今后电控液驱汽车的研究打下坚实的基础。新型电控液驱汽车降低燃油消耗 量和减少有害排放的效果是很明显的。这对于当前我国石化燃料不足，其它代替 能源尚未完全幵发利用的现状以及缓解城市空气污染状况来说具有很深远的意义。 新型电控液驱汽车能够显著提高车辆经济性、排放性能和主动安全性等多方面的性能，是对常规汽车有较大变革的、机电液一体化的高新技术产品。随着对车辆节能环保性能的重视与要求的与日提高，具有良好节能环保性能的新型电控液驱客车。 设计一种新型电控液驱汽车液压系统。能够相助提高车辆经济性，排放性和主动安全性等多方面的性能。确定液压系统的总体组成，进行各个相关部件的设计与计算。1. 电控液驱客车底盘布置方案设计，分析与优化。2. 液压系统的设计与相关部件的设计与计算。3. 重点是液压元件的设计与计算。在保证性能的前提下，尽可能减小质量和体积。4. 对新型电控液驱汽车进行经济性和动力性分析第2章 新型电控液驱汽车工作原理及分析2.1新型电控液驱汽车的工作原理电控液驱汽车具有节能、环保、操纵方便等优点。其液压系统的基本方案见图2.1。1、电控单元2、发动机3、溢流阀4、单向阀5、液压泵6、开关阀7、 液压蓄能器8、二次元件液压泵丨马达）9、减速器10、驱动车轮图2.1新型电控液驱汽车的基本方案 新型电控液驱汽车的工作原理：由电控单元1控制发动机2间歇工作于最佳经性区域，发动机直接驱动液压泵。给液压系统和液压蓄能器7提供恒定高压油。压力油的作用下 二次元件（变量马达）8通过减速器9驱动车辆的驱动轮10，实现车辆的加速和匀速行驶。当车辆在制动过程中，二次元件在电控单元1的控制下，使二次元件处于液压泵工作状态，所输出的液压油送入液压蓄能器，将车辆的动能以液压能的形式存储在液压蓄能器中。在起动和加速过程中液压蓄能器中的压力能又通过工作于液压马达工况的二次元件转变为汽车的动能。这样，使得发动机工作与否和汽车的行驶工况基本无关，而只取决于液压蓄能器的压力。发动机可以最大限度地工作在最佳经2.2与混合动力车的比较2.2.1 节能，环保性能比较分析以混合动力汽车相同的整车有关参数及相同的发动机进行车辆的性能仿真计算。其主要技术参数见表2.1。其中旋转质量换算系数是指由混合动力汽车改为电控液驱汽车后的数值。混合动力汽车的发动机万有特性图见图2.2。NEDC工况是欧洲使用的一种用于测试轻型车辆及轿车的燃油经济性的车辆试验 表2.1 混合动力汽车的整车有关参数 参数数值车辆总质量（kg）1000车辆迎风面积A1.9发动机最大功率（kw）50空气阻力系数0.25旋转质量换算系数1.01图2.2 Insight混合动力车的发动机万有特性图标准。图2.3是NEDC工况图。从图中可以看出，NEDC工况分为若干个加速、等速、减速和怠速工况。假设车辆在水平的路面上按NEDC工况的要求行驶，直至行驶100公里。每一个NEDE工况结束的蓄能器压力即为下一个工况蓄能器的初始压力。车辆釆用的是变量泵。发动机所釆用的控制策略：发动机工作与否完全取决于蓄能器的压力而与车辆的行驶情况无关，当蓄能器的压力低于其最低压力，则发动机工作在燃油消耗率最低的区域，也即发动机工作在最佳经济区。发动机提供的能量一部分用来驱动车辆行驶，一部分存储在蓄能器中。当蓄能器的眼里达到最大值时，发动机处于怠速状态，车辆行驶所需的能量完全由蓄能器提供。此时，蓄能器开始释放液压能，待蓄能器的压力低于其最低压力值时发动机才再次工作。若发动机工作在最佳经济区内所提供的功率无法满足车辆行驶要求时，就逐步提高发动机与转速，直至满足车辆行驶要求为止。当车辆减速行驶或制动时，发动机也处于怠速状态，车辆所有的动能通过变量玛法储存在蓄能器中，进行能量回收。表2.2是电控液驱车在不同的蓄能器体积和初始压力下的NEDC工况的百公里 燃油消耗量和能量回收率。其中，能量回收率是蓄能器回收的总能量和车辆按NEDC工况图2.3 NEDC工况图行驶时所能回收的总能量的比值。这里所能回收的总能量是指所有减速工况车辆所具有的动能的总和。蓄能器的体积为40L时，其对应的NEDC工况的能量回收率最髙，而NEDC工况的百公里燃油消耗量最低。其平均百公里燃油消耗量为3.87 L/KM蓄能器的体积减小时，因其能量回收率降低，使得其NEDC工况的百公里燃油消耗量有所增大。表2.2 NDEC工况的百公里燃油消耗率及能量回收率蓄能器体积（L）初始压力（MPa）最终压力(MPa)燃油消耗率（L/KM）能量回收率（%）402030.73.8856.24025.7530.73.8756.24031.530.73.8656.2252031.53.9647.82525.7531.53.9547.82531.531.53.9447.8162031.54.0637.61625.7531.54.0537.61631.531.54.0437.62.2.2 动力性分析1.加速性能分析：表2.3是Insingt混合动力汽车与电控液驱汽车的加速性能比较。在车辆从0加速到100km/h的过程中，Insing混合动力汽车的性能与电控液驱汽车的性能差不多。但是在车辆从100km/h加速到最高车速时，Insingt混合动力汽车的性能显然比电控液驱汽车的性能要好一些。这主要是因为Insingt混合动力汽车的传动效率较高，而电控液驱汽车的功率从发动机经变量（定量泵和变量马达及主减速器传递到车轮上的效率较低，一般只有0.8左右。这样使得相同功率的发动机所达到的车辆的最髙车速是不一样的。Insingt混合动力汽车的最高车速 要比电控液驱汽车的最髙车速大，且在高速情况下的加速性能要好一些。比较项目Insight混合动力车Insight参数下的电控液驱车0-100km/h所用时间（s）12.512.9100-150km/所用时间（S）17.330.70-150km/h所用时间（S）29.843.6最大加速度（4.53.65秒所行驶的距离（m）44.444.80-400m所用时间（s）18.718.6表2.3 Insight混合动力车与电控液驱客车的加速度比较2.爬坡能力分析图2.5车辆的最大爬坡度与行驶速度关系假设车辆以给定的车速匀速爬坡。车辆的最大爬坡度与爬坡时蓄能器的压力有关。蓄能器的压力越大，最 大爬坡度越大。在给定蓄能器的初始压力下,当车辆行驶的速度小于44km/h时， 变量马达的转速较低，由于变量马达的最大排量限制，变量马达所能提供的功率 要小于发动机的最大功率，因此在这一速度区间内车辆的最大爬坡度受到变量马达的最大排量的限制，没有完全利用发动机的功率。这时通过增大变量马达的排 量可以在一定程度上提高最大爬坡度的数值。同时也能改善车辆在低速时的加速性能。车辆行驶的速度等于或大于44km/h时，正好是变量马达所能提供的功率等 于或大于发动机的最大功率。这时最大爬坡度就与变量马达的最大排量无关了,而与发动机的最大功率有关。2.3新型电控液驱客车特点釆用二次调节系统，发动机的工作情况与负荷基本无关，可以保证发动机绝大部分时间工作于最佳经济性区域，同时实现制动能量的回收，将显著提高车辆经济性。而且在提高经济性的同时，可显著减少有害排放物。由于该种车辆中存在高压恒定液压源，“电控液驱”可进一步扩展到车辆的其他子系统中，这一目标的实现不仅可以进一步提髙车辆性能，而且也对简化结构与降低制造成本有益。 例如，转向系统可实现电控液驱且各车轮独立控制与调节的动力转向；在悬架系 统中，可利用电控液驱实现主动悬架的功能。此外，目前已在一些车型中得到应用的电控液驱冷却风扇等也可实现一体化的设计与控制。车辆的特点表明其特别适用于频繁刹车、起动的城市公交车辆、越野车辆、清扫车辆、起重车辆、矿用挖掘车辆等。 二次调节系统是一种压力耦联系统，通过调节完全可逆的斜盘式轴向柱塞泵广 马达（二次元件）的斜盘倾角来适应外负载的变化。二次调节系统具有以下特点： 1. 二次调节系统中液压泵和二次元件的配合使用，可以使二次元件的输出轴 上转速进行无级调节，能够实现传动系的无级变速，可使发动机在任何车辆行驶速度下都能充分发挥其功率，从而大大改善车辆的动力性，起步平稳，操纵方便。由于系统是压力耦联系统，在系统的主要能量传输管路中没有会产生节流损失的液压元件（如减压阀、节流阀等彡，从而提髙了系统效率。二次调节系统通过控制马达排量的方向来控制马达的转向,通过改变马达 的排量来改变输出转矩的大小，从而得到所需的转向与转速。由于釆用了完全可逆的液压马达，所以系统可以将负载的制动能量回收储存起来并再加以重新利用。由于系统中具有液压蓄能器,当负载突然加大时，蓄能器可短期提供一部 分能量，起到平衡峰值功率的作用，从而可适当减小通常须按峰值功率选用的发动机与液压泵，提高系统效率。二次调节系统是在近似恒压的系统中传递能量的，系统网络中可连接多个互不相关的负载，这使多个车轮独立驱动、制动成为可能。同时也为今后进一步实现转向、悬架等子系统的一体化控制与调节提供了前提条件。这些特点都表明了二次调节静液储能传动系统在节约能源、环境保护方面具有极大的优势。有极大的优势和潜力。2.4本章小结本章把电控压驱动汽车与insinght混合动力汽车在性能各方面进行粗略的比较，同时简要概括了其特点，分析得出其动力性与燃油经济性与混合电动汽车相当。但由于其元件系列化成都与控制技术相对成熟，使得电控液驱汽车具有良好的应用前景。 与混合动力汽车相比，新型电控液驱汽车在车辆性能、主要部件的技术成熟 程度、制造成本等方面均有着较强的竞争力，不存在像蓄电池（可靠性与寿命，自重以及成本等）这类仍在进行研究与短期内较难以解决的技术问题，同时产品化后制造成本不会有大幅度的提高。由于其优越的性能（显著的节能效果及与之相关的低污染性能，车辆动力学特性的提高带来的高机动性、可控性以及主动安全性）及高性价比，而有着良好的应用前景，完全可以发展成为一类有特色、有优势、有市场的汽车。第3章 电控液驱汽车制动能量回收系统方案设计3.1主方案的选择 新型电控液驱汽车的驱动和制动可以采用多种方案来实现。每一种方案有其自己的特点和有点。可以根据不同的需要来选择其中的一种方案。下面给出三种主要的实现方案。方案1可以在客车的前后左右四个车轮各装一个变量马达。其基本方案见图3. 1。1、 电控单元 2、液压马达 3、车轮 4、发动机 5、液压泵 6、液压蓄能器7、液压管路 8、车架图3.1 在客车四个车轮上各装一个变量马达的基本方案图该种方案中四个变量马达可以同时或单独地进行工作。这主要取决于车辆的行驶工况需要，通过电控单元控制。车辆的驱动和制动由四个变量马达来实现。 由于四个变量马达可以单独地进行工作，因此，该种方案可以大大提高车辆的操纵稳定性、通过性和制动性等。如车辆在加速行驶过程，左右车轮的地面附着系数不同的情况下（如在冰雪路面上，车辆的一边车轮在雪地上行驶而另一边的车轮在沥青路面上行驶，两边车轮上的地面附着系数是不同的，且相差甚大，可以通过调节左右车轮上变量马达的排量，从而调节左右车轮上的驱动转矩最大。限度地利用地面所能提供的附着力，使车轮不至于出现打滑现象。同样，在车辆 制动过程中，也可以通过调节变量马达的排量来调节车轮上制动转矩的大小，防止车轮抱死。而且由于釆用了四个变量马达，由四个变量马达共同完成车辆的驱 动行驶，因此，在相对于釆用两个变量马达的车辆来说，其变量马达的排量可以降低一倍。这样可以减小变量马达的体积，方便其在客车上的安装布置，这对于车轮上有限的空间来说是很有意义的。不过,由于在每个车轮上都装了一个变量马达,因此车辆的造价较高，且需要专门的轮边变量马达。实现车辆底盘的整体控制也较为复杂。方案2也可以只在客车的后桥上，左右车轮各装一个变量马达。其基本技术方案见下图。1、 电控单元 2、发动机 3、液压泵 4、液压蓄能器 5、管路 6、车轮 7、液压马达8、车架图3.2 在客车左右后轮上各装一个变量马达的基本方案图两个变量马达可以同时或单独地进行工作，车辆的驱动由这两个变量马达来实现。当进行常规制动时，可以由这两个变量马达来完成。而在紧急制动时，责由前轮的常规制动装置和后轮的两个变量马达同时来完成。方案3还有一种方案是在车辆的驱动桥上主减速器前装一变量马达。由这个变量马 达来实现车辆的驱动和常规制动。当需要紧急制动时，可以由前轮的常规制动装 置来辅助完成。这是一种比较简化的方案，在原有客车底盘的基础上进行改装设计较为方便，且车辆底盘的一体化控制比釆用四个或两个变量马达的车辆的控制要简单一些。本课题所设计的新型电控液驱客车就是釆用这种方案。其总体方案 见图3.3。它是对图2.1的进一步细化和完善。发动机、液压泵、液压马达、液压蓄能器、液压阀等元件间的协调工作通过电控单元的合理控制来实现。课题以DD6840S09客车的底盘为基础进行改装设计。原客车的主要参数和预期改装设计 后客车的主要参数见表3.1。1、 发动机 2、液压泵 3、20、25单向阀 4、滤清器 5、8溢流阀 6、蓄能器 7、液压单向阀 9、卸荷阀 10、液压缸 11、14高速开关阀 15、液压马达 16、变速器17、后桥 18、发动机转速传感器 19、21油温传感器 22、24油箱 26、车轮叫速度传感器图3.3 新型电控液驱客车总体方案图这里假设改装设计后客车的整车总质量不变，客车的轮胎半径、空气阻力系数和迎风面积也不变。由于变量马达的最高转速限制，为了使改装设计后客车的 最高车速达到82km/h，客车的主减速器速比改为4.86。对于电控液驱汽车来说， 发动机的工作情况基本上和汽车负荷无关，因此，在保证改装设计后的客车和原客车有相同动力性的前提下，可以减小发动机的排量。这里发动机由原来的直列六缸柴油发动机以CA6110/125Z改为四缸柴油发动机以CA4DF2-14。发动机的最大功率由147KW改为103KW。表3.1 新型电控液驱客车主要参数原客车参数整车总质量(kg)12200主减速比6.25轮胎半径(m)0.505空气阻力系数0.6质量换算系数1.03迎风面积(m)3.3945发动机最大功(kw)率147最高车速(km/h)90最大爬坡度(度)16百公里油耗(l)23发动机型号CA6110/125Z预期改装后客车主要参数整车总质量(kg)12200主减速比4.86轮胎半径(m)0.505空气阻力系数0.6质量换算系数1.03迎风面积(m)3.3945发动机最大功率(kw)103最高车速(km/h)82最大爬坡度(度)16百公里油耗(l)19发动机型号CA4DF2-143.2本章小结 通过对三种方案的分析，通过对经济性，动力性等方面。选择出底盘布置方案，并画出系统原理图。第4章 液压系统的主要部件设计4.1液压系统压力的确定系统工作压力的选择范围要适中。系统工作压力低，势必加大液压的结构尺寸，而由于客车的布置空间限制，不允许过低的工作压力，同时，从材料消耗角度讲也是不经济的。反之，压力选得过高，对液压元件密封、制造精度要求 就高，必然加大了制造成本。综合考虑客车的工作条件，系统工作压力初选为 20-31.5MPa。4.2液压马达的选择4.2.1 根据最高车速要求 参考原车型的性能要求，确定电控液驱客车的预期动力性能要求，即的最髙车速、最大爬坡度及测试加速性能的方法。其中用以下两种方法之试车辆的加速性能：(1)车辆从0km/h加速到50km/h所需的时间；(2)车辆从0m加速到400m所需的时间；根据最高车速要求，由： (4.1)式中：可以求得为了达到预期最高车速要求，液压马达所需的理论功率。根据最大爬坡度要求，由： (4.2)式中：根据加速性能要求: (4.3) 1. 车辆从0km/h加速到50km/h所用时间t (4.4) (4.5)2. 车辆从0m-400m所需时间 (4.6)(4.7)式中s-加速了时间t后车辆所行驶的距离可以求得为了达到预期加速性能要求，液压马达所需的理论转矩。根据以上分析计算可以选出三种分别符合各自条件的马达，然后从三者当中选出排量最大的，作为客车马达。客车的主减速比为6.25在以上三个约束条件 下，若要求客车的爬坡度为16度，则客车的排量要求达到622.7ml/r由于随着变量马达排量的提高，一般，马达的最髙转速将随之下降。此时的变量马达的最高转速只有100r/min左右。综合考虑各种因素，初选变量马达的排量为180ml/r。 其最高转速为2100r/min。4.3液压泵的选择及零部件的设计4.3.1液压泵的选择发动机最高转速： 由： (4.8)发动机最大转矩： 由： (4.9)根据发动机最大转矩： 由： (4.10)求得液压泵理论排量。根据发动机最大功率： 由： (4.11)可求得液压泵的理论流量： 由： (4.12)初选变量泵排量为100ml/r。最高转速在2700r/min左右。查手册选取sundstrand液压泵。4.3.2法兰和弹性联轴器的设计本设计采用法兰支架式联接。同时考虑本设计中的电动机与液压泵的联接在安装时产生同轴度误差带来的不良影响，常用带有弹性的联轴器。为了增加电动机与液压泵的联接刚性，避免产生共振，本设计把液压泵和电动机先装在刚性较好的底板上使其成为一体，然后底板加垫再装到液压油箱盖上。根据电机输出轴直径和柱塞泵输入轴直径无法选用标准的联轴器，所以自行设计梅花型弹性联轴器。4.4液压油的选择汽车的工作环境恶劣变化很大。在选择液压油的时候，可以从以下几个方面来考虑：1.液压系统的环境条件 液压系统在工作过程中会产生很多的热量，使得液压油的温度升髙。因此要 求液压油要有髙的抗燃性，即有高的闪点和自燃点。为了保证汽车有良好的乘坐舒适性要求液压油要有消除噪声的能力（空气溶解度、消泡性。同时要求液压浊对环境污染要小，没有毒性与气味。2.液压系统的工作条件液压系统工作在高压状态下压力达31.5Mpa，要求液压油有高的极压承载力，高压下的润滑性能要好。汽车的工作温度随季节和地区的变化而变化，因此对液压油的粘度、粘一温特性、热稳定性和低温流动性要求较髙。3.工作介质的质量考虑液压油的物理化学指标，对金属和密封件的适应性，防锈和防腐蚀能力, 抗氧化稳定性和剪切稳定性。4.经济性要求液压油的价格低廉，使用寿命长，易维护与保养。综合考虑液压系统的工作条件及液压泵和液压马达的要求，选择YA-32液压油。4.5管件的选择 由于液压系统工作在高压状态下，因此选用耐高压钢管作为液压系统的管道。 道内油液的流量可以根据液压马达的最大流量来计算。管子内径可以用下列公式计算： (4.13)式中d-管子的内径q-油液的流量v-管内油液的油量，按规定的推荐流速选取 由于管道较短，取v=7.6m/s。液压马达最大流量q=324L/min、计算得管子内径d=30mm，查手册取d=32mm钢管。 4.6液压蓄能器的选择 4.6.1 蓄能器类型的选择 蓄能器在液压系统中的主要功能是储存能量、吸收脉动压力、吸收冲击压力 以及短时大量供油等。从能量回收和液压系统对外界突发工况的适应能力来讲， 蓄能器的容积应尽可能的大。但是蓄能器的容积大带来的后果是结构尺寸大，重量大。因此蓄能器的容积受到了客车的布置空间及自身重量的限制。蓄能器在本 系统中要求有较强的能量储存与释放功能，以及反应灵敏，工作平稳可靠，使用方便寿命长等。综合比较弹簧式、气瓶式、活塞式和气囊式蓄能器的特点，选择容积100L的气囊式蓄能器NXQ-L100。其结构示意图见图4.1。 图4.1 NXQ型气囊式蓄能器结构图、4.6.2 蓄能器参数确定选择蓄能器的初始充气压力为18MPa,由： (4.14)式中： 由于蓄能器工作过程大多术语多变过程，在贮油时，气体压缩为等温过程，放油时气体 膨胀为绝热过程，多变指数N取1.2，可以计算出： (4.15)4.7油箱的设计液压油箱的作用是贮存液压油、充分供给液压系统一定温度范围的清洁油液，并对回油进行冷却，分离出所含的杂质和气泡。4.7.1 液压油箱有效容积的确定液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。液压油箱的有效容量可概略地确定为： (4.16)表4-1 液压油箱压力范围表系统类型低压系统（）中压系统（）中高压或大功率系统（）2457612根据实际设计需要，选择的，所以此系统属于中高压系统，所以取： (4.17)式中：液压油箱有效容量；液压泵额定流量。参照机械设计手册成大先P20-767锻压机械的油箱容积通常取为每分钟流量的6-12倍。即： 应当注意：设备停止运转后，设备中的那部分油液会因重力作用而流回液压油箱。为了防止液压油从油箱中溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不应超过液压油箱高度的80%。所以，实际油箱的体积为：4.7.2 液压油箱的外形尺寸设计 液压油箱的有效面积确定后，需设计液压油箱的外形尺寸，一般设计尺寸比（长：宽：高）为1：1：11：2：3。但有时为了提高冷却效率，在安装位置不受限制时，可将液压油箱的容量予以增大，本设计中的油箱根据液压泵与电动机的联接方式的需要以及安装其它液压元件需要，选择长为1.5m,宽为1.1m，高为1.0m。4.7.3 液压油箱的结构设计一般的开式油箱是用钢板焊接而成的，大型的油箱则是用型钢作为骨架的，再在外表焊接钢板。油箱的形状一般是正方形或长方形，为了便于清洗油箱内壁及箱内滤油器，油箱盖板一般都是可拆装的。设计油箱时应考虑的几点要求：1. 壁板：壁板厚度一般是34mm；容量大的油箱一般取46mm。本设计中取油箱的壁厚为6mm。对于大容量的油箱，为了清洗方便，也可以在油箱侧壁开较大的窗口，并用侧盖板紧密封闭。2. 底板与底脚：底板应比侧板稍厚一些，底板应有适当倾斜以便排净存油和清洗，液压油箱底部应做成倾斜式箱底，并将放油塞安放在最低处。油箱的底部应装设底脚，底脚高度一般为150200mm，以利于通风散热及排出箱内油液。一般采用型钢来加工底脚。本设计中用的是槽钢加工的。3. 顶板：顶板一般取得厚一些，为610mm，因为本设计把泵、阀和电动机安装在油箱顶部上时，顶板厚度选最大值10mm。顶板上的元件和部件的安装面应该经过机械加工，以保证安装精度，同时为了减少机加工工作量，安装面应该用形状和尺寸适当的厚钢板焊接。4. 隔板：油箱内一般设有隔板，隔板的作用是使回油区与泵的吸油区隔开，增大油液循环的路径，降低油液的循环速度，有利于降温散热、气泡析出和杂质沉淀。隔板的安装型式有多种，隔板一般沿油箱的纵向布置，其高度一般为最低液面高度的2/33/4。有时隔板可以设计成高出液压油面，使液压油从隔板侧面流过；在中部开有较大的窗口并配上适当面积的滤网，对油液进行粗滤。5. 侧板：侧板厚度一般为3-4mm，侧板四周顶部应该加工成高出油箱顶板34mm，为了使液压元件的在工作等的情况下泄漏出来的油不至于洒落在地面上或操作者的身上，同时可以防止液压油箱的顶板在潮湿的气候中腐蚀。回油管及吸油管为了防止出现吸空和回油冲击油面形成泡沫，油泵的吸油管和回油管应布置在油箱最低液面50100mm以下，管口与箱底距离不应小于2倍的管径，防止吸入沉淀物。管口应切成，切口面向箱壁，与箱壁之距离为3倍管径。回油管的出口绝对不允许放在液面以上。本设计的管口与箱底的距离为160mm，切口与箱壁的距离为250mm。6. 回油集管的考虑：单独设置回油管当然是理想的，但不得已时则应使用回油集管。对溢流阀、顺序阀等，应注意合理设计回油集管，不要人为地施以背压。7. 吸油管： 吸油管前一般应该设置滤油器，其精度为100200目的网式或线式隙式滤油器。滤油器要有足够大的容量，避免阻力太大。滤油器与箱底间的距离应不小于20mm。吸油管应插入液压油面以下，防止吸油时卷吸空气或因流入液压油箱的液压油搅动油面，致使油中混入气泡。8. 泄油油管的配置： 管子直径和长度要适当，管口应该在液面之上，以避免产生背压。泄漏油管以单独配管为最好，尽量避免与回油管集流配管的方法。 9. 过滤网的配置：过滤网可以设计成液压油箱内部一分为二，使吸油管与回油管隔开，这样液压油可以经过一次过滤。过滤网通常使用50100目左右的金属网。10. 滤油器： 滤油器的作用及过滤精度 液压系统中的液压油经常混有杂质，如空气中的尘埃、氧化皮、铁屑、金属粉末。密封材料碎片、油漆皮和 纱纤维。这些杂质是造成液压元件故障的额重要原因，它们会造成油泵、油马达及阀类元件内运动件和密封件的磨损和划伤，阀芯卡死，小孔堵塞等故障，影响液压系统的可靠性和使用寿命。近年来对液压油的污染控制已经开始引起人们的极大重视。为了便于随时检查和观察箱内液体液位的情况，应该在油箱壁板的侧面安装液面指示器，指示最高、最低油位。液面指示器一般选用带有温度计的液面指示器。油箱顶板需要装设空气滤清器，对进入油箱的空气进行过滤，防止大气中的杂质污染液压油。空气滤清器的过滤能力一般为油泵流量的两倍，其过滤精度应与液压系统中最细的滤油器的精度相同。油箱内部应刷浅色的耐油油漆。以防止锈蚀。4.8液压缸的设计4.8.1液压缸的工作压力确定工作压力与系统压力一致为31.5MPa4.8.2液压缸内径D和活塞杆直径d的确定单活塞杆液压缸计算如下： (4.18)式中： 由上式可得： (4.19) 查手册D=50mm d=0.7D=32mm4.8.3 液压缸壁厚和外径的计算 按薄壁圆筒公式计算： (4.20) 查手册 则液压缸外径4.8.4 液压缸工作行程的确定由于在液压缸工作时要完成如下动作如图4-2图4-2 液压缸行程图即可根据执行机构实际工作的最大长度而确定。由上述动作可知工作行程为200mm。4.8.5缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度按强度要求可用下式进行近似计算。 (4.21) (4.22) 可分别取14mm和23mm4.8.6 最小导向长度的确定 (4.23)活塞杆宽度为B，一般取B=（0.6-1.0）D缸盖滑支撑面长度。根据液压缸内径D而定。当。4.8.7 缸体长度的确定液压缸缸体内部的长度应等于活塞的行程与活塞宽度的和。缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于缸体内径D的20-30倍。即：缸体内部长度200+50=250mm即取缸体长度为290mm4.8.8 液压缸强度校核（1）缸筒壁厚校核：一般情况下，液压缸钢筒壁厚由结构确定，必要时进行强度校核。因为， 由：= (4.24)（2）活塞杆强度校核 由：25 (4.25)根据以上计算得出，所设计的液压缸符合强度标准。 4.9液压阀的选择本液压系统中采用了多种液压阀以实现不同的功能。主要用到的液压阀有：单向阀，溢流阀，电磁二通阀，卸荷阀，减压阀等。在选择液压阀时要考虑：液压阀的允许通过的最大流量要大于或等于系统所要求的最大流量;阀的额定工作压力应大于或等于系统的最高工作压力；阀的压降在允许范围 ；尽可能减小液压阀的体积和质量。关于液压阀的具体选择要求和使用细节可以在液压工作手册和液压产品使用说明书中查询。4.9本章小结根据液压系统的各项要求，设计了所需的液压元件。使液压系统能够顺利的进行工作。通过计算，令本液压系统处于最佳工作状态。尽量的减小元件体积。第5章 电控液驱客车的动力性分析5.1 行驶阻力特性分析 假设汽车匀速行驶，即Ff=0，在行驶过程中受到滚动阻力Ff，空气阻力Fw与坡度阻力Fi的作用： (5.1)根据客车参数，可以作出行驶阻力特性图。如图5-1，由图可知车辆的行驶阻力随车速和坡度的升高而增大。图5-1 车辆行驶阻力特性图5.2动力性分析5.2.1 加速过程的性能分析在客车加速性能分析时，不考虑客车的经济性，而是分析客车所能达到的最大加速性能。因此客车所能达到最大的加速性能与客车选用的是变量泵或定量泵无关。假定客车在水平的路面上从速度0开始加速行驶，客车行驶所需的高压油由液压泵提供，客车以其所能达到的最大加速度加速行驶。由： (5.2)可求得变量马达所能提供最大转矩。 由： (5.3)式中：。可以求得客车行驶过程中所需克服的滚动阻力和空气阻力矩。由： (5.4)可以求得客车在t时刻加速度。在增加了dt时间后，客车的速度有下式求得。 （5.5）式中 ：由： （5.6）可以求得变量马达在时刻由： （5.7）可以求得变量马达在时刻的流量（L/min）由： （5.8）可以得出变量马达的排量（ml/r）在：由： （5.9）在时刻由： （5.10） 式中： 在初始压力下，蓄能器的初始体积 （5.11） 由： 式中： 可以求得发动机转速。根据客车的参数可以仿真出客车加速过程中，液压泵和变量马达的排量、流量、转速以及蓄能器压力、发动机的转速、转矩和燃油消耗率的变化情况。在仿真过程中，对于变量马达和液压泵给定了一个简单的控制模式。即，在蓄能器初始压力低于31.5Mpa时液压泵以最大流量工作。且当变量马达所需流 量超过液压泵所能提供的最大流量的0.9倍时，若蓄能器的压力还没有达到最大 值，则控制马达的流量，使它等于液压泵的流量的0.9倍。等到蓄能器的压力达 到31.5Mpa时，再让马达的流量等于泵的最大流量。这样虽然在短时间内使客车的加速度有所下降，但是可以使蓄能器的压力继续上升，对接下来的客车加速有利。而且可以保证客车的最高车速不下降。客车的最高车速和蓄能器的最终压力 有关。在变量马达的最高转速允许的情况下，蓄能器的最终压力越大，在其他条件相同时，变量马达所提供的转矩也越大，其所能克服的车辆行驶阻力也越大，车辆的最高车速也越高。5.2.2制动过程的性能分析客车制动过程中，由于发动机处于怠速状态，因此不管客车釆用的是定量泵还是变量泵其制动性能是一样的。假设客车在水平的路面上以一定的初始车速开始制动。变量马达所能提供的最大制动转矩：由： （5.12）制动减速度： （5.13）变量马达的转速可由（5-9）式求得。蓄能器的体积变化量：由： （5.14）而蓄能器的压力由上式求得。制动过程中，客车的饿行驶速度：由： 式中： 客车的制动距离：由： 式中： 在仿真过程中假设客车在水平的路面上从50km/h的速度开制动减速，车轮上无装备其它的辅助制动装置，客车制动所需的制动力完全由变量马达提供，客车以变量马达所能提供的最大的制动转矩进行制动。图5-1是客车制动过程中，客车制动减速度、行驶速度和行驶距离、蓄能器压力和制动时间的关系图。在相同的初始车速下，客车制动时蓄能器的初始压力对客车的制动减速度影响较大。蓄能器的初始压力为31.5Mpa时，客车的制动减速度最大，客车制动距离最短相应地从幵始制动到停车所用的时间也最短。由： （5.15）可知，当蓄能器的初始压力低于31.5Mpa时，制动过程中客车所拥有的动能通过 变量马达给蓄能器充压。此时变量马达作为液压泵使用。蓄能器内的压力随之升高，同时变量马达所提供的制动转矩也随之增大，从而制动减速度也有所增大。当蓄能器的压力达到最大时，变量马达所提供的制动转矩也达到最大，因此制动减速度也达到最大。蓄能器的压力达到最大后，从变量马达出来的高压油将全部通过溢流阀流掉。此后客车所具有的能量将无法进行回收。在制动过程中随着客 车速度的减小，空气阻力和滚动阻力也随之减小，客车的制动减速度也会随之有 所减小。蓄能器的初始压力对客车的制动性能有较大的影响。蓄能器的初始压力 髙的，其制动性能好（这里假设没有用其它的制动辅助装置。但是蓄能器的初始压力对客车制动过程中的能量回收效率影响很大。在制动时，一般蓄能器的初始压力低的，能量回收率高压力低的，能量回收率高。如图5-2中，蓄能器的初始压力为20Mpa,可以全部回收客车在制动时所具有的所有动能。而蓄能器的初始压力为25.75Mpa时候。只能回收部分动能。对于蓄能器的初始压力为31.5Mpa的，不能回收任何能量。从能量回收角度来讲，希望在制动时蓄能器的初始压力尽可能低一些，以提高蓄能器的能量回收率。图5-2 加速过程性能分析图5.2.3最大爬坡度分析假设客车以一定的车速匀速爬坡。变量马达转速： 由： （5.16）式中：u-客车爬坡时的速度当马达的流量等于泵的最大流量时马达的排量： 由： （5.17）变量马达所能提供的最大转矩： 由： （5.18）客车的最大爬坡度： 由： （5.19）图5-3 客车最大爬坡度与行驶速度的关系 图5.3是客车的最大爬坡度与行驶速度的关系图。客车的最大爬坡度与爬坡时蓄能器的压力有关。蓄能器的压力越大，最大爬坡度越大。在给定蓄能器的初始压力下，当客车行驶的速度小于30km/h时，由于变量马达的最大排量限制，变量马达所能提供的最大功率要小于发动机所能提供的最大功率，因此在这一速度区间内客车的最大爬坡度受到变量马达的最大排量的限制，无法完全利用发动机所能提供的最大功率。当然，可以通过增大变量马达的最大排量来提高最大爬坡度的数值。客车行驶的速度等于或大于30km/h时，正好是变量马达所能提供的最大功率等于发动机所能提供的最大这时最大爬坡度就与变量马达的最大排量无关了。 从图中可以看出客车的爬坡性能较差，最大爬坡度只有4度。因此，需要釆用其他的方案来改善客车的爬坡性能。5.3方案分析从以上分析可以看出客车的动力性较差，最大爬坡度在2.3-4度之间（车速为5km/h时），客车从0加速到50km/h作所需时间为3137.2s之间。由于客车的总质量较大为12200kg。若只在原客车的主减速器前装一变量马达，则为了不降低原客车的动力性需要马达的排量很大。这使得变量马达的质量和体积变得很大，在客车底盘上难以布置。并且变量马达的排量增大导致其最高转速降低，使得客车的最高车速降低。从经济上考虑也是不合适的。因此，必须寻求其他的方案。以下给出了两种解决方案。一种是在客车的前后四个车轮上都各自装上一个变量马达，或是在后桥的两个车轮上各装一个变量马达，而取消主减速器。这样可以降低对变量马达最高转速的要求，选择排量较大的变量马达，提高客车的最高车速并且由于釆用两个或四个变量马达及加大了变量马达的排量，变量马达总的排量加大了很多，可以满足客车的动力性要求。另一种方案是在主减速器前装入一个两级的变速器。在客车爬坡或低速加速时，可以釆用较大的传动比，这样可以增大变量马达加在车轮上的驱动转矩，提高客车的低速动力性。而在客车高速行驶时则釆用较小的传动比，保证客车的最髙车速不降低。5.4本章小结对系统进行动力性仿真分析，通过三个方面进行分析。加速，制动，与最大爬坡度的动力性分析。经过分析，发现客车不能达到所需爬坡度。所以对之建立解决方案。选择了在主减速器前加一个二级变速器，通过变量马达来调节变速器自动换挡。当客车在高速行驶时采用较小的传动比。高速时采用较大的传动比。保证客车的车速不降低。这样可以在马达排量较低的情况下满足客车的动力要求。第6章 电控液驱客车的经济性分析汽车的经济性主要是根据国家规定的模拟城市工况循环燃料消耗量试验方法进行仿真分析。对于城市客车，采用四工况循环试验方法进行计算分析。一个四工况循环分若干个加速、等速、减速及怠速工况。先求出各分工况的燃油消耗量， 再把其相加，便可以得到一个四工况的燃油消耗量。让客车按四工况重复循环行驶，直至行驶100公里把各个四工况的燃油消耗量相加，便可以得到整个四工况循环的百公里燃油消耗量。城市四工况循环见图6.1，具体说明见表6.1。在分折汽车的经济性的同时，也可以分析变量马达、变量泵、蓄能器及发动机等的主要参数随时间的变化关系。采用发动机万有特性图。图6-1 城市客车四工况循环表6-1 城市四工况循环说明工况序号运转状态(km/h)行程（m）累积行程（m）时间(s)1025 换挡加速5.55.55.624.5308.8508011.87015011.422512027017.23254016043017.74减速行驶27070024.36.1 采用变量泵的燃油经济性分析釆用变量泵的四工况循环燃油经济性分析的方法与釆用定量泵的四工况循环燃油经济性分析的方法相仿。也是分别计算各加速、等速、减速和怠速的燃油消耗量。然后把他们相加，得到一个四工况的燃油消耗量。让客车按四工况重复循环行驶，直至行驶100公里，把各个四工况的燃油消耗量相加，便可以得到四工况的百公里燃油消耗量。 同样，客车的燃油经济性和客车行驶过程中对变量泵、变量马达和发动机所釆用的控制策略有关。对于不同的控制策略其仿真计算的逻辑框图也是不一样的。 在釆用变量泵的客车的燃油经济性仿真分析的过程中，同样给定了一个简单的控制模式。即，在蓄能器的压力大于或等于31.5Mpa时，则发动机处于怠速状态变量泵不工作。此时客车行驶所需能量全部由蓄能器提供。等到蓄能器的压力到达20Mpa时，通过控制发动机的油门和变量泵的排量使发动机工作在最佳经济区。变量泵提供的高压油一部分给蓄能器充压，一部分通过变量马达驱动客车行驶。若发动机工作在最佳经济区所发出的功率不足以满足客车行驶的要求，则慢慢增大发动机发出的功率，使其功率刚好能满足客车行驶的要求。这时不再对蓄能器充压，即蓄能器的压力保持不变。此外，和釆用定量泵的客车相同，在客车按四工况循环行驶时，若变量马达所能提供的最大转矩还不足以满足客车按四工况循环时所需要的转矩和要求时，客车的加速度按变量马达所能提供的最大转矩所对应的加速度来计算。同样从下面的仿真结果分析可以看出，这种情况也没有出现。6.1.1加速工况燃油消耗量计算假定客车在水平的路面上行驶。为达到所要求的加速度，变量马达所需提供的转矩。由：（6.1）变量马达的所需排量： 由： （6.2）发动机的转矩： 由： （6.3）发动机转速： 由： （6.4）发动机功率： 由： （6.5）由发动机的转速与转矩可以从发动机的万有特性图中插值出相应的燃油消耗率。发动机的转速，转矩，功率可以由式上式求得。同样由发动机的转矩与转速可以从发动机的万有特性图中插值出相应的燃油消耗率。蓄能器的体积变化量，此时的压力和体积可以分别由上式求得。蓄能器体积变化量： 由： （6.6）蓄能器体积： 由： （6.7）蓄能器的压力可以由式（5-13）求得。在t时刻，单位时间的燃油消耗量： 由： （6.8）客车行驶速度每增加0.1/km/h所需时间： 由： （6.9）在时间内汽车所需燃油量： 由： （6.10）式中-在时刻，单位时间的燃油消耗量。在时刻汽车的行驶距离： 由： （6.11）由：式中：6.1.2等速工况燃油消耗量计算 假定客车在水平路面上行驶。变量马达所需转矩： 由： （6.12）变量马达所需排量： 由： （6.13）汽车为达到所要求的行驶速度发动机所需功率： （6.14）在时间内汽车所需燃油量： （6.15）6.1.3减速工况燃油消耗量计算 假定客车在水平的路面上行驶。为达到所要求的减速度，变量马达所需提供的转矩。（6.16）变量马达的所需排量： 由： （6.17）变量马达的转速： 由： （6.18）变量马达的流量： 由： （6.19）变量马达所能提供最大的制动转矩： 由： （6.20）而制动减速度： 由： （6.21）减速过程的燃油消耗量： 由： （6.22）6.1.4怠速工况燃油消耗量计算怠速时，客车的燃油消耗量： 由： （6.23）6.1.5四工况循环百公里燃油消耗量计算图6-1是釆用变量泵的客车四工况循环的燃油经济性分析图。在给定的发动机的控制策略中，发动机是间歇地工作在最佳经济区或高功率区的。发动机的转矩和转速与时间的关系图，正是体现了这一点。这样可以有效地提高客车的燃油经济性，降低有害排放。从仿真的曲线图中可以看出，在一个四工况循环中发动机也工作了一次。发动机的燃油消耗率基本已达到最低，为205-207g/(kw.h)。从蓄能器压力和时间的关系图中可以看出，客车从4km/h减速到0的过程中,客车的动能除了一小部分由于地面的滚动阻力和空气阻力的作用而损失掉外，其余的则由蓄能器全部回收。经过计算，采用变量泵的客车，其四工况循环的百公里燃油消耗量为19.3L/100km。6.2本章小结 通过对客车行驶的四种工况对百公里燃油消耗量进行计算，与改装前相比。百公里节省油量为4L。符合设计标准。结 论本设计提出了一种新型电控液驱汽车底盘的总体方案。以城市客车的底盘为基础进行设计研究，给出了其液压系统和主要部件的选择和设计方法。对新型控液驱汽车的动力性和经济性进行了深入的研究。给出了计算动力性和经济性的方法。分析了新型电控液驱汽车的驱动方案，通过增加变速器改善了起动转矩不足的问题。以国家规定的模拟城市四工况循环的燃料消耗量试验方法为基础，计算了新型电控液驱汽车的城市四工况循环的百公里燃油消耗量。新型电控液驱汽车能够显著提高客车经济性、排放性能和主动安全性等多方面的性能，是对常规汽车有较大变革的、机电液一体化的高新技术产品。随着对客车节能环保性能的重视与要求的日益提高，具有良好节能环保性能的新型电控液驱汽车显然具有很大的市场需求与良好的发展前景。目前，国内外大量研究集中在研制混合动力汽车上。新型电控液驱汽车与其相比较，在节能机理上有相似之处，在性能、主要元器件的技术成熟程度以及制造成本等方面均有着较强的竞争力，值得深入的研究。 参考文献1工程机械液压与液力传动. J吉林工业大学等校编写.机械工业出版社.2孙永忠.联体泵马达系统特性计算机仿真. J北京理工大学硕士学位论文，1997.3张利平.液压控制系统及设计.化学工业出版社，20074路甬祥.液压启动技术手册M.北京机械工业出版社，2002.5徐安 陈德阳，汽车底盘. J机械工业出版社，2005.6姚怀新，行走机械液压传动与控制. M人民交通出版社，2002.7曾祥荣.液压传动. J国防工业出版社，1980.8周有强 崔学良 董志峰，机械无级变速器发展概述9李春明.汽车底盘电控技术. M机械工业出版社，2004.10常思勤.关于一种新型电控液驱车辆的探讨. M机械设计与制造工程，2002.11常思勤 易纲.一种新型电控液驱车辆性能仿真. M南京理工大学学报，2004.12胡寿松.自动控制原理M.科学出版社，2001.13韩文.新型电控液驱车关键技术研究J.南京理工大学，200514胡纪滨.高效液压机械连续无级传动理论分析和试验研究.北京理工大学硕士论文.15雷天觉.新编液压工程手册.M.北京理工大学出版社，1998.16Krshan V Mohan,Oner Ariel, Song.Lin Yang,and John H Johnson. A Computer Simulation of the turbocharged Vehicle Engine Cooling System Simulation.SAE Paler971 804,1997.17曹清泽.液压系统的故障判断重在分析.工程机械与维修M.北京人民交通出版社，2005.18扬玉坤.液压系统的维护M。机械管理开发出版社，1987.19王兴才.液压系统的冲击.建筑机械化出版社，1998.20拂晓.液压系统的基本设计及原理，黑河科技出版社，1997.致 谢我毕业设计的题目是丹东黄海客车制动能量回收系统设计。设计的这期间，遇到过很多难点，让我深感所学知识的欠缺、知识的重要性！我清醒的认识到，由于理论水平和精力有限，疏漏和不当之处在所难免，希望得到各位老师的批评指正，使我所学到的理论知识和实践经验更好的相结合并应用到实际工作中去。在此，我特别要感谢的是我的指导老师纪峻岭老师，设计期间，我不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。老师给我们详细讲解了设计应注意的问题，让我们先从基础开始。纪老师对我细心指导、讲解，向我推荐相关资料，将自己收藏的书借给我。在设计刚开始时，我对部分知识很不熟悉。纪老师细心指导，帮我找到很多相关知识的书籍及材料，使我受益匪浅。纪老师还自己在网上为我查找相关资料！此次设计，我最大的难点是在液压系统布置设计这块，纪老师逐个为我讲解，每个细节都讲解得很详细，而且结合实际情况加以讲解，简明易懂，对我以后的工作也有很大帮助！在此，我深表谢意！纪老师严谨的治学态度、广博的知识、诲人不倦的师长风范对我产生了深远影响，使我获益匪浅！另外，我还要感谢大学里所有的授课老师，从他们那里我学到了众多的专业知识，使我大学四年得以充实！同时，我还想感谢院、系领导及各位老师为保证这次毕业设计的顺利完成所做的努力和对我们所给予的关心与帮助！总之我要感谢这次给予过我帮助的所有人！ 谨祝老师们：工作顺利！生活开心！附 录A 外文文献液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，1795年英国约瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战(1941-1945)期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出,日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速发展液压传动,1956 年成立了“液压工业会”。近2030 年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。 动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。 执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。 控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。 液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。 液压系统的作用就是帮助人类做工。主要是由执行元件把压力变成转动或往复运动。 液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。液压动力部分采用回路图方式表示，以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件；液压控制部分含有各种控制阀，其用于控制工作油液的流量、压力和方向；执行部分含有液压缸或液压马达，其可按实际要求来选择。在分析和设计实际任务时，一般采用方框图显示设备中实际运行状况。 空心箭头表示信号流，而实心箭头则表示能量流。基本液压回路中的动作顺序控制元件（二位四通换向阀）的换向和弹簧复位、执行元件（双作用液压缸）的伸出和回缩以及溢流阀的开启和关闭。 对于执行元件和控制元件，演示文稿都是基于相应回路图符号，这也为介绍回路图符号作了准备。根据系统工作原理，您可对所有回路依次进行编号。如果第一个执行元件编号为0，则与其相关的控制元件标识符则为1。如果与执行元件伸出相对应的元件标识符为偶数，则与执行元件回缩相对应的元件标识符则为奇数。 不仅应对液压回路进行编号，也应对实际设备进行编号，以便发现系统故障。DIN ISO1219-2标准定义了元件的编号组成，其包括下面四个部分：设备编号、回路编号、元件标识符和元件编号。如果整个系统仅有一种设备，则可省略设备编号。实际中，另一种编号方式就是对液压系统中所有元件进行连续编号，此时，元件编号应该与元件列表中编号相一致。 这种方法特别适用于复杂液压控制系统，每个控制回路都与其系统编号相对应与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：1、液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置。2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。3、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1）。4、可自动实现过载保护。5、一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；6、很容易实现直线运动/7、很容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。液压系统的缺点：1、由于流体流动的阻力和泄露较大，所以效率较低。如果处理不当，泄露不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。2、由于工作性能易受到温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。4、由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的传动比。5、液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。在液压系统及其系统中，密封装置用来防止工作介质的泄漏及外界灰尘和异物的侵入。其中起密封作用的元件，即密封件。外漏会造成工作介质的浪费，污染机器和环境，甚至引起机械操作失灵及设备人身事故。内漏会引起液压系统容积效率急剧下降，达不到所需要的工作压力，甚至不能进行工作。侵入系统中的微小灰尘颗粒，会引起或加剧液压元件摩擦副的磨损，进一步导致泄漏。因此，密封件和密封装置是液压设备的一个重要组成部分。它的工作的可靠性和使用寿命，是衡量液压系统好坏的一个重要指标。除间隙密封外，都是利用密封件，使相邻两个偶合表面间的间隙控制在需要密封的液体能通过的最小间隙以下。在接触式密封中，分为自封式压紧型密封和自封式自紧型密封（即唇形密封）两种。液压系统的三大顽疾1、发热 由于传力介质（液压油）在流动过程中存在各部位流速的不同，导致液体内部存在一定的内摩擦，同时液体和管路内壁之间也存在摩擦，这些都是导致液压油温度升高的原因。温度升高将导致内外泄漏增大，降低其机械效率。同时由于较高的温度，液压油会发生膨胀，导致压缩性增大，使控制动作无法很好的传递。解决办法：发热是液压系统的固有特征，无法根除只能尽量减轻。使用质量好的液压油、液压管路的布置中应尽量避免弯头的出现、使用高质量的管路以及管接头、液压阀等。2、振动 液压系统的振动也是其痼疾之一。由于液压油在管路中的高速流动而产生的冲击以及控制阀打开关闭过程中产生的冲击都是系统发生振动的原因。强的振动会导致系统控制动作发生错误，也会使系统中一些较为精密的仪器发生错误，导致系统故障。解决办法：液压管路应尽量固定，避免出现急弯。避免频繁改变液流方向，无法避免时应做好减振措施。整个液压系统应有良好的减振措施，同时还要避免外来振源对系统的影响。3、泄漏 液压系统的泄漏分为内泄漏和外泄漏。内泄漏指泄漏过程发生在系统内部，例如液压缸活塞两边的泄漏、控制阀阀芯与阀体之间的泄漏等。内泄漏虽然不会产生液压油的损失，但是由于发生泄漏，既定的控制动作可能会受到影响，直至引起系统故障。外泄漏是指发生在系统和外部环境之间的泄漏。液压油直接泄漏到环境中，除了会影响系统的工作环境外，还会导致系统压力不够引发故障。泄漏到环境中的液压油还有发生火灾的危险。解决办法：采用质量较好的密封件，提高设备的加工精度。另：对于液压系统这三大顽疾，有人进行了总结：“发烧、拉稀带得瑟”（这位总结者是东北人）。液压系统用于升降机，挖掘机，泵站，强夯机，起重机，等等大型工业，建筑，工厂，企业，还有升降机，升降平台，登车桥等等行业。液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。- 液力偶合器向高速大功率和集成化的液力传动装置发展，开发水介质调速型液力偶合器和向汽车应用领域发展，开发液力减速器，提高产品可靠性和平均无故障工作时间；液力变矩器要开发大功率的产品，提高零部件的制造工艺技术，提高可靠性，推广计算机辅助技术，开发液力变矩器与动力换档变速箱配套使用技术；液粘调速离合器应提高产品质量，形成批量，向大功率和高转速方向发展。气动行业：-产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展，执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展；气动元件与电子技术相结合，向智能化方向发展；元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展，普遍采用无油润滑，应用新工艺、新技术、新材料。（1）采用的液压元件高压化，连续工作压力达到40Mpa，瞬间最高压力达到48Mpa；（2）调节和控制方式多样化；（3）进一步改善调节性能，提高动力传动系统的效率；（4）发展与机械、液力、电力传动组合的复合式调节传动装置；（5）发展具有节能、储能功能的高效系统；（6）进一步降低噪声；（7）应用液压螺纹插装阀技术，紧凑结构、减少漏油。附 录B外文文献的中文译文 Hydraulic presser drive and air pressure drive hydraulic fluid as the transmission is made according to the 17th century, Pascals principle of hydrostatic pressure to drive the development of an emerging technology, the United Kingdom in 1795 Braman Joseph (Joseph Braman ,1749-1814), in London water as a medium to form hydraulic press used in industry, the birth of the worlds first hydraulic press. Media work in 1905 will be replaced by oil-water and further improved.After the World War I (1914-1918) ,because of the extensive application of hydraulic transmission, espec- ially after 1920, more rapid development. Hydraulic components in the late 19th century about the early 20th century, 20 years, only started to enter the formal phase of industrial production. 1925 Vickers (F. Vikers) the invention of the pressure balanced vane pump, hydraulic components for the modern industrial or hydraulic transmission of the gradual establishment of the foundation. The early 20th century G Constantimscofluct- uations of the energy carried out by passing theoretical and practical research; in 1910 on the hydraulic trans- mission (hydraulic coupling, hydraulic torque converter, etc.) contributions, so that these two areas of develo- pment.The Second World War (1941-1945) period, in the United States 30% of machine tool applications in the hydraulic transmission. It should be noted that the development of hydraulic transmission in Japan than Europe and the United States and other countries for nearly 20 years later. Before and after in 1955, the rapid development of Japans hydraulic drive, set up in 1956, Hydraulic Industry. Nearly 20 to 30 years, the development of Japans fast hydraulic transmission, a world leader.Hydraulic transmission There are many outstanding advantages, it is widely used, such as general industr- ial use of plastics processing machinery, the pressure of machinery, machine tools, etc.; operating machinery engineering machinery, construction machinery, agricultural machinery, automobiles, etc.; iron and steel indu- stry metallurgical machinery, lifting equipment, such as roller adjustment device; civil water projects with flo- od control and dam gate devices, bed lifts installations, bridges and other manipulation of institutions; speed turbine power plant installations, nuclear power plants, etc.; ship from the deck heavy machinery (winch), the bow doors, bulkhead valve, stern thruster, etc.; special antenna technology giant with control devices, measu- rement buoys, movements such as rotating stage; military-industrial control devices used in artillery, ship anti- rolling devices, aircraft simulation, aircraft retractable landing gear and rudder control devices and other devi- ces.A complete hydraulic system consists of five parts, namely, power components, the implementation of co- mponents, control components, auxiliary components and hydraulic oil. The role of dynamic components of the original motive fluid into mechanical energy to the pressure that the hydraulic system of pumps, it is to power the entire hydraulic system. The structure of the form of hydra- ulic pump gears are generally pump, vane pump and piston pump. Implementation of components (such as hydraulic cylinders and hydraulic motors) which is the pressure of the liquid can be converted to mechanical energy to drive the load for a straight line reciprocating movement or rotational movement. Control components (that is, the various hydraulic valves) in the hydraulic system to control and regulate the pressure of liquid, flow rate and direction. According to the different control functions, hydraulic pressure control valve can be divided into valves, flow control valves and directional control valve. Pressure control valves are divided into benefits flow valve (safety valve), pressure relief valve, sequence valve, pressure relays, etc.; flow control valves including throttle, adjusting the valves, flow diversion valve sets, etc.; directional control valve includes a one-way valve , one-way fluid control valve, shuttle valve, valve and so on. Under the control of different ways, can be divided into the hydraulic valve control switch valve, control valve and set the value of the ratio control valve. Auxiliary components, including fuel tanks, oil filters, tubing and pipe joints, seals, pressure gauge, oil level, such as oil dollars. Hydraulic oil in the hydraulic system is the work of the energy transfer medium, there are a variety of mineral oil, emulsion oil hydraulic molding Hop categories. The role of the hydraulic system is to help humanity work. Mainly by the implementation of components to rotate or pressure into a reciprocating motion. Hydraulic system and hydraulic power control signal is composed of two parts, the signal control of some parts of the hydraulic power used to drive the control valve movement. Part of the hydraulic power means that the circuit diagram used to show the different functions of the interrelationship between components. Containing the source of hydraulic pump, hydraulic motor and auxiliary components; hydraulic control part contains a variety of control valves, used to control the flow of oil, pressure and direction; operative or hydraulic cylinder with hydraulic motors, according to the actual requirements of their choice.In the analysis and design of the actual task, the general block diagram shows the actual operation of equi - pment. Hollow arrow indicates the signal flow, while the solid arrows that energy flow. Basic hydraulic circuit of the action sequence - Control components (two four-way valve) and the spring to reset for the implementation of components (double-acting hydraulic cylinder), as well as the extending and retracting the relief valve opened and closed . For the implementation of components and control components, presentations are based on the corresponding circuit diagram symbols, it also introduced ready made circuit diagram symbols. Working principle of the system, you can turn on all circuits to code. If the first implementation of components numbered 0, the control components associated with the identifier is 1. Out with the implementation of components corresponding to the identifier for the even components, then retracting and implementation of components corresponding to the identifier for the odd components. Hydraulic circuit carried out not only to deal with numbers, but also to deal with the actual device ID, in order to detect system failures.DIN ISO1219-2 standard definition of the number of component composition, which includes the following four parts: device ID, circuit ID, component ID and component ID. The entire system if only one device, device number may be omitted. Practice, another way is to code all of the hydraulic system components for numbers at this time, components and component code should be consistent with the list of numbers. This method is particularly applicable to complex hydraulic control system, each control loop are the corresponding number with the systemWith mechanical transmission, electrical transmission compared to the hydraulic drive has the following advantages: 1, a variety of hydraulic components, can easily and flexibly to layout. 2, light weight, small size, small inertia, fast response. 3, to facilitate manipulation of control, enabling a wide range of stepless speed regulation (speed range of 2000:1). 4, to achieve overload protection automatically. 5, the general use of mineral oil as a working medium, the relative motion can be self-lubricating surface, long service life; 6, it is easy to achieve linear motion / 7, it is easy to achieve the automation of machines, when the joint control of the use of electro-hydraulic, not only can achieve a higher degree of process automation, and remote control can be achieved. The shortcomings of the hydraulic system: 1, as a result of the resistance to fluid flow and leakage of the larger, so less efficient. If not handled properly, leakage is not only contaminated sites, but also may cause fire and explosion. 2, vulnerable performance as a result of the impact of temperature change, it would be inappropriate in the high or low temperature conditions. 3, the manufacture of precision hydraulic components require a higher, more expensive and hence the price. 4, due to the leakage of liquid medium and the compressibility and can not be strictly the transmission ratio. 5, hydraulic transmission is not easy to find out the reasons for failure; the use and maintenance requirements for a higher level of technology.In the hydraulic system and its system, the sealing device to prevent leakage of the work of media within and outside the dust and the intrusion of foreign bodies. Seals played the role of components, namely seals. Medium will result in leakage of waste, pollution and environmental machinery and even give rise to malfunctioning machinery and equipment for personal accident. Leakage within the hydraulic system will cause a sharp drop in volumetric efficiency, amounting to less than the required pressure, can not even work. Micro-invasive system of dust particles, can cause or exacerbate friction hydraulic component wear, and further lead to leakage. Therefore, seals and sealing device is an important hydraulic equipment components. The reliability of its work and life, is a measure of the hydraulic system an important indicator of good or bad. In addition to the closed space, are the use of seals, so that two adjacent coupling surface of the gap between the need to control the liquid can be sealed following the smallest gap. In the contact seal, pressed into self-seal-style and self-styled self-tight seal (ie, sealed lips) two.The three hydraulic system diseases 1, as a result of heat transmission medium (hydraulic oil) in the flow velocity in various parts of the existence of different, resulting in the existence of a liquid within the internal friction of liquids and pipelines at the sam- e time there is friction between the inner wall, which are a result of hydraulic the reasons for the oil tempera- ture. Temperature will lead to increased internal and external leakage, reducing its mechanical efficiency. At the same time as a result of high temperature, hydraulic oil expansion will occur, resulting in increased com- pression, so that action can not be very good control of transmission. Solution: heat is the inherent characte -ristics of the hydraulic system, not only to minimize eradication. Use a good quality hydraulic oil, hydraulic piping arrangement should be avoided as far as possible the emergence of bend, the use of high-quality pipe and fittings, hydraulic valves, etc.2, the vibration of the vibration of the hydraulic system is also one of its malaise. As a result of hydraulic oil in the pipeline flow of high-speed impact and the control valve to open the closure of the impact of the process are the reasons for the vibration system. Strong vibration control action will cause the system to error, the system will also be some of the more sophisticated equipment er