浅谈液压技术在汽车上的应用.docx
《浅谈液压技术在汽车上的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅谈液压技术在汽车上的应用.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
浅谈液压技术在汽车上的应用
编号：
AQ-Lw-06226
浅谈液压技术在汽车上的应用
Applicationofhydraulictechnologyinautomobile
（安全论文）
单位：
_____________________
审批：
_____________________
日期：
_____________________
WORD文档/A4打印/可编辑
浅谈液压技术在汽车上的应用
备注：
加强安全教育培训，是确保企业生产安全的重要举措，也是培育安全生产文化之路。
安全事故的发生，除了员工安全意识淡薄是其根源外，还有一个重要的原因是员工的自觉安全行为规范缺失、自我防范能力不强。
摘要
近年来随着液压技术的发展和在汽车上的应用，汽车的各项性能都有了很大地提高，尤其是现代汽车上使用了电脑、机电液一体化的高新技术，使汽车工业的发展更上了一个新的台级。
汽车工业成为衡量一个国家科学技术水平先进与否的重要标志，目前技术先进的汽车已广泛采用了液压技术，就连汽车的燃料供给和机械润滑系统也借鉴了这些技术，因此加强针对汽车的液压技术的学习与研究，对于从事汽车理论学习和设计制造维修的人员具有很重要的意义。
关键字：
液压技术，汽车工业，高新技术，
1.引言
当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声，经久耐用，高度集成化等各项要求方面都取得了重大的发展，在完善比例控制，伺服控制，数字控制等技术上也有许多新成就。
现在汽车都在向着驾驶方便、运行平稳、乘坐舒适、安全可靠、节能环保的方向发展。
在这些发展中液压气压与液力传动技术起了主导作用。
液压气压与液力传动在汽车上的应用具有一定的特点，由于汽车整体结构和轻量化的要求，系统结构紧凑、元件组合性强与电气结合，能够根据汽车的运行状况进行控制。
2.液压系统工作原理及组成
2.1.液压传动工作原理
液压传动是利用液体的压力能来传递动力的一种传动形式，液压传动的过程是将机械能进行转换和传递的过程。
2.2.液压传动系统组成
（1）动力元件----液压泵,将机械能转换成液压能的装置。
（2）执行元件----液压缸、液压马达，将液压能转换成机械能的装置。
（3）控制元件----对系统中油液的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置，如压力、流量、方向控制阀等。
（4）辅助元件----如油箱、管路、过滤器等。
2.3.液压传动的特点
1）功率密度大，结构紧凑，质量轻；
2）传动平稳，能实现无级调速，且调速范围大；
3）液压元件质量轻、惯性矩小，实现高频换向；
4）元件寿命长，可实现过载保护；
5）液压元件已标准化，通用性强。
液压传动的不足：
效率低，不能保证严格的传动比，受油温变化影响大，制造精度要求高，对油液污染敏感
3、液压技术在汽车上的应用
3.1.自动变速器液压控制系统.
1）汽车自动变速器液压操纵系统阀体的作用是把油泵所输出的液压油分配给各元件，以控制各离合器和制动器的接合和分离，从而达到自动换档的目的。
2）主油路的副调压阀-限压滑阀
作用:
根据车速和节气门开度的变化,自动调节液力变矩器的压力,并保证各摩擦副润滑的油压和流向液压油冷却装置的油压.
3.2.汽车液压悬架系统.
汽车电控液压悬架可以使司乘人员都有乘坐软弹簧的舒服感，而且还能保证汽车的灵活性和稳定性。
目前轿车上采用的电子控制悬架都具有灵敏的车高调节功能，不管车辆（规定范围）如何变化，都可以保持汽车的一定高度，大大地减少了汽车在转弯时产生的倾斜程度。
当车辆在凸凹不平的道路上行驶时可以提高车身的高度，当车辆高速行驶时又可使车身的高度降低，以减少风的阻力。
汽车电控液压悬架还具有衰减力的调节功能，以提高车辆的稳定性。
在急转弯、急加速和紧急制动时，还可以抑制车辆姿态的变化。
3.3.汽车液压制动系统
汽车制动系统是汽车安全行驶中最重要的部分。
随着发动机的技术发展和道路条件的改善，汽车的行驶速度和单次运行距离都有了很大地发展，行驶动能大幅度地提高，从而使得传统的摩擦片式制动装置越来越不能适应长时间、高强度的工作需要。
由于频繁或长时间地使用制动器，出现摩擦片过热衰退现象，严重时导致制动失效，威胁到行车安全。
车辆也因为频繁更换制动蹄片和轮胎导致运输成本的增加。
为了解决这一问题，应运而生的各种车辆的助制动系统迅速发展，液力缓速器就是其中的一种。
当今的液力缓速器主要用在重型载货汽车和大中型客车上。
液力缓速器的使用和推广，大大地改善了传统的制动器的不足。
3.4.电子液压制动系统（简称EHB）
3.4.1电子液压制动系统（简称EHB）是在传统的液压制动器基础上发展而来的。
与传统的汽车制动系统有所不同,EHB以电子元件替代部分机械元件,是一个先进的机电一体化系统。
EHB用一个综合制动模块取代传统制动器中的压力调节器和ABS模块。
这个综合的制动模块由电机、泵、蓄电池等部件组成,它可以产生并储存制动压力,可以对4个车轮的制动力矩进行单独调节。
同时,在EHB的电子控制系统中设计相应程序,通过操纵电控元件来控制制动力的大小及各轴制动力的分配,可以完全实现ABS及ASR等功能。
3.4.2EHB的工作原理
EHB采用电子踏板取代传统制动系统中的制动踏板,用来接受驾驶员的制动意图,产生并传递制动信号给电控单元和执行机构,并根据一定的算法进行模拟,然后将信息反馈给驾驶员,保证驾驶员有足够的踏板感。
制动过程中,车轮制动力由ECU和执行器控制,踏板转角传感器不断地将踏板转角信号转换为电信号,并将其输入到电控单元。
ECU将控制信号及电流分别输入到驱动器和电液制动阀,驱动器根据两个输入信号中的较大值产生控制电流输入到电液制动阀。
电液制动阀根据输入电流调整输出到制动器的压力大小。
在制动过程中,ECU还可以根据轮速传感器等其它各种信号进行分析计算,实现ABS、ASR等功能。
为了保证在系统发生故障时也能安全停车,系统中设计有后备液压系统,以保证控制系统在失灵时仍有制动能力,确保安全。
3.4.3EHB的发展和现状
EHB是线控制动系统（Brake2by2wireSystem）的一种类型。
线控制动系统（简称BBW）包括EHB和EMB两种,其中EMB（Electro2mechanicalBrake）称为电子机械制动系统。
如果把EHB称为“湿式”的BBW系统,那么EMB就是“干式”的BBW系统。
两者的区别在于EMB不再使用制动液及液压部件,制动力矩完全由安装在4个车轮上的电动机驱动执行机构实现。
目前,BBW系统存在着是否有高可靠性的安全通信技术,制动随动如何实现,制动失效如何保护等急需解决的问题,同时也存在着如何更好地降低制造成本,逐步实现市场化的问题。
EMB是汽车制动系统未来发展的方向,而EHB则是实现这一目标的第一步。
线控制动源于飞机制造工业,随着汽车电子化程度的不断提高,BBW系统被引入汽车制造领域。
早在1993年,福特汽车公司就在一款电动汽车上安装了EHB系统,后来通用公司在其一款轿车上也采用了EHB。
目前,奔驰公司新推出的SL500同样采用了EHB,是世界上第一辆采用线控制动技术的量产车,它的EHB技术是由博世公司提供的,也是电子控制制动系统SBC（SensotronicBrakeCon2trol）的一部分。
此外,德尔福公司还提出了混合线控制动系统（HybridBrake2by2wire）,即混合电制动系统,前轮仍采用传统的液压制动器进行制动,而后轮则用电动制动钳来代替传统的液压制动钳,是EHB到EMB的过渡。
3.4.4EHB与传统制动系统的对比
1）液压产生。
在传统的制动系统中,驾驶员通过对制动主缸的调节,在轮缸建立制动压力;而电液制动系统则是通过液力蓄能器提供制动压力,而所储压力是由电动液压泵产生的,可以提供多次连续制动的液压力。
2）液压分配。
传统的制动系统只是均匀的分配液压力,当踩下制动踏板时,制动主缸就将等量的制动液送往各制动器的制动管路,并通过比例阀来平衡前后轮缸;而EHB则根据传感器所采集到的各种信息,通过ECU计算出各制动器所需的最佳制动力,并将其分别施加于各制动轮,达到良好的制动效果。
3）动力传递。
电液制动系统的制动踏板和车轮制动器之间的动力传递是分离的,在制动过程中,制动力由EHB电子控制单元提供柔性控制,替代了传统的纯机械传递方式。
4）元件连接。
EHB用电线取代部分制动管路,缩短了制动管路的长度,并可省去一些制动管路中的阀类元件,节省空间。
3.4.5EHB系统的优点
传统制动系中，制动主缸与制动轮缸通过制动管路相连，制动压力直接由人力通过制动踏板输入，而真空助力器作为辅助动力源也要受到发动机真空度的限制。
这种结构特点限制了制动压力建立、各轮制动力的分配以及与其它系统的集成控制等，在进一步提高制动效果方面潜力有限。
EHB系统由于改变了压力建立方式，踏板力不再影响制动力，弥补了传统制动系统设计和原理所导致的不足，具有许多传统制动系统无法比拟的优越性：
3.5.汽车液压减震系统
汽车液压减振系统具有优良的减震功能，在车辆偏重时可以保持车辆的平衡，使车辆继续安全行驶。
在车辆更换轮胎时，不需要千斤顶顶地即可更换轮胎，大大地提高了工作效率，节省了时间。
如果车辆陷入湿滑的地方时，利用此装置也很容易走出泥沼。
3.6.液压转向系统
3.6.1液压助力转向系统
液压助力转向系统主要由机械部分和液压助力装置两部分组成。
机械部分由转向传动副、转向摇臂、纵拉杆总成、横拉杆总成、转向节臂、转向主销、转向节主销套、转向节压力轴承及转向节等组成。
液压助力装置部分由液压助力器、贮油箱、转向油泵及管路等组成。
液压助力转向按液流形式分为常流式和常压式两种，按分配阀的形式又可分为滑阀式和转阀两种。
现以液压常流式转向为例介绍液压助力转向系统的工作原理。
3.6.2.液压动力转向器
1．传统液压动力转向系统的组成
⑴转向液压泵--转向液压泵是液压动力转向系统的动力源,它的作用是将发动机产生的机械能转变为驱动转向动力缸工作的液压能,再由转向动力缸驱动转向车轮。
除液压泵本体外,通常还包括限制液压泵输出油压的安全阀和调节输出油量的溢流阀等。
⑵转向动力缸--是将转向液压泵提供的液压能,转变为驱动转向车轮偏转的转向助力执行元件。
⑶转向控制阀--是在驾驶员的操纵下,控制转向动力缸输出动力大小、方向和增力快慢的控制阀。
转向控制阀通常还包含一个止回阀它的作用是当动力转向系统中的液压部分出现故障时,止回阀能保证驾驶员通过转向盘也可以直接操纵机械式转向器工作,使汽车能继续控制方向,但此时所需要的转向力比正常时要大很多。
2．传统液压动力转向系统结构形式
分开式--转向器、转向动力缸和转向控制阀三者分开布置
半分开式--是将转向动力缸和转向控制阀组合制成整体
整体式--将转向控制阀、转向动力缸和机械转向器三者组合成一个整体
3．传统液压动力转向系统工作原理：
直线行驶：
汽车直线行驶时转向盘处于中间位置不动。
转向蜗杆轴在反作用弹簧的作用下,转向位置相对于外壳是固定不动的,转向控制阀的滑阀柱塞相对于阀体处于中间位置。
由转向液压泵输给转向控制阀的高压油液直接流回到储油箱中,转向动力缸左、右油室中的油压相等,因此动力转向机构处于不工作状态。
右转向时：
汽车右转弯行驶时转向盘向右转动,转向蜗杆轴驱动活塞2向右移动,与活塞制成一体的齿条通过扇形齿轮和转向摇臂驱动前轮向右偏转。
左转向时：
汽车向左转弯时,转向盘向左转动,转向控制阀进行类似向右转向的动作,只是各动作方向相反。
转向“路感”的产生：
整体滑阀式液压动力转向系统会产生转向“路感”。
这是由于转动转向盘时,转向控制阀的滑阀柱塞能随转向蜗杆轴同时产生轴向移动。
当反作用弹簧被压缩时,由转向液压泵输向转向动力缸的高压油液会同时输向反作用油腔中,这样反作用弹簧的弹力和反作用油道中的高压油液施加给反作用柱塞的压力就共同作用到转向蜗杆轴上,产生一个与转向阻力大小成正比的作用力,这个力反映在转向盘上就是驾驶员对转向状况产生的转向“路感”
3.7汽车电子稳定控制（EPS）液压系统
汽车ESP（ElectronicStabilityProgram）系统，中文名称是汽车电子稳定控制系统，是目前世界上最尖端的高科技汽车主动安全系统电子设备。
ESP系统除了具有制动防抱死系统ABS和牵引力控制系统TCS的功能之外，更是一种智能的主动安全系统。
在汽车行驶过程中，ESP始终监测车的运动状态，尤其是与转向相关的运行状态，一旦出现不稳定的预兆，ESP系统便实时予以更正，从而使行车安全性大大提高，驾车人员感觉更灵活、更快捷、更安全。
ESP是汽车在各种恶劣状况下，都能非常可靠的按照驾驶人员的意图进行控制，而不会出现摆尾和方向失控等危险状况。
汽车ESP系统主要由电子控制单元、传感器和液压系统三部分组成，其控制品质的好坏和工作性能的可靠性不仅与ECU的控制逻辑、传感器的作用有关，还与液压系统动态特性密切相关。
汽车ESP液压系统是由多个液压元件组成，各液压元件在ECU的驱动下协同工作，根据汽车的不同行驶工况对车轮施加相应的液压制动力，实现车辆的主动干预。
作为汽车ESP系统的执行机构，液压系统是一个高速响应系统，各液压控制阀的动态响应均在短时间完成。
因此，对液压系统进行动态特性研究，了解和掌握液压系统工作过程中的动态响应特性，保证运动和ECU控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。
由于能大大提升汽车的主动安全水平，ESP从最初只是顶级豪华轿车的选装配置逐渐演变为中级轿车标准配置。
在ESP逐渐普及的过程中，ESP自身也在不断升级换代；从早期的5.0、5.3、5.7再到目前我国已经实现国产化的ESP8.0以及最新的ESPPlus，BoschESP的体积和重量在不断下降，性能和扩展功能却在大大地提升，同时其制造成本也在逐渐降低，因而ESP得装车率逐渐提高。
目前尽管ESP在各国NCAP以及汽车安全研究机构的测试评分体系中都不属于评分项目，但这些机构都无一不例外在鼓励使用ESP。
而美国交通部和NHTSA更是在2006年末发布了一项硬性的规定：
规定所有车重不超过10000磅的2009款新车，都要将ESP系统列为标准配置；而到2011年9月，所有在美国本土销售的新车，都必须将ESP列为标准配置。
据NHTSA的研究数据表明，这项措施的实行，每年将会拯救5300到10300人的生命，IIHS对此的预测数字更是不低于10000人，ESP的主要性可见一斑。
近年来，汽车工业已成为我国的支柱产业，汽车在日常工作和生活中起着越来越重要的作用。
汽车生产商为提高产品的竞争力及市场占有率，都把汽车安全技术和价格作为非常重要的竞争手段。
由于能大大提升汽车的主动安全水平，可以预见，ESP汽车安全产品的普及率会逐年上升。
掌握ESP技术，就掌握了竞争未来汽车安全技术的主动权。
然而，国内生产的汽车所配置的ESP还来源于进口，其国产化研制工作正在起步。
因此，开展汽车ESP液压系统动态特性研究，为汽车设计人员提供相应的理论依据和技术支撑，对缩短ESP研究周期，避免过多的试制品试验，都有着重要的工程意义汽车ESP液压系统是由多个液压元件组成，各液压元件在WCU的驱动下协同工作，根据汽车的不同行驶工况对车轮施加相应的液压制动力，实行车辆的主动干预。
作为汽车ESP系统的执行机构，液压系统是一个高速响应系统，各液压控制阀的动态响应均在短时间内完成，其动态特性直接影响ESP系统控制品质的好坏和工作性能的可靠性。
液压单元式ESP系统的核心部件，它用于接受电子控制单元的指令，通过各液压控制阀的开关动作通断控制回路，进而自动调节各制动轮缸的制动压力。
液压单元主要由液压控制阀、回油泵和蓄能器等组成，通过液压控制阀和回油泵产生的液压力控制制动力。
采用循环调压方式进行ESP系统制动压力调节时，通过使制动轮缸中的液压介质泵回制动主缸或蓄能器，实现制动压力减小；通过制动主缸或蓄能器中的液压介质进入制动轮缸，实现制动压力的增大；通过增、减压阀的关闭，截断回路，使得制动轮缸压力保持不变。
在液压单元中，还有一个很重要的元件--集成阀。
集成阀是常通阀和限压阀的集成，根据车辆运行状况，ECU发出命令，通过常通和限压状态的选择，实现液压系统常规制动、ABS模式、ASR模式、ESP模式的切换。
在ESP模式下，集成阀切换到限压状态，防止系统的工作压力过载，起限压阀的作用。
回油泵的持续工作，可能使得系统压力超过限定压力而引起系统过载，ECU发出指令，限压状态切换到常通状态，对工作系统进行泄压：
当系统的压力没有达到限定值时，常通状态切换到限压状态。
在ESP液压系统中，液压控制阀汇中的增压阀、减压阀、吸入阀以及常通阀都是典型的二位二通的电磁阀；回油泵一般为高压柱塞泵；蓄能器为弹簧活塞式
4.汽车液压技术的发展趋势
提到汽车，除了尺寸可取，、变速器、ABS之外，媒体或者专业人士谈论更多的往往是厢体及其它的结构，材料的性能与应用，车桥的强度和结构，悬挂系统的安全和平顺等等，如何实现汽车的功能，更好地体现出功能性、实用性、方便性等几个方面的结合也是我们汽车专业人士所关注、所追求的。
关注汽车的功能性问题，就会自然而然地将目光落到实现各种功能的液压技术上。
提到液压技术，相信汽车行业从业人员并不陌生。
在我们周围，从自卸车到搅拌车，从垃圾车到扫地车，随处可见液压系统的影子。
采用各种新功能、新技术的专用汽车琳琅满目，令人应接不睱，流连忘返。
作为汽车液压技术人员，透过展会上车辆华丽的外表、精湛的工艺、精美的做工，体会更深的是液压技术在其中所起到的功能化核心作用，以及液压技术发展过程中鲜明的时代和行业特征。
举一个例子，在一辆半挂车系统上，我们看到了液压驱动的驾驶室翻转系统；具有液压高度调整和角度调整功能的牵引座；有液压伸缩车架、地板升降、尾梯收放以及液压车桥提升系统等等。
而功能化的箱体则可能是自装卸移动式垃圾压缩站，也可能是专业运输散装物料的液压活动地板，更可能是安全有液压随车吊和自调平液压支撑，或者同时配备液压翼开系统和遥控操作功能的液压升降尾板等。
透过现象看本质。
无论是汽车对于液压技术的要求，还是液压技术对汽车发展所做出的贡献，如果可以因此思考一下液压技术与汽车的现状以及发展趋势之间的关系，将是非常有价值的。
1.发展轻型化、轻量化、集成化技术。
在IAA展会上，我们可以看到，汽车已普遍使用插装元件、铝合金阀体、液压回路的集成技术等。
而在功能性的箱体结构、最新的驱动机构以及执行元件技术方面，也大量地采用了抗拉强度750mpa高强度钢、高强度铝合金材料。
甚至全铝结构的液压油缸和驱动机构也不乏其身影。
在汽车上，任何降低重量的措施都可以直接提高能源的利用率，降低燃料的消耗。
这就是为什么汽车行业追求轻量化，并乐此不疲的根本原因。
2.广泛采用现代化的精密制造技术，提高元件的制造精度。
尺寸精度的提高意味着更小的泄漏，而表面精度的提高则可以减少元件和系统的内部压力损失，从而减少功率损失。
先进制造技术还使集成化回路的广泛应用成为可能。
集成化回路可以使元件之间的距离缩短，减小流道的长度，从而降低管路的损失。
4、结束语
自2O世纪9O年代以来，工程机械进入了一个新的发展时期，新技术的广泛应用使得新结构和新产品不断涌现。
随着微电子技术向工程机械的渗透，工程机械日益向智能化和机电一体化方向发展，对工程机械行走驱动装置提出的要求也越来越苛刻。
近年来，液压技术迅速发展，液压元件日臻完善，使得液压传动在工程机械传动系统中的应用突飞猛进，液压传动所具有的优势也日渐凸现。
可以相信，随着液压技术与微电子技术、计算机控制技术以及传感技术的紧密结合，液压传动技术必将在工程机械行走驱动系统的发展中发挥出越来越重要的作用。
参考文献：
[1]李栓成.现代轿车电控悬架的结构原理和检修[M].北京:
北京理工大学出版社,1998
[2]付百学.汽车电子控制技术（下册）[M].北京:
机械工业出版社,2000.
[3]张利平.现代液压技术应用220例.北京：
化学工业出版社，2004
[4]杨尔庄.二十一世纪液压技术现状及发展趋势.液压与气动，2003（3）：
1～2
[5]余志生.汽车理论.北京：
机械工业出版社，2003，66~70
[6]刘惟信.汽车设计.清华大学出版社,2001
[7]陈家瑞.汽车构造.北京：
机械工业出版社，2005
[8]王望予.汽车设计第4版.北京：
机械工业出版社,2007
[9]韩晓娟.机械设计课程设计.北京：
机械工业出版社，2000
[10]汽车工程手册.北京：
人民交通出版社,2001
这里填写您的公司名字
FillInYourBusinessNameHere
升级会员 