中型載貨汽車(5+1)變速器三維設(shè)計（直接操縱 鎖環(huán)式同步器 全同步器換擋）【含UG三維圖紙模型、說明書文檔】

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According to the design requirement to choose a three-axis 4th speed transmission and the fixed middle shaft, the reverse stall used to shift the gear on the reverse gear shaft, the other stalls used Synchronizer shift, according to the design requirements of the light truck,the manipulation agencies use remote control. Noted and demonstrated that the transmission parameters, the calculations and the list of gear geometry parameters,the gear material selection,gear strength and strength check, the design of the shaft and stiffness and strength check,shaft material selection, bearing selection,spline options and check.And briefly introduce the transmission disassembly sequence, as well as a summary of this design.The whole graduation design lasts three months, and it is completed under the teacher's leading and the help of the classmate smoothly. Finally thanks to the teachers and classmates who give me much help during the graduation design. This design, includes 1 No.0 diagram papers and 2 copies of three-dimensional graph by computer and manual drawing, translating a foreign information, preparing four MATLAB Programming Language, and edit a manual. Keyword: transmission, design, three-axis, the reverse gear shaft 2012年5月18日 第2章 變速器的方案論證 2.1 變速器類型選擇及傳動方案設(shè)計 變速器的種類很多，按其傳動比變化方式不同可以分為有級式、無級式和綜合式三種。有級式變速器根據(jù)前進擋數(shù)的不同，可以分為三、四、五擋和多擋變速器；而按其軸中心線的位置又分為固定軸線式、螺旋軸線（行星齒輪）式和綜合式。其中，固定式變速器應(yīng)用較廣泛，又可分為兩軸式，三軸式和多軸式變速器。 現(xiàn)代汽車大多都采用三軸式變速器。對發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的轎車，如變速器傳動比小，則常采用兩軸式變速器。以下是兩軸式和三軸式變速器的傳動方案。要采用哪一種方案，除了汽車總布置的要求外，主要考慮以下四個方面： 2.1.1 結(jié)構(gòu)工藝性 兩軸式變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體，當發(fā)動機縱置時，主減速器可用螺旋圓錐齒輪或雙曲面齒輪，而發(fā)動機橫置時用圓柱齒輪，因而簡化了制造工藝。 2.1.2 變速器的徑向尺寸 兩軸式變速器的前進擋均為一對齒輪副，而三軸式變速器則有兩對齒輪副。因此，對于相同的傳動比要求，三軸式變速器的徑向尺寸可以比兩軸式變速器小得多。 圖2-1 二軸式變速器示意圖 圖2-2 三軸式變速器示意圖 2.1.3 變速器齒輪的壽命 兩軸式變速器的低擋齒輪副大小相差懸殊，小齒輪工作循環(huán)次數(shù)比大齒輪要高得多，因此，小齒輪工作壽命比大齒輪要短。三軸式變速器的各前進擋均為常嚙合齒輪傳動，大小齒輪的徑向尺寸相差較小，因此壽命比較接近。在直接擋時，齒輪只是空轉(zhuǎn)，不影響齒輪壽命。 2.1.4 變速器的傳動效率 兩軸式變速器，雖然可以有等于1的傳動比，但是仍要有一對齒輪傳動，因而有功率損失。而三軸式變速器，可以將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接擋，因而傳動效率高，磨損小，噪聲也較小。 轎車，尤其是微型汽車，采用兩軸式變速器比較多，這樣可將變速器和主傳動器組成一個整體，使傳動系的結(jié)構(gòu)緊湊，汽車得到較大的有效空間，便于汽車的總體布置。因此，近年來在歐洲的轎車中采用得比較多。而中、重型載貨汽車則多采用三軸式變速器。這次設(shè)計的變速器是中型貨車使用，所以采用三軸式變速器。 2.2變速器傳動機構(gòu)的分析 根據(jù)第一節(jié)所述，采用中間軸式變速器，在各擋數(shù)相同的條件下，各變速器的差別主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換擋方案和倒擋傳動方案。 2.2.1 換擋結(jié)構(gòu)形式的選擇 目前，汽車上的機械式變速器的換擋結(jié)構(gòu)形式有直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器換擋三種。 1）滑動齒輪換擋 通常是采用滑動直齒輪換擋，但也有采用滑動斜齒輪換擋的。滑動直齒輪換擋的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、容易制造。缺點是換擋時齒端面承受很大的沖擊會導(dǎo)致齒輪過早損壞，并且直齒輪工作噪聲大，所以這種換擋方式一般僅用在一擋和倒擋上。 2）嚙合套換擋 用嚙合套換擋，可以將結(jié)構(gòu)為某傳動比的一對齒輪，制造成常嚙合的斜齒輪。用嚙合套換擋，因同時承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而輪齒又不參與換擋，因此它們都不會過早損壞，但是不能消除換擋沖擊，所以仍要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器的軸向尺寸和旋轉(zhuǎn)部分的總慣量增大。因此，這種換擋方法目前只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上使用。這是因為重型貨車擋位間的公比較小，要求換擋手感強，而且在這種車型上又不宜使用同步器（壽命太短，維修不便）。 3）同步器換擋 現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器換擋。使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換擋，與操作技術(shù)熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法相比，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大、同步環(huán)使用壽命短等缺點，但仍然得到廣泛應(yīng)用。近年來，由于同步器廣泛使用，壽命問題已得到基本解決。 上述三種換擋方案，可同時用在同一變速器中的不同擋位上，一般倒擋和一擋采用結(jié)構(gòu)較簡單的滑動直齒輪或嚙合套的形式，對于常用的高擋位則采用同步器或嚙合套。 本次設(shè)計方案四個前進擋和倒檔采用全同步器換擋。 2.2.2倒擋的形式及布置方案 倒擋使用率不高，常采用直齒滑動齒輪方案換入倒擋。為實現(xiàn)傳動有些利用在前進擋的傳動路線中，加入一個中間傳動齒輪的方案，也有利用兩個聯(lián)體齒輪的方案。 圖2-3 常見的倒擋結(jié)構(gòu)方案有以下幾種： 方案1.（如圖2-3a示） 在前進擋的傳動路線中，加入一個傳動，使結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪處于正負交替對稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。此方案廣泛用于轎車和輕型貨車的四擋全同步器式變速器中。 方案2.（如圖2-3b所示） 此方案的優(yōu)點是可以利用中間軸上一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度，但換擋時兩對齒輪必須同時嚙合，致使換擋困難。某些輕型貨車四擋變速器采用此方案。 方案3.（如圖2-3c所示） 此方案能獲得較大的倒擋傳動比，突出的缺點是換擋程序不合理。 方案4.（如圖2-3d所示） 此方案針對前者的缺點作了修改，因而經(jīng)常在貨車變速器中使用。 方案5.（如圖2-3e所示） 此方案中，將中間軸上一擋和倒擋齒輪做成一體其齒體、寬加大，因而縮短了一些長度。 方案6.（如圖2-3f所示） 此方案中，采用了全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋方便。 方案7.（如圖2-3g所示） 為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有些貨車采用此方案，其缺點是一擋和倒擋得各用一根變速器撥叉軸，使變速器上蓋中的操縱機構(gòu)復(fù)雜一些，一般3、4、5、6、7這五種方案用于五擋變速器。 綜合考慮，本次設(shè)計采用一擋和倒擋共用一個同步器換擋。 2.3 變速器操縱機構(gòu)方案分析 2.3.1變速器操縱機構(gòu)的功用 變速器操縱機構(gòu)的功用是保證各擋齒輪、嚙合套或同步器移動規(guī)定的距離，以獲得要求的擋位，而且又不允許同時掛入兩個擋位。 2.3.2 設(shè)計變速器操縱機構(gòu)時，應(yīng)該滿足的基本要求： 1. 要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒擋鎖； 2. 要使換擋動作輕便、省力，以減輕駕駛員的疲勞強度； 3. 應(yīng)使駕駛員得到必要的手感。 2.3.3換擋位置 設(shè)計操縱機構(gòu)首先要確定換擋位置。換擋位置的確定主要從換擋方便考慮。為此應(yīng)該注意以下三點： 1. 按換擋次序來排列 ； 2. 將常用擋位放在中間位置，其它擋位放在兩邊； 3. 為了避免誤掛倒擋，往往將倒擋安排在最靠邊的位置，有時于1擋組成一排。 2.4 齒輪形式的分析確定 斜齒圓柱齒輪雖然工作時有軸向力且加工復(fù)雜些，但仍以其運轉(zhuǎn)平穩(wěn)噪聲低壽命長的突出優(yōu)點得到變速器的普遍采用。本次設(shè)計一檔，倒擋采用直齒輪，其它各擋均采用斜齒輪。 2.5 齒輪副安排的分析確定 各齒輪副的相對安排位置，對于整個變速器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響。各擋位置的安排，應(yīng)考慮以下四個方面的要求： 2.5.1 整車總布置 根據(jù)整車的總布置，對變速器輸入軸與輸出軸的相對位置和變速器的輪廓形狀以及換擋機構(gòu)提出要求。比如說是該車是采用發(fā)動機前置前驅(qū)動還是發(fā)動機前置后驅(qū)動等等，這些問題都牽連著變速器的設(shè)計方案。 2.5.2 駕駛員的使用習慣 人們習慣于按擋的高低順序，由左到右或由右到左排列來換擋，如下圖b和c。值得注意的是倒擋，雖然它是平常換擋序列之外的一個特殊擋位，然而卻是決定序列組合方案的重要環(huán)節(jié)。例如在四擋變速器中采用的基本序列組合方案有三種，見圖2.2。其中b和c是倒擋與序列不結(jié)合的方案，即掛擋時，需先換位再掛倒擋。倒擋與序列結(jié)合與不結(jié)合兩者比較，前者在結(jié)構(gòu)上可省去一個撥叉和一根變速滑桿，后者如布置適當，則可使變速器的軸向長度縮短。 按習慣，倒擋最好與序列不結(jié)合。否則，從安全考慮，將倒擋與一擋放在一起較好。 圖2-4 根據(jù)以上的要求，本次設(shè)計的擋位布置方案如圖2.5所示： 圖 2.5 2.5.3 提高平均傳動效率 為提高平均傳動效率，在三軸式變速器中，普遍采用具有直接擋的傳動方案，并盡可能地將使用時間最多的擋位實際成直接擋。 2.5.4改善齒輪受載狀況 各擋齒輪在變速器中的位置安排，應(yīng)考慮齒輪的受載狀況。承受載荷大的低擋齒輪，一般安置在離軸承較近的地方，以減小軸的變形，使齒輪的重疊系數(shù)不致下降過多。變速器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過高而造成表面點蝕損壞，因此將高擋齒輪安排在離兩支承較遠處較好。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉(zhuǎn)角較小，故齒輪的偏載也小。 本次設(shè)計傳動方案如圖2.6所示 傳動路線： Ⅰ擋：一軸→1→2→中間軸→10→9→9和11間的同步器→二軸→輸出 Ⅱ擋：一軸→1→2→中間軸→8→7→5和7間的同步器→二軸→輸出 Ⅲ擋：一軸→1→2→中間軸→6→5→5和7間的同步器→二軸→輸出 Ⅳ擋：一軸→1→2→中間軸→4→3→1和3間的同步器→二軸→輸出 Ⅴ擋：一軸→1和3間的同步器→二軸→輸出 R擋：一軸→1→2→中間軸→12→14→13→11→9和11間的同步器→二軸→輸出 圖2.6 (注：第一軸后端為齒輪1，第二軸從左往右依次為齒輪3、5、7、9、11，中間軸從左往右依次為齒輪2、4、6、8、10、12，倒擋軸上位齒輪13,14) 5 目 錄 第1章 外文翻譯 …………………………………………………………………1 1.1 中文譯文…………………………………………………………………1 1.2 外文原文…………………………………………………………………8 第2章 變速器的方案論證 ………………………………………………………17 2.1 變速器類型選擇及傳動方案設(shè)計 …………………………………… 17 2.1.1 結(jié)構(gòu)工藝性 …………………………………………………… 17 2.1.2 變速器的徑向尺寸 …………………………………………… 17 2.1.3 變速器齒輪的壽命 …………………………………………… 17 2.1.4 變速器的傳動效率 …………………………………………… 18 2.2 變速器傳動機構(gòu)的分析 ……………………………………………… 18 2.2.1 換擋結(jié)構(gòu)形式的選擇 ………………………………………… 18 2.2.2 倒擋的形式及布置方案 ……………………………………… 18 2.3 變速器操縱機構(gòu)方案分析 …………………………………………… 20 2.3.1 變速器操縱機構(gòu)的功用 ……………………………………… 20 2.3.2 設(shè)計變速器操縱機構(gòu)時，應(yīng)滿足的基本要求 ………………………20 2.3.3 換擋位置 ……………………………………………………… 20 2.4 齒輪形式的分析確定 ………………………………………………… 20 2.5 齒輪副安排的分析確定 ……………………………………………… 20 2.5.1 整車總布置 …………………………………………………… 20 2.5.2 駕駛員的使用習慣 …………………………………… 20 2.5.3 提高平均傳動效率 ……………………………………………………… 21 2.5.4 改善齒輪受載狀況 …………………………………………… 21 學生畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯申請表 課題名稱 指導(dǎo)教師（職稱） 設(shè)計（論文）是否完成 材料是否完整規(guī)范 譯文是否完成 設(shè)計（論文）手冊是否填寫完畢 學生所在學院 專業(yè) 學號 學生簽名： 日期： 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評審表 序號 評審項目 指 標 滿分 評分 理 文 1 工作量、工作態(tài)度 按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，難易程度和工作量符合教學要求；工作努力，遵守紀律；工作作風嚴謹務(wù)實；善于與他人合作。 20 20 2 調(diào)查論證 能獨立查閱文獻和調(diào)研；能較好地做出開題報告；有綜合、收集和正確利用各種信息及獲取新知識的能力。 10 20 3 設(shè)計、實驗方案，分析與技能 設(shè)計、實驗方案科學合理；數(shù)據(jù)采集、計算、處理正確；論據(jù)可靠，分析、論證充分；結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、工藝可行、推導(dǎo)正確或程序運行可靠；繪圖符合國家標準。 40 0 4 設(shè)計說明書論文質(zhì)量 綜述簡練完整，有見解；觀點正確，論據(jù)充分，結(jié)論嚴謹合理；文理通順，技術(shù)用語準確，符合規(guī)范；圖表完備、正確。 20 40 5 創(chuàng) 新 工作中有創(chuàng)新意識；對前人工作有改進、突破，或有獨特見解，有一定應(yīng)用價值。 5 10 6 譯 文 翻譯準確、通順，文筆流暢，譯文數(shù)量符合要求。 5 10 是否同意參加答辯： 總分 評語： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯評審表 課題名稱 學生姓名 學號 指導(dǎo)教師姓 名 職稱 序號 評審項目 指 標 滿分 評分 1 自 述 思路清晰；語言表達流暢，概念清楚；準備充分，時間符合要求。 10 2 設(shè)計（論文）質(zhì)量 設(shè)計（實驗）方案科學合理，數(shù)據(jù)可靠，計算準確，繪圖質(zhì)量好，結(jié)論有理論價值或應(yīng)用前景。 40 3 創(chuàng) 新 對前人工作有改進或突破、或有獨特見解。 10 4 答 辯 回答問題有理論依據(jù)，基本概念清楚。主要問題回答準確，深入。 40 總分 評語： 答辯委員會（小組）負責人： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）評價 指導(dǎo)教師評分： 評閱人評分： 答辯評分： 綜合評定成績（按結(jié)構(gòu)分4：3：3）： 答辯委員會負責人： 年 月 日 具有完整電力牽引設(shè)備的混合動力客車 Stanislav N. Florentsev, Dmitry B. Izosimov, Sergey B. Baida, Alexander A. Belousov,Andrey N. Sibirtsev, Sergei V. Zhuravljov “RUSELPROM-ElectricDrive” Ltd., Moscow, Russia Copyright . 2011 SAE International 摘要 城市公交車LIAZ 5292XX是RUSELPROM公司和Likino客車廠團隊合作的結(jié)果。在2008年俄羅斯莫斯科國際汽車論壇的結(jié)果上，LIAZ 5292XX被認為是當年俄羅斯最好的城市客車。LIAZ 5292XX混合動力客車提供以下值：汽車總長12m；最大（峰值）牽引力功率大概為250kW；可以運動在20%（12°）坡度的路面上?？蛙嚁y帶有ICE，牽引電力控制IM，發(fā)動機IM，緩沖超級電容器。這個城市客車牽引電子設(shè)備組(TEES)的參數(shù)和方塊圖將在文章中將提到。控制能量流動的算法提供考慮主要燃油經(jīng)濟性，標準檢查程序測試的結(jié)果也給出了。特殊服務(wù)軟件——牽引電子控制設(shè)備（TEES）工作變量的服務(wù)計算系統(tǒng)可視化參數(shù)，圖形信息的結(jié)果和過程，在圖形中下載、保存和視圖，與表格形式的緊急日志文件。 簡介 分析世界運輸系統(tǒng)的發(fā)展趨勢顯示，技術(shù)的發(fā)展方向轉(zhuǎn)向了能源和資源經(jīng)濟，創(chuàng)造的汽車帶有生態(tài)安全參數(shù)。純生態(tài)應(yīng)用的重要性，節(jié)能車輛在俄羅斯的metabolizes是顯而易見的。國外制造商傳統(tǒng)的汽車和混合動力汽車的競爭力比較成為創(chuàng)造新的國內(nèi)汽車技術(shù)的基本準則。從分析一整套設(shè)備變化的規(guī)律如下，當今創(chuàng)造一臺純生態(tài)的（或者，至少是環(huán)保的）和有競爭力的汽車是結(jié)合混合動力系統(tǒng)在內(nèi)燃機，發(fā)電機，帶有緩沖存儲的牽引電力驅(qū)動的基本應(yīng)用是真有可能的。在混合動力系統(tǒng)可以結(jié)合積極性質(zhì)的獨立電源：高比能量的能量來源和高比功率的功率源緩沖區(qū)。優(yōu)先設(shè)計的是混合動力系統(tǒng)與內(nèi)燃發(fā)動機，而長遠來看是基于燃料電池上的混合動力系統(tǒng)。如果在標準路面上重復(fù)加速和制動的汽車經(jīng)常是周期性的，混合動力系統(tǒng)應(yīng)用在緩沖存儲器上的效率基本上是很高的。典型的例子，車輛運動重復(fù)的加速和制動是一個城市穿梭公交車的特點，運動的客車在城市中停車不僅是交通信號燈亮了，而且還是乘客的下車和上車。 混合動力系統(tǒng)（HPT）的應(yīng)用效率是由以下造成：運動（所需要功率比是1:5或更高）所需要的平均功率和峰值功率的最大差距；可利用能源的確定價值與裝載在車輛上的電力能源的最大不同。 降低燃料消耗的重要因素是收復(fù)制動所產(chǎn)生的能量代替讓它以熱的形式散發(fā)掉，考慮到減少ICE有毒物質(zhì)的排放價值，ICE的運作在一個固定的高效燃料模式中。城市公交運行中大量停車給制動能量的消耗提供了完美的條件。公交車基本上是被用在低速和經(jīng)常加速，那幾乎是立刻制動和停車。在通常的客車上，動能在根本上是轉(zhuǎn)化成不能應(yīng)用的熱能，而混合動力客車在停車后加速所消耗的僅僅是再生的來自存儲制動能量產(chǎn)生的電能。高達45%城市公交車運行時間是緩慢停車的，此時自動啟停系統(tǒng)幫助節(jié)約寶貴的燃料。 混合動力驅(qū)動的城市客車主要預(yù)期優(yōu)勢： 減少高達十倍的排放標準，特別是在城市路況（Euro-V 標準）； 柴油發(fā)動機工作在燃油經(jīng)濟性和排放的最佳模式； 節(jié)省25-50%的燃料； 可以通過存儲的能量啟動柴油發(fā)動機而不需要單獨的驅(qū)動電機啟動； 可以產(chǎn)生和回收電能； 在保證相同的車輪轉(zhuǎn)矩下可以降低柴油機功率的25-30%； 提高汽車的舒適性（噪聲，振動，轉(zhuǎn)向效應(yīng)）； 提高汽車的可靠性和運行壽命； 對乘坐的大部分乘客友好（緩慢的啟動和制動），因為缺少中斷功率從功率傳動系統(tǒng)到車輪的動力切換裝置。 LIAZ 5292XX 混合動力客車 在世界上快速發(fā)展混合動力汽車和他們發(fā)展的各自觀點不繼續(xù)存在沒有俄羅斯專家在這個領(lǐng)域的關(guān)注。好幾個“RUSELPROM”公司的企業(yè)，同時發(fā)展和準備制造電機，開關(guān)和電控，合格試驗臺和質(zhì)量實驗的兩個組成部分和意圖在為各種車輛電氣傳動系統(tǒng)的牽引力電氣設(shè)備的所有設(shè)備：大型長途卡車，多聯(lián)動卡車，多輪軸式牽引車，農(nóng)用和工程所用的履帶輪式牽引車。在這列表外的另一個方向—混合動力客車—被添加了。在公司里面為了發(fā)展電氣驅(qū)動汽車的目標，“RUSELPROM-ElectricDrive”有限公司被組織成立。這是“RUSELPROM”公司的特殊分配，積極的研發(fā)、制造、測試和系列生產(chǎn)完整的混合動力牽引電氣設(shè)備組和在先進技術(shù)的項目和制造以及先進的開關(guān)和電控基礎(chǔ)上的車輛電氣驅(qū)動系統(tǒng)。作為一個測試基地的“NIPTIEM”科研機構(gòu)是“RUSELPROM”公司的一部分。在2008年9月9-12號的莫斯科國際汽車論壇上，“GAZ-Group”展示了裝有混合動力系統(tǒng)的城市公交車LIAZ 5292XX（Fig.1）。在這個論壇的結(jié)果，這架城市公交車被認為是俄羅斯當年最好的客車。城市公交車LIAZ 5292XX是“RUSELPROM”公司和“Likino客車廠”的“GAZ-Group”團隊合作的結(jié)果。這個客車的牽引力電氣控制設(shè)備是由“RUSELPROM-電氣驅(qū)動”有限公司開發(fā)的。它是第一次俄羅斯客車帶有混合動力驅(qū)動，在國內(nèi)沒有第二個有類似產(chǎn)品的制造商。 Fig. 1. LIAZ 5292__ bus (prototype) with a hybrid drive train at International Automobile Forum (the KROKUS-EXPO epicenter, Moscow, September 9-12th,2008). 主要開發(fā)的任務(wù)是： 塑造LIAZ牌混合動力客車合理的骨架結(jié)構(gòu)； LIAZ公司的混合動力客車企業(yè)制造組織保留必要的技術(shù)創(chuàng)新（有可能參加的歐洲合作伙伴）； 形成必要的工業(yè)合作，掌握檢查它的能力，定期的交付混合動力系統(tǒng)與它的修改； 預(yù)計混合動力系統(tǒng)基本的經(jīng)濟參數(shù)與組織生產(chǎn)所需花費； 創(chuàng)造工作模型，預(yù)生產(chǎn)中在城市工況下提供一個完整工作周期； 實踐檢驗和改善在開發(fā)過程中的基本技術(shù)決議，制造，探索，裝有混合動力系統(tǒng)客車的認可與預(yù)生產(chǎn)模型的工作實驗。 為了達到運動在城市（NAMI-Ⅱ路況循環(huán)）的要求特點，公交車的牽引設(shè)備必須提供以下數(shù)值（估計牽引動力模型）： 在城市運動中的平均功率為33kW；最大（峰值）功率大概為250kW；在高速運動（90km/h）提供的牽引力必須達到5000N，功率要求115kW；能以10km/h(13t.of mass,30sec.)運行在20%（12°）的坡路上，提供的牽引力為29000N，功率為80kW. 牽引電力設(shè)備組具有系列配置（Fig.2）。選擇系列驅(qū)動系統(tǒng)配置要基于國際經(jīng)驗，最少花費，限制指定設(shè)計時間，首次展示與項目花費的考慮。選擇所有電氣牽引設(shè)備組的部件實體在[1]中給出。LIAZ 5292XX客車的電氣牽引設(shè)備組的能源設(shè)備基本參數(shù)給出在表格Ⅰ。 很好奇，這公交車的電氣牽引設(shè)備組能源設(shè)備的參數(shù)，LIAZ 5292XX 作為斯堪尼亞和MAN Lion’s 城市的公交車，有相同規(guī)格的乘客容量，重量和尺寸幾乎一致。于是，我們應(yīng)該標記牽引動力模型，動力形態(tài)的選擇，電氣牽引設(shè)備組動力設(shè)備基本性能的限定，在國外類似數(shù)據(jù)被刊登前“RUSELPROM”公司要完成LIAZ 5292XX客車的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)備的規(guī)劃和生產(chǎn)，當然，確認收到估計的客觀性。 Table 1 LIAZ 5292XX TEEC 的參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 發(fā)動機最大輸出功率 132.5kW 發(fā)電機軸最大轉(zhuǎn)矩（2200rpm） 575Nm 發(fā)電機軸最大旋轉(zhuǎn)速度 2200rpm 額定直流電壓 750V 牽引電機最大輸出功率 250kW 牽引電機連續(xù)輸出功率，達到 125kW 牽引電機軸上最大（開始）轉(zhuǎn)矩 1500Nm 牽引電機軸上最大（連續(xù)）轉(zhuǎn)矩 1000Nm 牽引電機最高旋轉(zhuǎn)速度（在車速90km/h） 4975rpm 存儲電容 電壓 存儲能量 放電電流 最大放電電流 重量 規(guī)格尺寸 21.0F 400-800V 1220Wh 300A 1500A 700kg 762x425x265mm Fig.2 LIAZ 5292XX客車TEEC的框架圖 LIAZ 5292XX客車的牽引設(shè)備 LIAZ 5292XX客車完整的電氣牽引設(shè)備包括： 異步電動機-發(fā)電機（AMG）； 異步牽引電機（AM）； AMG與AM之間能量轉(zhuǎn)換的微型處理器控制系統(tǒng)（mCont）； 基于電容器的緩沖存儲單元（U-cap）； 在駕駛員座艙能夠控制能量流動與控制轉(zhuǎn)向環(huán)和顯示信息的高級控制器（HLC）； 電氣牽引設(shè)備組和一個充電電池（DC/DC）的輔助供電系統(tǒng)。 AMG與AM的能量轉(zhuǎn)換是基于從SKAI到SEMIKRON的集成三相電壓轉(zhuǎn)換模塊。它們每相最大有效電流為300A（連續(xù)的），最大車載直流電壓為900V。帶有單向控制系統(tǒng)的控制處理器TMS320應(yīng)用在變頻控制電機上。 牽引電機短期內(nèi)功率增加到250kW，這個超過了串行模擬柴油客車LIAZ 5292（180kW）標準柴油機功率，確保一個相應(yīng)的動態(tài)加速度。AM的連續(xù)功率對應(yīng)于AMG和ICE-125kW。減少的（與模擬的比較）用在混合動力客車（Cummins ISBe4+185,136kW,Euro-IV）上的柴油機功率是足夠運動在城市循環(huán)和以高達90km/h勻速運動，加速過程不足的功率由存儲電池補償。這時柴油機的功率減少率是燃油經(jīng)濟性的一部分。 燃油經(jīng)濟性的另外組成部分，可能是串聯(lián)式混合動力結(jié)構(gòu)，是柴油機靜態(tài)模型的優(yōu)化。通過選擇牽引異步電機所要求的功率同等于ICE的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速保證它的最好燃油效率。能量分配是靠能量流動控制算法實現(xiàn)的，由流動因素保證主要的燃油經(jīng)濟性。 第一，AM所需要的功率是由快速變化和緩慢變化的部件分配的，首先由緩存提供，第二是由ICE分配的，提供ICE在一個模型中工作，接近于固定的（有毒氣體的排放因此也減少）。 第二，儲存器能夠收集制動過程中的再生能量，通常損失在機械制動中；對穿梭的車輛特別重要尤其是頻繁停止（城市公交車）。 控制能量流動是HLC的功能。也是實現(xiàn)交通控制，包括從駕駛室內(nèi)輸入信號的邏輯進程，傳感器，模擬信號的測量，控制客車運動工況，并處理與保存緊急情況的信息。HLC有四個獨立的CAN數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，廣泛應(yīng)用于工業(yè)電機。CAN的兩個接口在CANOpen協(xié)議下工作，以1兆位每秒的速度實現(xiàn)了電機-發(fā)動機控制器、牽引電機、存儲器和駕駛員踏板信息的鏈接。HLC通過它們收集所有必要的信息，并控制電力驅(qū)動系統(tǒng)部件。第三個CAN端口以250兆位每秒的速度在SAE J1939協(xié)議下工作。HLC被連接在客車常見的板狀網(wǎng)絡(luò)J1939上，可以收集ICE，ABS和ASR控制器工作情況下的所有信息。通過給定的交流通道HLC發(fā)送ICE機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度。緊要參數(shù)的控制和IEC的緊急情況是由HLC管理的。如果有一個參數(shù)超過了可接受的邊界值，或者有緊急情況，HLC會在駕駛員信息踏板上產(chǎn)生通知信號。HLC保存所有控制狀況，最終控制決定（執(zhí)行器），在每次確定的，相當短的時間間隔后軟件設(shè)定在內(nèi)存中。在維修站點工程師可以看到駕駛員操作的所有序列。如果AMG或者AM控制器發(fā)生緊急情況，在這些控制器的內(nèi)存中記錄相應(yīng)的緊急情況日志；接著在緊急情況生成的信息通過CAN電路進入HLC的緊急代碼讀出并記錄。在緊急情況發(fā)生前，HLC也保存它自己的緊急情況日志。它允許有在緊急情況前幾秒所有TEES設(shè)備情況的完整圖像，并確定引起錯誤的原因。它們保存在內(nèi)存中緊急日志可以復(fù)制，在緊急情況前依靠SCS可以收集系統(tǒng)參數(shù)性能圖像。 簡單的診斷和服務(wù)，調(diào)試，設(shè)備參數(shù)的控制，“RUSELPROM-ElectricDrive”公司已開發(fā)了服務(wù)計算系統(tǒng)（SCS）-個人電腦外界特殊軟件。服務(wù)計算系統(tǒng)允許調(diào)試控制系統(tǒng)的進程，選擇性顯示變量電流值，用簡單操作格式保存和動態(tài)顯示它們，提供引導(dǎo)和HLC緊急日志的可視化（Fig.8）。 “RUSELPROM-ElectricDrive”公司的專家已經(jīng)為診斷與維修，設(shè)備參數(shù)的調(diào)試與控制開發(fā)了專門的軟件——服務(wù)計算系統(tǒng)（SCS）的目的是TEES工作變量參數(shù)的可視化，圖像信息的顯示和加工，HLC、AMG和AM緊急日志文件圖像和表格形式的下載、保存和顯示。它能安裝在任何個人計算機上（最低配置要求Windows XP,1.4主頻以上，內(nèi)存512 Mb,100Mb的硬盤，一個PIC-Express接口，兩個USB2.0接口）。SCS是用于TEES工作特點參數(shù)的可視化。 SCS的視圖展示給出在Fig.3. SCS允許極大的簡化調(diào)整和控制TEES，也允許分析加快搜索和修復(fù)錯誤的緊急日志。 LIAZ 5292XX客車的電力設(shè)備測試基準 在牽引電力設(shè)備組安裝在客車上之前，必須通過測量儀器在有可展開結(jié)構(gòu)全尺寸測試工作臺上調(diào)整和綜合勘探。測試工作臺的框架圖見Fig.4。 Fig.4 TEEC測試工作臺的框架圖 一些選擇測試結(jié)果在圖中給出。在圖5給出通過測試結(jié)果的特點。測試結(jié)果由滿載車輛在每一次停止后完成的3個加速度區(qū)域（實現(xiàn)20,30和40km/h的連續(xù)速度）構(gòu)成。被證明通過NAMI-Ⅱ測試循環(huán)見Fig.6（NAMI-Ⅱ是標準的俄羅斯城市測試周期）。這個周期包括當爬上2%坡度時在20秒內(nèi)加速到50km/h。從頂點的特征清楚看到參考運動速度（綠色線）是可達到的（黑色線代表實際速度），雖然AM峰值功率要求（底部特征）明顯高于ICE-AMG的功率效能。中部特征證明牽引異步電機的轉(zhuǎn)矩。因此，混合動力客車用更低的ICE額定功率提供必要的加速率，而沒有成為緊張的城市交通的障礙。 Fig 5通過測試圖顯示，由三個加速過程組成 Fig 6在NAMI-Ⅱ周期運動 實地測量LIAZ 5292XX客車的電子設(shè)備 在牽引電子設(shè)備組的測試基準已經(jīng)通過在俄羅斯的一個中心地區(qū)道路上實地測量后，裝有TEES的LIAZ 5292XX客車從“RUSELPROM”公司成功地通過一系列的道路測試。混合動力客車在平坦的路面上已經(jīng)達到預(yù)設(shè)定的最高速度90km/h。發(fā)現(xiàn)它的加速率比速度從0加速到60km/h的預(yù)設(shè)定值25秒更好?？蛙嚦晒Φ膱?zhí)行以10km/h爬行在20%的坡路上（空車），并在滿載狀況下以最高速度爬行在2%的坡路上。實際上，滿載的客車以相對高的大概60km/h的速度爬行在2.6%的坡路上走幾百米。 然而，主要的測試是混合動力客車燃油經(jīng)濟性的測試。客車在直線坡度不高于1-2%的相對平坦路面上測試，設(shè)計師特別感興趣的是在典型城市行駛循環(huán)估計燃油經(jīng)濟性。為了此目的，使用一個NAMI-II城市循環(huán)被分割成短循環(huán)重復(fù)構(gòu)成的樣式統(tǒng)一驅(qū)動，爬坡和滑行。燃油經(jīng)濟性的一系列測試曲線在29-34升每100km內(nèi)變化，而燃油經(jīng)濟性中間值約為30L/100km。為了參考，我們拿相同級別的現(xiàn)代最好的混合動力客車-Volvo 7700混合動力客車的燃油經(jīng)濟性。它的典型燃油經(jīng)濟性是26.7/100km，但應(yīng)該指出的是，這個值是在預(yù)定的高（最佳）速度統(tǒng)一運動給出的。也應(yīng)該考慮到，混合動力 LIAZ 5292XX是在一個相當寒冷天氣周圍溫度僅高于0°C幾度下測量的。這需要應(yīng)用HVAC系統(tǒng)加熱模式，市區(qū)相當大的影響了燃油經(jīng)濟性。所以很明顯，混合動力客車已經(jīng)明顯改善了燃油消耗，相比于傳統(tǒng)模式的在城市工況燃油經(jīng)濟性在35-50 L/100km內(nèi)變化取決于汽車型號和駕駛周期。又一個應(yīng)該記住的是，所提出的測量結(jié)果指的是原裝車。來自“RUSELPROM”的帶有第二代TEES混合動力客車的燃油經(jīng)濟性的預(yù)計值大概為25 L/100km（城市行駛）。第二代TEES已經(jīng)改善了部件和使用改善的控制算法。 其它城市公交的發(fā)展項目 RUSELPROM-ElectricDrive公司的專家已經(jīng)實現(xiàn)了動態(tài)牽引模型，估計由俄羅斯、烏克蘭和白俄羅斯企業(yè)生產(chǎn)的大量的各種城市公交車TEESes部件基本功率的性能表現(xiàn)： 9m級別——PAZ-3237（“GAZ-Group”），“Bogdan”； 12m級別——型號4202A（“Belcommunmash”）,MAZ-203(“Minsk Automobile Works”),“Bogdan”(Ukraine)； 15m級別——車型627006（“Volgabus”）； 18m級別——LiAZ-6292,MAZ-205。 來自BKM的12m客車，LIAZ的18m客車，Volgabus和Bogdan車型都實現(xiàn)了動態(tài)遷移仿真模式： -空載客車以7.5km/h的速度升降在20%的臺架上； -以最高速度80km/h運動； -以速度60km/h運動在1.75%的坡度上； -交通循環(huán)。 仿真允許定義： -TAM最大轉(zhuǎn)矩（峰值）； -TAM最高連續(xù)轉(zhuǎn)矩； -TAM最大功率（峰值）； -需要的最大ICE功率（連續(xù)的）。 通過計算被定義：TAM最大與連續(xù)轉(zhuǎn)矩，TAM最大功率和ICE最大功率。主要的結(jié)論是所有客車要求的TAM最大轉(zhuǎn)矩變化不大——在相同的旋轉(zhuǎn)頻率下——允許正常一個決定在發(fā)展統(tǒng)一的TAM。這相同的決定也可以用在AMG上。作為緩沖存儲系統(tǒng)的版本，它應(yīng)該被標記，首先，RUSELPROM要制定出本國超級電容器的應(yīng)用版本。例如，在表格2中，給出了來自ELTON（former ESMA）和Maxwell的18噸客車存儲器參數(shù)的比較。第二，RUSELPROM得研究應(yīng)用離子電池作為緩存器。 Table 2 18x30EC406 7xBMOD0063-P125 工作電壓 V 810 875 電容量 F 16.3 9 內(nèi)阻 mΩ 162 119 體積 L 540 694 重量 kg 774 406 有效電阻 mΩ 194 139 工作周期電壓 V 810-535 875-459 充放電效率 % 93 95 放電過程熱能損失 kW 8.1 6.0 結(jié)論 RUSELPROM公司的專家已經(jīng)實施牽引電力設(shè)備所有部件的項目：電子機械，能源和控制電子，輔助動力系統(tǒng)和客車各種指定部件的冷卻等。公司的企業(yè)準備生產(chǎn)完整的TEESes。 因此，RUSELPROM公司準備開發(fā)，生產(chǎn)和交付各種城市公交車完整的牽引電力設(shè)備，交付符合客戶要求的整備客車?，F(xiàn)有的發(fā)展不但要滿足實施獨立的創(chuàng)新項目，還是現(xiàn)代化由于車輛在各種要求和條件下應(yīng)用明顯需要的。對比本國混合動力客車的TEESes的參數(shù)，結(jié)構(gòu)和構(gòu)成與國外類似產(chǎn)品，有很好的理由斷言，國內(nèi)制造商企業(yè)的運輸技術(shù)能夠在最短周期內(nèi)實現(xiàn)高水平的創(chuàng)造新一代現(xiàn)代公共市內(nèi)交通運輸工具，這里不行僅一個要求。引進混合動力運輸技術(shù)可能是運輸機械工業(yè)用創(chuàng)新方法走出危機邊緣的一個有價值的例子。至關(guān)重要的是，創(chuàng)造節(jié)能，環(huán)保型汽車是可以在商業(yè)基礎(chǔ)上的，盡管沒有投入提供創(chuàng)新支持手段，當然，國家當局財政和組織的幫助不會過高。 參考文獻 1. Stanislav N. Florentsev. “From Russia with Automotive. AC electric drivetrain of a hybrid city bus”. Power System Design Europe (PSDE), July/August 2009.pp. 50 -51. 2. Stanislav N. Florentsev. “Traction Electric Equipment Set for AC Electric Transmission Various Vehicles”.Proceedings of International Exhibition & Conference “Power Electronics, Intelligent Motion. Power Quality (PCIM-2009): pp.625-627, Germany, May 12 – 14, 2009. 3. S. Florentsev, D. Izosimov, S. Baida, A. Belousov, A. Sibirtsev. “Complete Traction Electric Equipment Sets for Hybrid Buses”. IEEE Region 8 International Conference on Computational Technologies in Electrical and Electronics Engineering SIBIRCON-2010, Irkutsk Listvyanka, Russia, July 11 — 15, 2010. pp.622 – 627. 4. S. N. Florentsev, D.B. Izosimov. “Traction electric drive in hybrid vehicles. Philosophy of projecting of complete traction electric equipment for hybrid vehicles”. (In Russian). Part 1, Electronic components, vol. 11, 2009. Part 2, Electronic components, vol. 12, 2009. 5. Florentsev S.N., Garonin D.L., Vorobyov I.K., Gordeev L.I. “City shuttle bus LIAZ 5292XX with combined power train. Part I. Common characteristics of the bus LIAZ 5292XX”. (In Russian). Electrotechnica vol. 7, 2009. pp. 20 - 25. 6. Izosimov D.B., Zhuravlev S.V., Bayda S.V., Belousov A.A. “City shuttle bus LIAZ 5292XX with combined power train. Part II. Benchmark tests of the set of traction and power equipment of the bus LIAZ 5292XX”. (In Russian). Electrotechnica vol. 8, 2009. pp. 2 - 7. 8