齊軒　高悅

摘 要：液壓傳動系統(tǒng)是汽車工程領(lǐng)域新興的一種先進汽車傳動方式。其在汽車工程領(lǐng)域中對于提升汽車自適應能力、提高車輛的通過性能、增強車輛的舒適性能、延長車輛的使用壽命方面體現(xiàn)了獨特的應用價值。液壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)勢在液壓制動系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓懸架系統(tǒng)與自動變速器液壓控制系統(tǒng)中均有所體現(xiàn)，并被廣泛應用于汽車制動、轉(zhuǎn)向、穩(wěn)定、變速等汽車工程中。

關(guān)鍵詞：液壓傳動 應用性能 汽車工程

0 引言

伴隨數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，液壓傳動系統(tǒng)作為傳統(tǒng)經(jīng)典動力傳輸與控制方式，逐步在汽車工業(yè)領(lǐng)域中獲得了廣泛應用。特別是在汽車制造過程中，制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、變速箱與懸掛系統(tǒng)都是液壓系統(tǒng)中的關(guān)鍵構(gòu)成部分。汽車領(lǐng)域引入液壓系統(tǒng)，能夠提升汽車運行效率、提高汽車行駛的穩(wěn)定性、安全性與舒適性[1]。然而，值得關(guān)注的是，液壓系統(tǒng)傳動元件效率比較低，相對齒輪傳動效率同樣偏低，一定程度上對于汽車發(fā)展存在較大的困境。就當下情況而言，液壓傳動系統(tǒng)在汽車工程領(lǐng)域仍然有待進一步發(fā)展。根植于此，本文通過對液壓傳動系統(tǒng)基本原理進行簡要概述，以及對汽車工程體系展開論述，從而指出液壓傳動系統(tǒng)在汽車工程中的應用，以期為相關(guān)理論提供經(jīng)驗參照。

1 相關(guān)原理概述

1.1 液壓傳動系統(tǒng)概述

液壓傳動是基于液體工作介質(zhì)，通過動力元件、執(zhí)行元件、控制調(diào)節(jié)元件、輔助元件等進行能量傳遞和控制的一種傳動方式。液壓傳動系統(tǒng)則是由液壓制動、轉(zhuǎn)向、汽車懸掛、汽車變速箱等部分構(gòu)成。從工作原理來講，液壓傳動系統(tǒng)主要通過液體這一介質(zhì)將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤毫δ?，促使系統(tǒng)中其他元件得以運轉(zhuǎn)。在此過程中，液壓傳動系統(tǒng)還會將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，該作用與動力元件呈逆反狀態(tài)[2]。另外，液壓系統(tǒng)還需要按照汽車運行狀況，及時調(diào)整無級調(diào)節(jié)液動機速度，并適度控制液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向。從優(yōu)勢特征來將，液壓傳動系統(tǒng)較機械傳動系統(tǒng)更具應用優(yōu)勢，包括如下方面：其一，液壓元件以油液作為傳動介質(zhì)，其潤滑條件更優(yōu)。同時，液壓元件還可將油液輸送到任何位置，或?qū)⒃瓌訖C的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動。上述特征意味著液壓傳動系統(tǒng)較好地適用于工程機械等領(lǐng)域。其二，在實際運行過程中，液壓系統(tǒng)還可進行大范圍無級調(diào)速，此時的轉(zhuǎn)動比甚至達到1：1000，且調(diào)速性能突破了功率大小的限制。其三，液壓傳動系統(tǒng)還可以進行集中控制、遙控與自動控制，在速度、方向、負載方面具有應用優(yōu)勢。

1.2 汽車工程概述

進入工業(yè)化時期，汽車逐步出現(xiàn)在人類視野中。在經(jīng)歷長時期發(fā)展，汽車工程行業(yè)得到飛躍式發(fā)展，逐步與人們生產(chǎn)、生活等活動相融合。與此同時，汽車工程的出現(xiàn)，為人們交通運輸帶來較大便利性，進而加速了社會生活節(jié)奏速度，為人類進步提供了堅實基礎[3]。近年來，汽車工程處于不斷發(fā)展過程中與航空航天工程、船舶工程相類似，屬于運載工程中的一個具體分支，涉及機械、電子、軟件、安全工程與電氣等方面內(nèi)容，融合了多個學科工程。從應用系統(tǒng)來看，汽車工程主要應用于摩托車、卡車等相關(guān)領(lǐng)域中的工程系統(tǒng)設計、制造與操作。不僅如此，汽車工程還涉及車輛改裝等活動。特別是在制造業(yè)領(lǐng)域，汽車工程囊括了汽車全部零件制造與裝配。實際上，作為研究密集型領(lǐng)域中的關(guān)鍵分支，汽車工程囊括了數(shù)學模型與公式，從概念到生產(chǎn)的車輛或車輛部件的設計、開發(fā)、制造和測試，都離不開模式的應用。

1.3 液壓傳動系統(tǒng)應用于汽車工程體系中的必要性

1.3.1 提升汽車自適應能力

液壓傳動系統(tǒng)存在液壓閥這一控制元件，主要用于控制液壓油的流向、流量和壓力，包括電磁轉(zhuǎn)向閥等內(nèi)容[4]。在實際運作過程中，液壓傳動系統(tǒng)通過控制液壓閥開關(guān)狀態(tài)，能夠有效控制汽車運動和操作性，進而提升汽車自適應能力。與此同時，液壓傳動系統(tǒng)作為一種多用途機械傳動裝置，被廣泛應用于汽車的各項機械設備中。從具體狀況來看，液壓缸可以通過液壓馬達帶動齒輪箱，實現(xiàn)多重不同汽車動力傳輸方式。如此一來，發(fā)動機后安裝液力變矩器，變矩器輸出軸上的轉(zhuǎn)矩可比發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩增大幾倍，而轉(zhuǎn)速可降到零。當外界路面阻力發(fā)生變化時，液力變矩器能使車輛的牽引力自動相應的變化，進而提升汽車適應性。

1.3.2 提高車輛的通過性能

車輛通過行駛履帶或行駛裝置，能夠加速推動汽車以任意速度行駛，并且借助穩(wěn)定牽引力提高汽車附著力，促使汽車能夠在沙路、雪地、軟路面的通過性能大幅度提升。不僅如此，液壓系統(tǒng)的附著力提高，亦會提升液壓控制系統(tǒng)的控制方式，促使汽車控制系統(tǒng)可以根據(jù)實際需求提高工作狀態(tài)，進而實現(xiàn)對控制機器的精確控制，提升整體速度和力度等參數(shù)。可以說，與傳統(tǒng)機械傳動方式相比，液壓傳動系統(tǒng)能夠精準控制汽車操作系統(tǒng)，實現(xiàn)在不同惡劣環(huán)境下操作。總體來說，液壓系統(tǒng)通過存儲液壓油餅提供冷卻和濾清功能，能夠提高車輛通過性能。

1.3.3 增強車輛的舒適性能

液力變矩器具有無級連續(xù)變速和改變轉(zhuǎn)矩的能力，對外負載有良好的自動調(diào)節(jié)和適應性。它使車輛起步平穩(wěn)，加速迅速、均勻，提高了乘坐舒適性。其中，汽車減震器是保證駕駛舒適性和安全性的重要組成部分之一。在眾多的汽車減震器中，氣襄液壓減震器將氣襄與液壓系統(tǒng)相結(jié)合，不僅可以提高駕駛舒適性，還可以提高行駛安全性。氣襄是一種能夠隨著外力變形的充氣袋，而液壓系統(tǒng)則運用了粘稠的流體來吸收汽車顛簸時所產(chǎn)生的沖擊力。當汽車在顛簸中受到?jīng)_擊時，氣囊和液壓系統(tǒng)就會共同發(fā)揮作用，來減輕沖擊力。這種減震器的特點是可以根據(jù)路面情況、車速和車重等因素來進行自動調(diào)節(jié)，從而確保汽車在行駛過程中的平穩(wěn)度和舒適性。氣襄液壓減震器是一種成熟優(yōu)秀的汽車減震器，其舒適性和安全性都得到了完美的結(jié)合，可以使駕駛者在行駛中享受到更加平穩(wěn)和安全的駕駛體驗。

1.3.4 延長車輛的使用壽命

液壓傳動系統(tǒng)是將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能，并作直線往復運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，主要用于實現(xiàn)往復運動時，能夠避開減速裝置，且具有穩(wěn)定的運動特征，因此廣泛用于各種機械液壓系統(tǒng)中。在具體研究過程中，液壓缸的輸出力與活塞的有效面積及其兩側(cè)的壓力差成正比；液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置組成。緩沖裝置和排氣裝置關(guān)鍵在于具體應用，但是其他裝置是必不可少。由于液力傳動依靠液體傳遞能量，故能吸收發(fā)動機和外負荷的振動和沖擊，同時傳動元件之間無機械磨損，提高車輛的使用壽命。液壓系統(tǒng)中的元器件都經(jīng)過嚴格的質(zhì)檢和生產(chǎn)工藝控制，在穩(wěn)定性和可靠性方面都獲得了良好的保證。此外，液壓系統(tǒng)中的油液在工作過程中可起潤滑和冷卻作用，延長機械的使用壽命。

2 液壓傳動系統(tǒng)在汽車工程中的應用

2.1 液壓制動系統(tǒng)在汽車工程中的應用

現(xiàn)代汽車制造對于液壓系統(tǒng)的研究應用已經(jīng)十分成熟，其在轎車、輕型貨車等的制動系統(tǒng)中都得到廣泛應用，普及率相對較高。從實際應用情況來看，液壓制動系統(tǒng)在此領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著應用效果。液壓制動系統(tǒng)由多個部件共同構(gòu)成，包括制動主缸、連接管路、輪缸以及制動力分配閥等部件。其中主缸作為制動系統(tǒng)中的主要動力原件，在液壓制動系統(tǒng)運行過程中起到了向系統(tǒng)輸送液壓油的關(guān)鍵作用，同時制動主缸是液壓制動系統(tǒng)的執(zhí)行軟件，在液壓制動系統(tǒng)運行過程中主要控制制動塊或者制動蹄，以最終達到制動汽車的目的[5]。其具體操作原理如下：汽車制動時，駕駛員向制動踏板施加控制，制動踏板通過制動管路進入制動器，接著在進入主缸的制動缸，此時制動缸的活塞形成制動機械，在機械盤接觸到制動鼓時二者發(fā)生摩擦，形成制動力焗。在制動過程中，駕駛員可通過增加踏板力的方式促使制動力矩比例增加，以確保連接在制動鼓的車輪停止轉(zhuǎn)動并同時抬起制動器。在駕駛員松開制動踏板時，受到回位彈簧作用，制動輪缸活塞和制動蹄活塞此時會被拉回，制動液被壓回主缸，從而解除制動。

2.1.1 液力變矩器

變矩器除了常規(guī)應用之外，還可作用于自動改變渦輪機輸出扭矩，使渦輪機速度隨葉輪扭矩變化。液力變矩器可自動應用于外部負載，保證車輛平穩(wěn)啟動并迅速加速。液力變矩器在一定程度上降低了傳動系統(tǒng)的動態(tài)載荷，延長了傳動系統(tǒng)使用壽命，提高了傳動系統(tǒng)運行效率，保障了駕駛員的行車舒適度與安全性。但是，扭矩轉(zhuǎn)換器同時也存在扭矩范圍受限和效率不足的問題。因此，單個扭矩轉(zhuǎn)換器在汽車應用上并不常見，需要在此基礎上串聯(lián)固定式或旋轉(zhuǎn)軸機械傳動裝置以延伸換擋和扭矩范圍。現(xiàn)階段，多數(shù)大型汽車在配置流體力學傳動裝置時重點關(guān)注舒適性和操作簡易性。例如城市公交車在行駛途中需要頻繁啟停，啟動和加速的頻率在不斷變化，對于駕駛舒適性的要求逐漸提高。

2.1.2 液力偶合器

液力偶合器又名液壓離合器，其作用僅存在于對汽車中的扭矩傳遞產(chǎn)生影響，安裝在發(fā)動機和車輛機械傳動裝置之間，以減小扭矩傳遞的影響。在汽車啟動與加速期間，需要關(guān)閉扭轉(zhuǎn)振動才能使汽車保持安靜。

2.1.3 液壓系統(tǒng)在ABS中的應用

汽車制動器和ABS依據(jù)實際駕駛情況自動調(diào)節(jié)制動力。在這種情況下，液力并不會對車輪形成阻力，同時，車輪和地面會保持接近狀態(tài)。此應用系統(tǒng)在汽車制造領(lǐng)域占據(jù)較高地位，被譽為除安全帶以外最具安全系數(shù)的一項技術(shù)成就。液壓ASB制動系統(tǒng)結(jié)合了氣動和液壓制動系統(tǒng)雙重功能，在一些大中型車輛中，會發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的液壓系統(tǒng)都是應用于ABS液壓制動系統(tǒng)。

2.2 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車工程中的應用

汽車轉(zhuǎn)向裝置主要作用于保證汽車行駛過程中依據(jù)駕駛員操作需求改變行駛方向，同時還要應對外界多重因素的干擾，克服行駛途中的不良環(huán)境影響，以確保汽車平穩(wěn)行駛，避免發(fā)生安全事故?，F(xiàn)代新型汽車在制造過程中，會增設轉(zhuǎn)向助力裝置，以此來提高汽車駕駛舒適度，緩解駕駛員駕駛疲勞。液壓助力轉(zhuǎn)向裝置的具體工作原理就是在轉(zhuǎn)向控制閥關(guān)閉狀態(tài)下，汽車仍然能夠保持直線行駛狀態(tài)。詳細而言，轉(zhuǎn)向油泵在輸出的液壓油會進入到內(nèi)部儲能器當中，接著在儲能器壓力值上升到設定數(shù)值之后，油泵此時會自動卸荷，從而進入空載狀態(tài)，在汽車轉(zhuǎn)向時，此時機械轉(zhuǎn)向器會啟動運行，將帶動控制閥轉(zhuǎn)入到開啟位置，此時儲能器內(nèi)部的液壓油便由此被輸送到動力杠內(nèi)部，進而形成推力，助力汽車完成轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能是通過將汽車恢復到原始運動位置以引導自身，從而使汽車克服駕駛員的側(cè)面阻力，改變其行駛方向的過程。目前市場上有兩種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，一種是機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，另外一種是附帶掐轉(zhuǎn)向能源的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

2.3 液壓懸架系統(tǒng)在汽車工程中的應用

汽車在行駛期間會受到自身行駛狀態(tài)以及路面平整度等因素的影響，致使汽車呈現(xiàn)不同的運行狀態(tài)，包括垂直振動、側(cè)向運動、俯仰運動等等。這些所呈現(xiàn)的運行情況將影響車輛內(nèi)部駕駛員的操作穩(wěn)定性與乘客乘坐舒適性。針對上述問題，汽車制造工程師依據(jù)現(xiàn)狀與實際要求研發(fā)出一款能夠保證汽車行駛過程中行駛狀態(tài)穩(wěn)定運行的電控液壓懸架系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)的應用，能夠主動地抑制汽車在行駛時的振動幅度。因此，為了提高汽車效能，滿足市場需求，在汽車制造過程中，安裝電控液壓懸架系統(tǒng)，通過車內(nèi)的橫向、縱向加速器，以及橫擺陀螺儀傳感器的應用，能夠?qū)④嚿硇旭偳闆r，如車身高度、車身振幅、傾斜程度等各項行駛狀態(tài)信息及時傳送至ECU，接著ECU根據(jù)對預先設定好的程序發(fā)出信號指令，以此完成對電動機的前后操縱，有效控制油缸作業(yè)。

2.4 自動變速器液壓控制系統(tǒng)在汽車工程中的應用

自動變速器能夠依據(jù)汽車發(fā)動機負荷改變汽車行駛速度，在汽車運行過程中可及時自動變化傳動，在實際操控過程中相對省力、簡單，能夠有效緩解駕駛員的疲勞程度。自動變速器主要采用液壓控制系統(tǒng)來實現(xiàn)自動控制，從而對換擋執(zhí)行機構(gòu)進行控制。其主要部件包括動力軟件、執(zhí)行機構(gòu)與控制機構(gòu)。液壓泵作為自動變速器液壓控制系統(tǒng)中的動力軟件，其在運行過程中既能夠為執(zhí)行機構(gòu)與控制機構(gòu)提供液壓油，還可以為液力變矩器提供降低溫度。以便實現(xiàn)換擋作業(yè)，避免由于溫度過高而導致破壞補償油；執(zhí)行機構(gòu)主要包括油制動器液壓缸、離合器等部件；控制機構(gòu)包括手動閥、鎖止離合器控制閥、換擋閥等部件。值得注意的是，為確?？刂平Y(jié)構(gòu)發(fā)揮相應作用，有效穩(wěn)定運行，應將其安裝在汽車自動變速器上。

3總結(jié)

隨著科技的進步，汽車工程制造領(lǐng)域也在不斷革新汽車應用技術(shù)。液壓傳動系統(tǒng)的快速發(fā)展改進了汽車液壓應用方式，提高了汽車運行效能，取得了顯著的應用效果。液壓技術(shù)的飛速發(fā)展與逐步完善將在未來被廣泛應用于不同行業(yè)中，尤其在汽車工程應用當中，從而使液壓傳動技術(shù)得到合理發(fā)揮。

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