周之光　张恒先

摘 要：本文阐述了混动变速箱液压系统的特点，根据变速箱的功能需求分解出液压系统的各项指标要求，通过仿真分析设计主要零部件的参数，最后通过试验验证满足设计需求。

关键词：混动变速箱 液压系统 需求分析

1 引言

混动变速箱（DHT）是由变速机构和电机组成的驱动系统。与传统的变速箱相比，在改善油耗和排放、提高动力性及续航里程等方面取得了成功。本文根据某DHT的功能分解出对液压系统的需求，并对液压系统主要部件进行设计、分析和验证。

2 液压系统主要需求分析

以现有DHT为例，某DHT为多挡结构，根据其功能结构，确定液压系统基本需求，见下表1：

3 液压系统指标分解

3.1 执行件

执行件对液压系统的需求主要是压力和流量，根据执行件的运行特点进行计算，初步分解出以上指标。

离合器的作用是传递扭矩，根据离合器的尺寸参数和扭矩容量要求，计算压力需求；根据离合器的响应要求和充油腔体容积，计算出流量需求。

同步器的作用是换挡，实现不同挡位输出。根据同步器的结合时间要求和摩擦力计算出压力需求；在结合充油腔体容积，计算出流量需求。

驻车机构的作用是实现驻车，根据响应时间要求和充油腔体统计，计算出压力和流量需求。

以上执行件的计算结果取大，确定初步的油压范围和流量。

3.2 主要驱动部件冷却需求

某DHT具备2个驱动电机，电机正常运行需要液压系统提供足够的冷却流量。根据电机的功率及冷却系统特点，电机厂家进行仿真计算，确定电机的冷却流量需求。

3.3 其他部件冷却需求

为了保证DHT正常运行，除电机外，齿轮、轴承和离合器等也需要提供一定的冷却流量，对其进行冷却、润滑。

齿轮的冷却流量设计主要考虑传递的扭矩、转速等因素，根据经验确定初步的流量需求。

轴承的冷却流量需求根据其承受的当量动负荷、摩擦系数和转速等计算而来。

离合器的作用除了传递扭矩，还负责滑磨换挡。在滑磨过程中，离合器会产生热量，需要冷却流量将其带走，以免烧坏。根据离合器滑磨产生的热量和散热特点，计算出离合器的冷却流量需求。

3.4 液压系统指标

根据以上计算分析，确定也请系统的压力和流量等主要参数，结果见表2：

4 液压系统方案设计

根据上一节对液压系统指标的分解，及相关部件对液压系统的需求特点，初步设计方案见表２：

4.1 隔离阀设计

隔离阀的作用是防止电动泵工作时，在机械泵处产生负载。设计要求为压降＜0.5bar@50L/min。

隔离阀的结构见图1。

根据结构图建立减压阀模型，根据设计要求，设定阀芯尺寸和弹簧的特性参数进行分析，分析结果见图2，在50L/min流量下的压降为0.39bar，满足设计要求，从而确定减压阀的主要参数。

4.2 主油路调压阀设计

主油路调压阀的作用是稳定主油路油压。设计从最低主油压和最高主油压的稳定来分析。设计要求为压力3±0.5～17.5±0.5bar可调@5～70L/min供油。

主油路调压阀的结构见图3。

根据结构图建立主油路调压阀仿真模型，根据设计要求，设定阀芯尺寸和弹簧特性参数进行分析。

流量稳定70L/min，主油路调压电磁阀油压由0-11bar，计算结果主油压为3.24～17.78bar，满足设计要求，计算结果见图4。

流量从5 L/min提升到70L/min，PL电磁阀压力保持0bar，计算结果主油压为17.25～17.78bar，即在流量变化的过程中，主油压能够稳定在设计要求高压值范围，满足设计要求，计算结果见图5。

流量从5 L/min提升到70L/min，PL电磁阀压力保持11bar，计算结果主油压为2.60～3.24bar，即在流量变化的过程中，主油压能够稳定在设计要求低压值范围，满足设计要求。

4.3 减压阀设计

减压阀的作用是保证冷却润滑油路的压力，继而保证流量流量的稳定性，避免冷却流量随着主油压有较大变化，影响冷却、润滑效果。

主油路调压阀的结构见图6。

根据结构图建立减压阀仿真模型，根据设计要求，设定阀芯尺寸和弹簧特性参数进行分析。满载设计要求：稳定冷却润滑油量压力2.5～5.5bar，保证冷却润滑流量。

供油流量15L/min，PL压力最小时，减压阀后压力稳定在2.60bar，满足设计要求，见图7。

电机冷却流量计算结果为8.46L/min，与后来的实际测试结果8.26L/min基本一致。

供油流量15L/min，PL压力最大时，减压阀后压力稳定在4.45bar，满足设计要求，见图8。

电机冷却流量计算结果为11.27L/min，与后来的实际测试结果11.50L/min基本一致。

供油流量70L/min，PL压力最小时，减压阀后压力稳定在3.02bar，满足设计要求，见图9。

电机冷却流量计算结果为9.19L/min，与后来的实际测试结果8.94L/min基本一致，见图10。

供油流量70L/min，PL压力最大时，减压阀后压力稳定在5.15bar，满足设计要求，见图11。

电机冷却流量计算结果为12.14L/min，与后来的实际测试结果12.12L/min基本一致，见图12。

经过以上仿真计算，在满足设计要求的基础上，初步确定了液压系统方案，以及主要零部件的参数。

5 结束语

本文根据DHT的功能模式，分解出对液压系统的需求，设计了混动系统用液压系统方案。最后通过仿真计算，对液压系统的主要零部件进行选型和主要参数设计。

参考文献：

[1]高殿荣，王益群.液压工程师技术手册.化学工业出版社，2016.2.

[4]梁全，謝基晨，聂利卫.液压系统Amesim计算机仿真进阶教程.机械工业出版社，2016.3.