专题论文零部件设计17车辆动力换档液压缓冲阀动态响应特性研究>马彪叶明2（1.北京理工大学车辆工程学院，北京100081；2北京北方车辆制造厂设计所）力性能。根据所设计的一种液压缓冲阀，建立了其动态数学模型并对其动态特性进行了仿真分析和台架试验，分析了油液温度、反馈油孔直径和缓冲阀芯的重叠量对缓冲阀动态性能的影响。

　　5：A 1概述对于车辆动力换档传动装置，其换档操作是通过控制换档离合器的结合或分离而完成的。而换档过程中离合器（或制动器）摩擦力矩的变化对换档品质起着决定作用，除了结构参数外，摩擦力矩主要取决于摩擦系数和换档离合器油缸的压紧油压，这两个因素在换档离合器的结合过程中是变动的，而只有油压能够通过缓冲阀有效地进行控制。液压缓冲阀在换档过程中的特性是否合理影响到换档过程中动力性损失的程度和能否实现离合器平稳结合，使车速平稳地过渡而达到改善换档品质的目的。

　　因此，需要合理地确定和控制换档过程中缓冲阀的油压特性。传统设计方法中主要采取稳态设计计算2，稳态计算中，无法考虑离合器、元件质量、管道以及油液粘度等参数对缓冲阀特性的影响。因此，需要建立反映系统真实工作的动态数学模型，对缓冲阀进行动态性能分析和预测，达到减少产品的研制风险，缩小开发周期的目的。

　　实际应用中有多种离合器油压控制方法，所采用的控制系统原理和结构也大不相同。本文针对作者所设计的一种用于车辆动力换档传动装置换档控制液压缓冲阀（如所示），建立了缓冲阀数学模型，采用MATLAB中的SIMULINK进行仿真研究，求解除了缓冲阀输出压力的动态变化规律及动态性能影响因素，并通过台架试验验证了系统建模方法和仿真计算正确性。

　　2液压缓冲阀结构和工作原理如所示，缓冲阀由液压缓冲阀芯、缓冲弹簧和调压阀芯协调配合，完成离合器的油的缓冲控制。

　　换档过程中可以完成离合器充油过程压力变化的三个阶段。①快速充油阶段一从ECU（电子控制单元）发出换档指令到离合器油缸开始克服分离弹簧的预压力，消除离合器摩擦片的间隙，使其达到贴合为止。在该阶段中，缓冲阀芯在缓冲弹簧初始压缩力的作用下，推动缓冲阀芯使系统进油口ps与输出油口CL接通，快速向离合器及其油道内充油。

　　这段时间油压特性影响到离合器的结合速度，当放油特性一定的情况下，这段时间长短影响到换档过程中是否出现动力中断及中断的程度，从而影响到车辆加速过程中的动力性能。②缓冲升压阶段一从离合器摩擦片刚被压紧达到完全接合且摩滑终止为止，这阶段缓冲阀的油压特性影响到换档过程中变速箱输出转矩变化，因而对换档过程中的品质起着决定性的影响。在该阶段中，缓冲阀的输出控制压力PCL通过缓冲阀芯上的反馈油孔1作用到缓冲阀芯左端，与缓冲弹簧的变形量成比例变化，随着输出压力pCL的不断升高，输出压力经过节流孔2后作用到调压阀的右端并推动调压阀逐渐向左移动，将缓冲弹簧不断压缩，作用到缓冲阀芯左端的压力与弹簧力相平衡并随之增长。缓冲阀芯处于双边节流工作状态，即p.s至CL与CL至T（系统回油口）同时处于节流状态，当输出压力超出预定控制压力值时，推动缓冲阀芯将p.s至CL节流边关小，而将CL至T节流边开大，使输出压力下降；当输出压力低于预定的压力值时，在缓冲弹簧力的作用下推动缓冲阀芯向左移动，将CL和T节流边关小，ps和CL节流边开大，使输出压力提高。③阶跃升压阶段一从②阶段末开始至油缸的油压急剧升到系统油压，时间极短。在该阶段中，调压阀与缓冲阀芯右端相接触，缓冲弹簧变形量不再增加，调压阀与缓冲阀芯相当于构成一体，由于调压阀直径大于缓冲阀芯，因此在输出油压的作用下推动调压阀将Ps和CL油口迅速开大，形成“阶跃升压”。“阶跃升压”阶段是为了保证换档离合器具有足够的力矩储备，当“缓冲升压”阶段结束后，缓冲阀的进油节流边全部打开，使油压急剧升到系统压力；因该阶段之前换档过程已经结束，所以对换档品质的好坏也没有影响。

　　在离合器分离过程中，通过ECU使电磁阀断电，实现切换油路，控制继动阀推到右端工作位置，使缓冲阀芯将进油口关闭，而输出油口CL和回油口T接通，离合器在回位弹簧的作用下放油，使离合器分离。通过离合器充油和放油控制，实现相应的换档操作。

　　3系统动态工作数学模型本文假定：（1）电磁阀和继动阀的动作在瞬间完成。（2）忽略油液的可压缩性和摩擦力与油道泄漏的影响。按照系统组成，分别建立了缓冲阀芯、调压阀芯的数学模型。（3）忽略电磁阀和继动阀快速响应所需时间的影响。

　　3.1缓冲阀芯的数学模型缓冲阀芯的运动方程：x缓冲弹簧初始压缩量；A，――缓冲阀芯左端承压面积；其它参数同前。

　　如a所示，在快速充油阶段和阶跃升压阶段，缓冲阀芯工作在进油口A的阀口节流工作状―缓冲阀芯直径；xv阀口开度；Ps油源系统工作压力，为恒定值；PCL缓冲阀输出压力；Cd―流量系数；P――油液密度；其它参数同前。

　　当离合器摩檫片被压紧后，进入到缓冲升压阶段，此时流过节流边A的流量很小，缓冲阀芯处于双边节流工作状态，即进油口节流边A和回油口节流边B均处于节流工作状态，如b所示。且有Qa~Qb，也就是：a――重叠量，即C和D之间的距离减去A和B之间的距离，在实际应用过程中，当0时为正重叠，当a<0时为负重叠，当a=0时为零重叠，本文采用正重叠结构形式；I油液的动力粘度；x―B与D之间距离；其它参数同前。

　　由此可以得出：：L= xa）缓冲阀芯上的节流孔Oi为细长孔，通过它的流量Qi表达式为：专题论文零部件设计19当只关心缓冲阀的特性时，其流量平衡方程为：4动态特性仿真与，快速充油阶段的仿真计算和台架试验结果分别如b和b所示。对比仿真计算结果和试验结果，仿真计算结果和试验结果吻合较好，说明所设计的液压缓冲阀能够实现预定的缓冲特性，所采用的数学模型和仿真计算方法能够反映液压缓冲阀的动态特性。

　　改变不同油液温度反馈油孔直径时的液压缓冲阀特性（下转第27页）镀铬其硬度可提高到HV1 000以上。YAG激光毛化所产生的（I）区的厚度稍薄，对于这层很薄的软组织可采取强化处理，也可考虑适当增加hi（凸肩）来实现。YAG激光的输出平均功率不能太低，尤其在高频输出时，应随时检测微凸肩的尺寸及硬度，以满足以上的要求。

　　5结论激光毛化处理对于强化轧辊表面、提高使用寿命、提高乳制速度是有效的。

　　经激光毛化轧辊轧制的钢板能够满足高映像清晰性、抗擦伤及抗粘结性的要求。

　　为同时满足高映像清晰性、高抗擦伤及抗粘结性的要求，毛化的钢板要满足式（3）、（4a）、（4b）、（4c）、（5）、（6）的条件。

　　为轧制出上述高质量的钢板，并保证轧辊有较高的使用寿命，轧辊的激光毛化后的形貌应满足式（3）、（5）、（7a）、（7b）、（7c）的要求，其微粗糙体凸肩的硬度应不低于HV850.并应做到在线检测。