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1、第1章 外文翻译和原文1.1译文：隔振并行液压混合动力汽车摘要：近几十年来, 为了提高燃油经济性和减少污染，几种类型的混合动力汽车已经迅速发展。混合动力电动汽车动力已显示了能够为小中型客车和SUV提高极大的燃油效率。混合动力汽车存在一些局限性当应用于重型车辆;一个是更大的车辆就需求更强大的力量,这就需要更大的电池的容量。作为一种替代方案,液压驱动混合动力技术已经找到有效的重型车辆因其高功率密度。机械电池在液压混合动力汽车(HHV)可以出院显著高于化学电池。这个特性对于重型车辆杂交的本质。一个主要应解决的问题：对商品化成功程度，HHV是过度的噪音和振动的液压系统。本研究主要集中于利用磁流变(MR
2、)技术来减少噪音及振动遗传性的液压系统。在车身上，为了研究了噪音和振动的HHV液压驱动混合动力系统,分析了设计并行。这项研究表明了MR元素在传输降低噪声和振动的车身中扮演重要角色。此外,与方向的隔振系统的效率也会影响的噪音和振动。在模拟中,一个太空梭控制算法来达到最高效率的隔振系统。关键词:液压驱动混合动力车辆、噪音和振动,磁流变液、传递力1. 介绍混合动力汽车将超过一个能量的来源,推进以达到更高的燃料效率和较低的污染。最简单的例子是电动自行车踏板（使用）短时间的杂交电器电机和人类的肌肉。核能源和电力资源相结合,为推进潜艇。最近,gasoline-electric客车、或混合动力电动汽车动力,
3、成为最受欢迎的。gasoline-electric混合动力汽车存在各种配置,其中主要的有两种系列：串、并联设计16。尽管提高燃油经济性和减少污染,明显的劣势的gasoline-electric混合系统由于其有限的力量的能力8。最大的功率密度的电池是大约2亿千瓦/公斤。这个功率系数在较低的温度下急剧下降。因此,它是唯一可行的为中小企业的车辆运用gasoline-electric系统。这是由于这样的事实,即较大的车辆需要显著较大的电池的容量。此外,维护过程的电池和电动机是昂贵的。同时,电池是稀缺的金属,其中大多数在环境中是非常有害的。液压油电混合车技术的发展为重型车辆的替代办法。液压驱动混合动力系
4、统的主要特征是他们的高功率密度27。液压蓄能器的功能电池,它能够快速充电或释放非常高的压力,他们没有妥协的效率。例如,在海拔5000磅压力、功率密度的一个累积为3亿千瓦/公斤,液压泵/电机单位5千瓦/公斤14,16,27。液压油具有广泛的工作温度：从54到236C。这种技术也环保,因为没有有毒的化学制品被用于任何部件。 图1。两个主要形态液压驱动混合动力车辆27:(a)并联，(b)串联 定期传输水分被用作液压流体,它们回收后可以被用于液压混合。因此,液压油电混合车技术适合重型车辆，例如穿梭巴士,避免了卡车和运输卡车的驱动所需要的高功率和刹车需要的巨大能量。液压驱动混合动力的主要成分是一种双重作
5、用泵/电机(P / M),一个低压蓄电器(LP-A)和高压蓄能器(HP-A)。液压驱动混合动力汽车,如图1、2中存在配置:并联和串联。在并联设计,也就是水压发射协助(HLA)伊顿公司或水力发电以协助福特汽车公司,由液压系统(HSS)在并联集成的传动系统合格的车辆。在其未来的加速度，主要的目标是为了获取了大量的能量来弥补在制动器和推动汽车时的消耗。HSS可以被看成是一种附加的传统动力总成并无需任何根本性的变革操作。当刹车时,车辆的动能被P / M收取液压油从LP-A到HP-A。当踩油门踏板时,这个过程是颠倒的：从HP-A液压流回LP-A使P / M工作,把液压能源转换成轮子的旋转运动。在这个过程
6、中,发动机的车辆仅有助于推进时,大部分的储存液压能源使用在这个系列的设计,就像在图1,传统的传动系的完全取代了流体线连接两个P / M的。主要液压元件的形态是一样的并联设计。引擎只提供输入扭矩经营第一个P / M。流体的能量转移到第二个P / M、后部的变速箱。液压能源转换加入旋转运动第二个P / M。这第二个P / M也是连接到高与低的压力。该规定数额的,在循环工况下的流体,是通往高压力和存储在那里。反馈制动过程中设计了一系列相似的并联设计。在一系列HHV发动机运转在其可能的最佳条件或被关闭通向更好的燃油经济性和污染更少。1.1液压驱动混合动力汽车液压油电混合车技术正在研究在几所在美国、澳大
7、利亚、丹麦,和日本的大学和学院。研究HHV梅斯森和Stecki重型车辆模型等公共汽车和卡车21。他们建一个再生的能源动力相似的并行设计如图1。结果显示HHV相对于常规的车辆,他们有一个更好的燃油经济性。作为这样的发展,FMTV液压驱动混合动力汽车测试军队战术通过一系列的燃料试验。最大加速度测试运行测量效果的混合化。Kepner提议使用一HHV模型车如休旅车和小卡车19。有7000磅汽车和150cc磅重的泵/电机、分析表明,它是可能的, 在环保署能源的城市和并联HHV系统中可吸收72%可利用的制动能源。这个计算是假设的。一个理想的液压系统管路中没有能量损失液体的流动和储存。汽车展示了在一个周期中
8、更大利益更积极的驱动加速和刹车。他的研究还表明,HHV可能有较大的实用于建筑的燃油经济性和在道路车辆性能。最近,结果在美国环境保护署(EPA)和它的合夥人证明了潜在的应用了HHV 14。他们采用了有史以来第一次的SUV,一个涉水探险,拥有完整的液压驱动混合动力传动系统如图1。实验结果表明可以提高燃油经济性高达80%。由于结合混合燃料技术，从汽油机到柴油机一个30-40%的转换，效率提高了50%。预计信息的加速/减速时间也显示性能优于传统的探险。1. 2 HHVs的噪音和振动如众所周知,混合动力车辆运行现状的基础上,结合两种或更多的电力系统。这些电力系统为汽车提供动力。因此, 在它的工作周期，每
9、一个电力系统的两种状态分别是运作(操作)和关闭(空转或者关闭)。除此之外,汽车的动力正在经历和脱离那些电力系统,当他们打开或交换关掉。大量的噪音和振动来自交换状态和脱离混合动力车辆机制(30)。Kepner指出,一个主要的问题与液压驱动混合动力子系统是高水平的噪音和振动(19)。部分原因是系统运行是以流体在高速度、高压力的状态下为基础。峰值压力在高压蓄能器可以高达5000磅。在制动时抽噪声明显。噪声的主要来源来自经过泵/电机活塞泵港口,并从液压阀的开启和关闭的时候。噪音也可以由液压流体管道系统内。Prek对噪声问题进行了系统的研究。系统所产生的油管几何体(23)。研究表明,几何参数确定了噪声的
10、等级和特征。另一方面,约翰逊等建议处理系统噪声问题在它的起源(18)。噪音及振动创造内部泵/电机主要有两种不同的来源。首先,汽缸压力的作用于活塞会产生P / M活塞内部的作用力。第二，泵流量脉动而产生的压力波动会使噪音有所改变。通过优化泵的几何体、流量脉动可明显降低为一个特定的条件,即一个特定的压力。然而,在活塞的压力变化为液压系统13提出了综合评述：边缘的不同的降噪设计功能,。检查指出为液压系统要考虑所有的重要性噪声源,特别是泵/电机单位。因此,为了减少排放的总体噪音活塞泵/电机、流量脉动,活塞的力量和形式的时刻都必须予以考虑。研究液压系统的振动与噪音问题已经限于提出潜在的解决方案去保持汽车
11、所产生的噪音水平尽可能低。自从振动与噪音问题仍然会影响液压油电混合车技术的商业化, 为了降低噪声和振动的传播，有效隔离液压系统的底盘是很重要的。图2。一个小型流量的阻尼调节器使用的示意图61. 3 隔振装置一个主要的挑战是为了设计让他们的安装足够的刚度,以便他们能保持这两种结构在一起,使它们动态地柔和,以便他们能提供隔振5。发动机橡胶(弹性)悬架是比较有效的方法去降低噪声和振动并进行了广泛的。Akanda和Adulla应用进化计算动力调谐悬架 7。这种调整方案, 通过torque-roll-axis的方法，目的是为了提供最大的隔振,而不是减少悬架刚度、减弱振动刚体模式的动力。这个想法是:如果一
12、个解耦的系统中彻底的解脱模式，沿着一个物理坐标只可激起一个模式。动态刚度弹性悬架随着频率的增加能自己协调。这个属性是一个主要的局限性的橡胶悬架。液压悬架克服了的弹性材料悬架的缺陷。它是合理的设计了一个液压悬架拥有显著增强的静态刚度,与弹性材料悬架相比要小得多。这种悬架在某一特定频率的动态刚度(陷波频率),可调谐到主要的频率振动源。这种悬架在陷波频率提供最佳的隔振(陷波深度)。然而，这种悬架的隔离性能随共振频率而降低。这是理想的传输峰值，共振频率尽可能小和陷波深度尽可能接近零。在一些应用中仅仅被动悬架是不够的。作为一个例子,本田公司最近发明了一种主动悬架作为气缸引擎技术17、22的一部分。当六缸
13、发动机运行时，这悬架能减轻通过扭矩波动引起的振动，使三缸达到更好的燃油经济性。这液压悬架结合了液压阀线性传动装置，并有前馈补偿的控制方式。这个控制器,根据发动机的脉冲来估计相位和水平的振动和调节每个悬架执行器内的作用信号。半主动悬架是吸引人的减震器,因为他们已经具有主动和被动悬架的优势。磁流体可以被用来实现半主动隔振器10。这些控制同位素示踪剂是由微米大小流体铁颗粒悬浮在液体的载体。磁流体在磁场作出反应并改变他们的流变特性。Ahn等,提出了利用磁流液体提高流体振动的性能2-4。在这个概念，磁流液体被用在阀门模式。利用模拟的基础上,分析了磁流变概念上提供了一个广泛的分离频率。Ahn和他的同事们开
14、发和安贞焕试验研究了磁流液压悬架 (如图2)为了精确汽车上的应用来代替目前使用的悬架,充满了高粘度硅酮油6。Stelzer等显示了半主动隔振效果,彬格莱先生的流动模式,可以降低噪声和在汽车振动传递性26。不同的振动输入被认为是包括单独冲击、震动或频率的范围。 图3。整车模型并联的液压驱动混合动力汽车磁流液体通过磁场的转矩来控制和悬挂控制器的断开。Ye和威廉姆斯先生(29岁)在利用流体制动控制系统扭转振动的旋转。在他们研究、磁流变制动器是作为被动大摩擦阻尼器的模型。他们的实验结果在两种模式、扭转振动幅度明显降低。然而,在一个大的控制型号性能优于被动恒流模型。在这篇文章中,一个减震系统结合了被动元
15、件和半主动元件(弹性体)，通过仿真研究,为了减少噪音及液压(HSS)子系统车身上的振动率，为了达到这一目的, 在矩阵实验室中开发了一个动态模型。这个模型代表了逼真的运动方向的系统,包括沿着x、y、z轴旋转的三对这些轴线平移的六个方向。一个悬挂控制器被设计以达到最优性能的悬2. 建模为了研究振动特性的液压驱动混合动力车辆,在数学模型使用SimMechanics工具箱。该模型包含三个刚体即汽车底盘、液压子系统(HSS),汽车引擎。每个车身各有其自身的质量、重心(CG)和惯性矩。这个底盘是连接到地面上通过四个悬挂系统阻尼弹簧,包括被动弹簧和减震器,即恒定的刚度和阻尼系数。这个液压子系统通过四个磁流变
16、悬架连接到底盘。发动机通过三个磁流变悬架被连接到底盘。因此, 液压子系统和发动机架有能力改变他们的阻尼特性。除此之外,一个非常强硬的弹簧是用来描述金属制的驱动轴与引擎和液压子系统的连接。每一个车身能移动在三个平移方向和三个旋转方向。图3所示的整车模型的并行液驱混合动力车辆。在此模型的基础上，重型车辆物理参数的车身规格如福特F-350。振动激发模型利用外部力量不断地作用于液压系统。在仿真模型,该激为代表的线性调频信号,通过一系列的频率的蔓延给以特定的幅度。在液压驱动混合动力汽车、液压系统作用于传动轴，引擎的每分钟转速是介于0和2000导致振动激发电压在0到300赫兹范围。 3. 隔振系统的控制研
17、究了对磁流变系统不同的控制算法,。克洛斯比商业实习班修完介绍,Karnopp,他的悬挂控制已经适应和改良工作与大量的隔振系统应用12。如图4，阻尼器固定的连接参照在虚构的天空中飞翔。与他的悬挂控制相比,在隔振系统的性能, 一个更好的隔振系统的整体从基础到完成。赖克特先生使用这个悬挂控制器在汽车座位悬浮器使用24。对控制阻尼器打开或关闭的状态,一个精简的汽车模型被构造用于应用该控制器。仿真结果表明了实质性的进步的可能性降低于车辆演习德重型卡车的材料。然而,该研究表明,可能导致更大的身体大悬架加速度峰值,和要求更加苛刻的骑乘控制。Choi等提出了圆柱磁流乘用车悬架阻尼器11。他们在全车辆模型用流动
18、阻尼器。介绍了H无限控制器来应付变化无常的系统。对于碰撞的振动,结果显示控制器能够显著地改善隔振。对随机振动激发的效果也很显著的悬架。该控制器应用于该研究是基于悬挂算法。可以设置一个磁流液压悬架的两个状态打开或关闭。目前还没有被提供给它，悬架就关闭。在这种情况下,悬架的被动阻尼价值有最低。当电流不断流向悬架,它是导通状态并具有被动阻尼的最高价值。在经营计划,该控制器确定哪种状态是在悬架被打开或关闭，目前为了达到最好的隔振系统。该控制器的悬置依赖产品的速度的引擎和底盘。同样,该控制器,使用该产品。高速钢悬架的速度和底盘的高速钢作为参考价值。控制算法,该算法在下面解释两个条件。P / M悬架如下控
19、制:如果VchassisVHSS在 0同样,发动机悬架控制状态为:如果VchassisVEngine在 0图4。理想的悬挂配置改编成的一个大悬架4. 仿真结果 在本节中,隔振仿真的结果方法被证明。在模拟中,液压泵/电机是兴奋与线性调频信号的频率与范围从0到300赫兹。这一研究的目的是去找到解决问题的噪音HHV联系在一起,这是由于液压子系统(HSS) 的操作引起的。为了达到这一目的,运动的底盘、泵/电机(如下)。并对发动机（HSS)记录调查的效率,降低振动的磁流率。为了确保乘客舒适,减轻的底盘和引擎的振动是非常重要的。在提交结果图显示, 在悬架有四种情况下的振动响应的四个情况阻尼配置。这些不同组
20、合代表了被动,半主动悬架。图5、6、7个分别呈现的是发动机,底盘在不同阻尼情况的悬架系统的状态。 图5。在时间域液压系统管路的位置(HSS)图6。在时间域引擎的位置 可以看出,在引擎处磁流悬架的结构和在P / M的被动悬架没有显著降低位移振幅。当在P / M使用磁流悬架并在发动机使用被动悬架时,位移振幅明显下降。另一方面,振动是明显减少，当安装磁流悬架在P / M和引擎。值得注意的是用这个配置,建立时间也显著缩短。在第一周期之后,对振动迅速减少,并稳定之后的又一个周期。图5、6、7也显示了在底盘中液压系统和引擎的时间特性之间的差异。在P / M和发动机颤动时从振动转变到稳态那样，底盘是平稳的。
21、这种现象是由于这样的事实,即当磁流悬架起一个大的作用,悬架在车身上提供大量的阻尼力。于大多较小的底盘相比,液压系统和发动机显示了高抗振力。然而,这种振动是微弱的不足够的影响P / M和发动机的性能。通过悬架所提供的力量和加速度在时间域中绘制如图8和图9。变化的响应从0.4过渡到1.3秒之间的关联与P / M和发动机的位移显示在图5和图6。图8和图9也表明,与悬挂控制器悬架能够提供足够高的阻尼力,可以迅速减少身体的振动。 图7。在时间域底盘的位置 图8。加速度的P / M在时间域(a)和力量由P / M架在时间域 在这项研究中,除了在时间域的运动,还通过悬架的频域促使传递力作为一个标准进行评估业
22、绩的悬架配置。当在P / M安装磁流悬架并在引擎安装被动悬架, 通过P / M机架的传递率显著下降如图10。然而,在这个配置, 通过悬置底盘的传递率是非常高的,特别是在最后的高峰曲线如图11 图9.引擎的加速度在时间域(a)和悬架所提供的阻力在时间域(b)图10。通过安装在底盘的液压系统(HSS)机架的传递力如果在发动机使用磁流悬架并在P / M架保持被动悬架，图11表明发动机架的振动被改善，图10显示一个传递力通过P / M架时相反的结果。比较所有被动悬架的性能,曲线已明显低于所有半主动悬架的第一个高峰,次级高峰和同样震级的三级高峰。这个力曲线的所有半主动悬架是理想的。因为它维持整个操作系统
23、频率范围在低振幅。在液压系统和底盘发动机中的隔振装置，在P / M和发动机悬架中使配置和低传递力都处于最好的妥协状态。图11。通过底盘悬架的传递力5. 结论在这项研究中,探讨了液压驱动混合动力汽车自然振动的问题。3项车身仿真模型,包括车身的底盘、发动机、液压系统(HSS)显示的行为和悬架的反应。液压系统兴奋的线性调频信号，其频率范围从0到300赫兹。通过P / M架和发动机架振动被传送到底盘。P / M架和发动机架使用磁流变流体以致他们能胜任阻尼特性的变化。在这项研究中,也可以采用被动悬架或半主动悬挂控制。采用悬挂控制可以打开或关闭在磁流悬架上依据对算法基础上的两个连接车身的作用。结果表明,
24、为了有效隔离底盘的振动，具有悬挂控制的半主动磁流悬架都因被用于液压系统和发动机。半主动悬架能迅速减少振动和维持所有的车身在较低振的运动。当在P / M架和发动机使用半主动磁流悬架，在液压系统和发动机中从振动到稳态的转换是不平稳的。然而,粗糙度对液压系统和发动机的性能微不足道的。仿真结果也表明了磁流悬架在时域和频域的算法有效性。命名3-D 三维立体C 阻尼系数cc 立方厘米(s)。C.G 中文重心dir. 方向DOF 自由度自由度EPA 环境保护局FEA 有限元分析的有限元分析g 重力加速度HEV 混合动力电动汽车HHV 液压驱动混合动力汽车HLA 水压发射协助HP-A 高压蓄能器HHS 液压系
25、统LP-A 低压蓄能器P / M 泵/电机SAE 社会的汽车工程师。SUV 运动型多用途车1.2 外文原文Vibration isolation for parallel hydraulic hybrid vehiclesAbstract: In recent decades, several types of hybrid vehicles have been developed in order to improve the fuel economy andto reduce the pollution. Hybrid electric vehicles (HEV) have shown
26、a signicant improvement in fuel efciency for small andmedium-sized passenger vehicles and SUVs. HEV has several limitations when applied to heavy vehicles; one is that larger vehicles demand more power, which requires signicantly larger battery capacities. As an alternative solution, hydraulic hybri
27、d technology has been found effective for heavy duty vehicle because of its high power density. The mechanical batteries used in hydraulic hybrid vehicles (HHV) can be charged and discharged remarkably faster than chemical batteries. This feature is essential for heavy vehicle hybridization. One of
28、the main problems that should be solved for the successful commercialization of HHV is the excessive noise and vibration involving with the hydraulic systems. This study focuses on using magnetorheological (MR) technology to reduce the noise and vibration transmissibility from the hydraulic system t
29、o the vehicle body. In order to study the noise and vibration of HHV, a hydraulic hybrid subsystem in parallel design is analyzed. This research shows that the MR elements play an important role in reducing the transmitted noise and vibration to the vehicle body. Additionally, locations and orientat
30、ions of the isolation system also affect the efciency of the noise and vibration mitigation. In simulations, a skyhook control algorithm is used to achieve the highest possible effectiveness of the MR isolation system。Keywords: Hydraulic hybrid vehicles, noise and vibration, transmissibility, magnet
31、orheological uids1. IntroductionHybrid vehicles combine more than one source of energy for propulsion to achieve higher fuel efciency and lower pollution. The simplest example is the motorized pedal bike (moped) which utilizes a hybridization of electric motor and human muscles. Nuclear energy and e
32、lectric sources are combined to provide propulsion for submarines.Recently, gasoline-electric passenger vehicles, or hybrid electric vehicles (HEV), have become popular. Various congurations exist for gasoline-electric hybrid vehicles, and the two main ones are series and parallel designs 16.Despite
33、 the enhanced fuel economy and reduced pollution, a signicant disadvantage of the gasoline-electric hybrid is due to its limited power capability 8. Maximum power density of electric batteries is approximately 2 kW/kg. The specic power decreases dramatically at low temperatures. Therefore, it is onl
34、y feasible to apply gasoline-electric hybridization to small and medium-sized vehicles. This is due to the fact that larger vehicles will require signicantly larger battery capacities. Additionally, maintenance process of the batteries and electric motors is costly. Also, the batteries are made of s
35、carce metals and most of them are very harmful to the environment 9,20.Hydraulic hybrid technology is developed as an alternative solution for heavy-duty vehicles. The main feature of hydraulic hybrid systems is their high power density 27. Hydraulic accumulators can function as mechanical batteries
36、, which are capable of quick recharge to or discharge from very high pressure without compromising their efciency. For example, at 5000 psi pressure, the power densityFig. 1. Two main congurations of Hydraulic hybrid vehicles 27: (a) parallel, (b) seriesof an accumulator is 3 kW/kg, and that of a hy
37、draulic pump/motor unit is 5 kW/kg 14,16,27. Hydraulic uid has a wide range of working temperature from 54 to 236C. This technology is also environmentally friendly since no toxic chemicals are used in any components.Regular transmission uids are being used as hydraulic uids, and they can be recycle
38、d after being used for hydraulic hybrid purposes. Therefore, hydraulic hybrid technology is suitable for heavy vehicles such as shuttle buses, refuse trucks, and delivery trucks where high power is needed to propel the vehicle and a large amount of energy is availablefor harvesting from braking.The
39、hydraulic hybrid main components are a dual function pump/motor (P/M), a low-pressured accumulator (LP-A) and a high-pressured accumulator (HP-A). Hydraulic hybrid vehicles, as shown in Fig. 1, exist in two congurations: parallel and series. In the parallel design, which is also called Hydraulic Lau
40、nch Assist (HLA )by Eaton Corporation or Hydraulic Power Assist (HPA ) by Ford Motor Company, the hydraulic subsystem (HSS)is integrated in parallel to the drivetrain of a regular vehicle. The main objective is to capture the large amount of the energy that is lost in frictional braking and to utili
41、ze that energy to propel the vehicle in its next acceleration.HSS can be seen as an add-on to the conventional powertrain without any fundamental changes of how the vehicle operates. When the brake is pressed, kinetic energy of the vehicle is captured by the P/M to charge hydraulic uid from LP-A to
42、HP-A. When the gas pedal is pressed, the process is reversed. The hydraulic ow from HP-A back toLP-A makes the P/M work as a motor to transform the hydraulic energy to rotational motion at the wheels. In this process, the engine only contributes to the vehicle propulsion when most of the stored hydr
43、aulic energy is used.In the series design, as illustrated in Fig. 1, the conventional drivetrain is completely replaced by the uid line connecting two P/Ms. The main hydraulic components of this conguration are the same as the ones of paralle 1 design. The engine only provides the input torque to op
44、erate the rst P/M. The uid power is transferred to the second P/M, which is integrated with the gearbox and located at the rear axel. The hydraulic energy is transformed into rotary motion by the second P/M. This second P/M is also connected to the high and low pressured accumulators.The excess amou
45、nt of uid, during driving cycles, is pumped to the high pressured accumulator and stored there.The regenerative braking process in the series design is done similar to that in the parallel design. In a series HHV the engine can potentially operate at its optimal condition and/or be turned off leadin
46、g to better fuel economy and less pollution.1.1. Hydraulic hybrid vehiclesHydraulic hybrid technology is being studied at several universities and institutes in the US, Australia, Denmark,and Japan. Matheson and Stecki studied HHV models for heavy-duty vehicles such as trucks and buses 21. They built a regenerative energy powertrain which is similar to the parallel design shown in Fig. 1. It was shown that the performance of HHV is comparable to conventional vehicles, while they have a better fuel efciency. As part of this development, a hydraulic hybrid FMTV Army Ta
