液压传动是用液体作为工作介质，利用液压泵将原动机的机械能转变为液体的压力能，然后利用液压缸或液压马达，将液体的压力能转变为机械能，以驱动负载，并获得执行机构所需的运动速度。液压传动技术具有便于实现无极调速、传递的力和扭矩较大、工作平稳、反应快、冲击小等优点，自18世纪末世界上第一台水压机问世后，液压技术已有200余年的历史。第二次世界大战以后，液压技术由军用迅速转向民用，在机床、农业机械、汽车、航天航空等行业逐步得到了推广，并渗透到各个领域中。目前，液压传动系统在促进我国国民经济发展中起着不可缺少的作用。然而，液压传动技术仍有不可避免的缺点，如工作介质易泄露，能量损失多，制造精度高，造价高等，其中能量利用率是液压传动最严重的缺点，仅有6%-30%，而随着现代社会能源危机的日益严重，如何提高液压机的能量利用率已经成为目前研究的热点。

液压系统中，蓄能器是用来储存和释放液体压力能的重要辅助元件，它在系统中起着存储能量、稳定压力、吸收脉动、补偿容量、缓冲等作用。最早在17世纪末的欧洲，出现了一些早期的简单蓄能器，如用装满水的容器作为质量块的，在第二次世界大战后，出现了一些通用的蓄能器，例如弹簧式蓄能器、更成熟的重锤式蓄能器和一些简单的气体蓄能器。从20世纪70年代开始，研究人员对蓄能器的基本理论的研究。80年代，蓄能器的结构、种类、形式及功用开始多样化，研制各种类型的蓄能器成为主要研究内容。90年代，新型计算机软、硬件和控制技术的发展成为液压系统和智能型液压元件的研究提供了先进的研究工具和研究手段，这为蓄能器的研究提出新的要求。

目前国内外关于蓄能器研究方向可大致归纳为两类。第一种是研制特殊蓄能器，以满足新型高性能液压系统高压、高速、高精度的发展要求，单方面只靠改变某种蓄能器的结构已经不能满足需求。例如，针对消除高频脉动，日本shinicht YOKOTA研制了一种用多级式PED（Piezo-Electric-Device）驱动的有源蓄能器，可消除500-1000Hz的高频脉动。国内邢科礼等人针对消除122-288Hz的压力脉动，研制了串联囊式蓄能器。第二种是开发蓄能器辅助设计软件。以已有的蓄能器理论研究为基础，结合新的计算方法和软件，编制专门进行蓄能器参数选择程序。例如吴晓明曾通过嵌入式系统，研究开发了蓄能器功能回路选择与参数计算程序，但目前蓄能器二次开发研究并不完善，蓄能器参数选择和应用匹配尚存在诸多问题。

现在常用的蓄能器为气体式蓄能器。气体式蓄能器由油液部分和带有气密封件的气体部分组成，位于气囊周围的油液与油液回路接通。当压力升高时油液进入蓄能器，气体被压缩，直到系统管路压力不再上升，当管路压力下降时压缩空气膨胀，将油液压入回路，从而减缓管路压力的下降。气体式蓄能器具有惯性小、反应灵敏、尺寸小、重量轻、安装容易、维护方便等优点，并可以根据使用需求制成不同规格，因此在目前蓄能器中使用最广。但是，在实际工作中，输出（放液）时蓄能器里的油液一瞬间就会全部释放，在高压油的冲击下，液压阀阀芯等液压元件的运动完全不可控，造成系统极大的振动；输入（进液）时，油液快速进入蓄能器压缩气体进行蓄能，蓄能达到上限后无法进一步蓄能时，只能选择更换更大容量的蓄能器，不能根据不同的蓄能器要求切换不同的蓄能能力。因此，现在的气体式蓄能器存在输入输出不可控、蓄能能力不能切换以及能量回收率低的问题。

本课题针对上述蓄能器现状问题，拟设计出一种输入输出可控的液压蓄能器，同时就能量利用率低这一问题进行优化改进。

2. 研究的基本内容与方案

1.研究的基本内容

1.1.输入输出可控的蓄能器装置的结构设计

根据上述蓄能器装置研究技术现状，选择合适的气体式蓄能器，结合液压变压器回路，设计合适的液压回路，利用流体力学、液压传动、机械设计等相关知识，完成对整个装置整体结构设计。

1.2输入输出可控的蓄能器装置的关键部件设计

在传统气囊式蓄能器的容量大小的基础上，根据实际工况计算，确定该装置中截止阀、气管、单动气压缸、单动液压缸、电磁阀等零部件的关键参数，以及研究选择合适的压力传感器、流量传感器等传感器元件，从而实现系列化生产，使其能方便的安装在设备上。