流體力學(xué)在車輛工程中的應(yīng)用與分析

1、流體力學(xué)在車輛工程中的應(yīng)用與分析小組成員:專業(yè)班級(jí):指導(dǎo)教師:【摘要】近年來隨著液壓與氣壓技術(shù)的發(fā)展和在車輛工程的應(yīng)用，車輛的各項(xiàng)性能都有了很 大地提高，尤其是現(xiàn)代車輛上使用了電腦、機(jī)電液一體化的高新技術(shù)，使車輛的發(fā)展更上了 一個(gè)新的臺(tái)級(jí)。了解流體力學(xué)在車輛工程中的應(yīng)用，不僅可以加深我們對(duì)于專業(yè)學(xué)習(xí)的理解， 對(duì)于從事汽車?yán)碚搶W(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)制造維修的人員更加具有重要的意義?！娟P(guān)鍵詞】液壓與氣壓流體力學(xué)車輛工程 應(yīng)用1引言車輛在現(xiàn)代社會(huì)中使用廣泛，它關(guān)系著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)支柱產(chǎn)業(yè)之一的汽車工業(yè)及交通運(yùn) 輸事業(yè)的振興和發(fā)展，并對(duì)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和國防裝備現(xiàn)代化具有重大的影響?，F(xiàn)在汽車都在向 著駕駛方便、運(yùn)行平穩(wěn)、

2、乘坐舒適、安全可靠、節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。在這些發(fā)展中液壓氣 壓與液力傳動(dòng)技術(shù)起了主導(dǎo)作用。液壓氣壓與液力傳動(dòng)在汽車上的應(yīng)用具有一定的特點(diǎn)，由 于汽車整體結(jié)構(gòu)和輕量化的要求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、元件組合性強(qiáng)與電氣結(jié)合，能夠根據(jù)汽車 的運(yùn)行狀況進(jìn)行控制。本文就流體力學(xué)在車輛工程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與介紹。2流體力學(xué)在車輛工程中的應(yīng)用與分析2.1流體力學(xué)在汽車外型上的應(yīng)用1減小阻力隨著汽車速度的增加，汽車外形不僅要考慮機(jī)械工程學(xué)、人機(jī)工程學(xué)和美觀，并且越來 越多的考慮空氣動(dòng)力學(xué)，以減小阻力。降低風(fēng)阻和提高下壓力有兩個(gè)主要的辦法，減少迎風(fēng) 面積和采用流線形狀。流線型則可以減少空氣流經(jīng)車身時(shí)產(chǎn)生的渦流，從而減少

3、阻力。2增加附著力從汽車的外形設(shè)計(jì)，需要考慮保持行車穩(wěn)定所需要的下壓力，特別是在高速場合里?？?以通過流線形來改變空氣于車體上部和地盤下部的氣流流速來控制下壓力。賽車需要高速拐 彎以及急加速時(shí)，需要增加輪胎對(duì)地面確實(shí)的附著力，防止打滑。車體底部的中間部分向下 突起，使之與路面的間距變窄，而車體的前后部與地面的距離較大。這樣，流體在通過狹窄 的部分時(shí)，流速加快，此處的壓力就會(huì)下降，使車體被吸向路面，增加附著力，從而防止打 滑，使高速行駛變?yōu)榭赡堋?.2流體力學(xué)在自動(dòng)減速器中的應(yīng)用汽車變速器，是一套用于來協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和車輪的實(shí)際行駛速度的變速裝置，用于 發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳性能。變速器可以在汽車行

4、駛過程中，在發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪之間產(chǎn)生不同的變 速比，通過換擋可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在其最佳的動(dòng)力性能狀態(tài)下。汽車自動(dòng)變速器常見的型式 有液力自動(dòng)變速器（AT）、機(jī)械無級(jí)自動(dòng)變速器（CVT）、電控機(jī)械自動(dòng)變速器（AMT）、雙離 合器變速器（DSG）。目前應(yīng)用最廣泛的是AT，AT幾乎成為自動(dòng)變速器的代名詞。AT是由 液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來實(shí)現(xiàn)變速變 矩。其中液力變扭器是最重要的部件，它由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，兼有傳遞扭矩和 離合的作用。2.3流體力學(xué)在懸架系統(tǒng)中的應(yīng)用汽車電控液壓懸架可以使司乘人員都有乘坐軟彈簧的舒服感，而且還能保證汽車的靈活 性和穩(wěn)定性

5、。目前轎車上采用的電子控制懸架都具有靈敏的車高調(diào)節(jié)功能，不管車輛（規(guī)定 范圍）如何變化，都可以保持汽車的一定高度，大大地減少了汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的傾斜程度。 當(dāng)車輛在凸凹不平的道路上行駛時(shí)可以提高車身的高度，當(dāng)車輛高速行駛時(shí)又可使車身的高 度降低，以減少風(fēng)的阻力。汽車電控液壓懸架還具有衰減力的調(diào)節(jié)功能，以提高車輛的穩(wěn)定 性。在急轉(zhuǎn)彎、急加速和緊急制動(dòng)時(shí)，還可以抑制車輛姿態(tài)的變化。2.4流體力學(xué)在制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用汽車制動(dòng)系統(tǒng)是汽車安全行駛中最重要的部分。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)發(fā)展和道路條件的改 善，汽車的行駛速度和單次運(yùn)行距離都有了很大地發(fā)展，行駛動(dòng)能大幅度地提高，從而使得 傳統(tǒng)的摩擦片式制動(dòng)裝置越來越

6、不能適應(yīng)長時(shí)間、高強(qiáng)度的工作需要。由于頻繁或長時(shí)間地 使用制動(dòng)器，出現(xiàn)摩擦片過熱衰退現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致制動(dòng)失效，威脅到行車安全。車輛也因 為頻繁更換制動(dòng)蹄片和輪胎導(dǎo)致運(yùn)輸成本的增加。為了解決這一問題，應(yīng)運(yùn)而生的各種車輛 的助制動(dòng)系統(tǒng)迅速發(fā)展，液力緩速器就是其中的一種。當(dāng)今的液力緩速器主要用在重型載貨 汽車和大中型客車上。液力緩速器的使用和推廣，大大地改善了傳統(tǒng)的制動(dòng)器的不足。2.5流體力學(xué)在減震系統(tǒng)中的應(yīng)用為了保證機(jī)車車輛在線路上安全、平穩(wěn)地運(yùn)行，必須在其走行部即轉(zhuǎn)向架中裝用具有 良好性能的彈簧懸掛減振裝置。這種裝置通常由兩部分組成：一是彈性元件，它起緩沖來 自輪軌的動(dòng)力的作用，如采用螺旋彈簧、

7、空氣彈簧或橡膠彈簧；二是減振器，它起減小 車輛懸掛系統(tǒng)振動(dòng)的作用，如采用液壓減振器或摩擦式減震器。在現(xiàn)代機(jī)車和客車上，摩 擦式減震器已全部為液壓減振器所取代?，F(xiàn)代的液壓（油壓）減震器幾乎能實(shí)現(xiàn)任何實(shí)際 需要的減振阻力特性，因此廣泛地應(yīng)用于鐵道機(jī)車車輛和各種公路車輛上。減振器工作時(shí)， 活塞在油缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，油液在缸中流動(dòng)時(shí)經(jīng)阻尼閥而產(chǎn)生減振阻力，同時(shí)，減震器將 系統(tǒng)的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為油液的熱量而散逸。對(duì)液壓減振器的基本要求是：1.具有合適而且穩(wěn) 定的阻力大小和特性；2.結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，使用壽命長；3.使用中油液不泄漏；4.便于維修。2.6流體力學(xué)在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用汽車在行駛過程中，需按照駕駛員的意志經(jīng)常

8、改變其行使方向，即所謂汽車轉(zhuǎn)向。用來 改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)，即稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是，保證 汽車能按照駕駛員的意志而進(jìn)行轉(zhuǎn)向行使。按轉(zhuǎn)向能源不同分：機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系; 機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系：由駕駛員 體力和發(fā)動(dòng)機(jī)為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系組成：由一套機(jī)械轉(zhuǎn)向系和液壓轉(zhuǎn)向 裝置組成。液壓轉(zhuǎn)向裝置由轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向控制閥、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸組成。2.7流體力學(xué)在防滑系統(tǒng)中的應(yīng)用ABS是一項(xiàng)在80年代末才興起應(yīng)用的新技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)成為一般轎車的必裝件了。汽 車突然遇到情況發(fā)剎車時(shí)，車子十分容易產(chǎn)生滑移并發(fā)生側(cè)滑，即人們俗稱的“甩尾”，這 是一種非常容易造成車禍的現(xiàn)象。造成汽車側(cè)滑的根本的原因是汽車在緊急制動(dòng)時(shí)車輪輪胎 與地面的滾動(dòng)摩擦?xí)蝗蛔優(yōu)榛瑒?dòng)摩擦，輪胎的抓地力幾乎喪失，此時(shí)此刻駕駛者盡管扭動(dòng) 方向盤也會(huì)無濟(jì)于事。ABS的工作原理簡單一點(diǎn)來講，就是由輪速感應(yīng)器監(jiān)測車輪的轉(zhuǎn)速， 監(jiān)測信號(hào)匯集到電子控制器內(nèi)分析，一旦監(jiān)測到車輪快要抱死時(shí)，電子控制器會(huì)發(fā)出指令給 電磁調(diào)節(jié)器，由它控制油壓分配閥調(diào)節(jié)各個(gè)車輪的制動(dòng)分泵，以“一放一收”的點(diǎn)放形式來