新型车辆液力缓速装置设计及其内流场研究

发布时间：2020-07-04 10:46

【摘要】：液力缓速器在重型商用车上应用广泛,是商用车核心零部件之一。现有液力缓速器存在结构和加工工艺复杂、成本高等问题,限制了液力缓速器的应用水平。本论文从简化液力缓速器结构、提高产品制造工艺性出发,基于流体输送机械工作原理,提出了一种新型液力缓速器结构并进行了样机设计。基于CFD(Computational Fluid Dynamics)理论通过Fluent工具软件对新型液力缓速器内部流场进行建模与仿真分析,并设计台架进行试验验证。根据仿真与试验结果,确定了液力缓速器的优化设计方向。通过简化结构降低加工制造成本,推动液力缓速器在中轻型商用车上的应用,延长中轻型商用车行车制动器的使用寿命。本论文主要围绕新型液力缓速器的正向结构设计、仿真和台架试验来进行展开,可分为以下方面:(1)深入了解了现有液力缓速器的制动原理和控制方式。综合比较分析了一般液力传动机械与液力输送机械特点,从液力耦合器与液力变矩器中得到启发,根据属于流体输送机械的旋涡泵基本结构形式,利用旋涡泵低效率特点正向设计新型液力缓速器机械结构。(2)参考发动机辅助制动相关文献,同时根据目标车辆相关参数,分析了整车长下坡工况下发动机辅助制动与液力缓速器联合作用时液力缓速器的整车匹配问题,得出了液力缓速器制动力需求随车速的变化趋势。通过一维束流理论对液力缓速器几何参数进行了设计。(3)运用Pro E三维软件对新型液力缓速器不同叶型的内部流道进行抽取与合理调整简化,并通过ICEM CFD软件对其进行分块网格划分,最后导入Fluent流体仿真软件中进行内部流场数值模拟,得出了新型液力缓速器不同叶型之间的制动性能差距,确定了液力缓速器机械结构优化方向。(4)初步设计了新型液力缓速器的控制系统并进行了实验台架搭建,验证缓速器的制动性能,并与数值模拟的结果进行分析对比,对新型液力缓速器后续优化提供进一步的参考,同时对不同循环圆直径的新型液力缓速器样机进行对比实验,为后续的产品系列化设计提供参考。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.5
【图文】：

辅助制动,系统分类,车辆

（3）由于制动器摩擦副的磨损过程中会产生粉尘，高温下粉尘会形成对有害的物质，车辆辅助制动系统的应用可以有效减少粉尘污染[9]。车辆辅助制动系统有多种形式，目前应用在道路车辆上的主要包括：电涡缓速器、发动机辅助制动器以及液力缓速器[10-13]。辅助制动系统具体分类如图所示：

辅助制动器,发动机排气,总成

1 气缸；2 活塞推杆；3 摇臂；4 蝶形阀；5 排气管图 1.2 发动机排气辅助制动器总成Fig 1.2 Engine exhaust auxiliary brake assembly发动机排气辅助制动与发动机拖动的原理相似，区别在于发动机排气管一个蝶形制动阀。当排气辅助制动器工作时，蝶形阀关闭，增大了发动力，发动机气缸内压力随之升高，活塞往复运动中需要克服更大的压力动机制动功率增大[15]。（2）发动机泄漏辅助制动器图 1.3 为德国 MAN 公司发动机泄漏辅助制动器。这种辅助制动器改进了制动器，在摇臂系统中设置润滑油道，当排气辅助制动器的蝶形阀关闭管内产生的排气背压较高，当活塞位于进气冲程下止点时，缸内压力较生较大的排气门两侧压差，产生开度较小的排气门二次开启。由于润滑滑油道进入摇臂和活塞之间的间隙，并被单向阀和支柱密封，使得排气来的压缩和膨胀冲程中始终保持这一开度。

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