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关于物理学在汽车上应用的一点思考,李鹏 PB06203028,一、ABS系统,ABS是英文Antilock Braking System的缩写,中文译为“防抱死刹车系统”,可分机械式和电子式两种,它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术,它与传统的制动系统协同工作,是一种安全、有效的制动辅助系统。,世界上第一台防抱死制动系统 ABS(Ant-ilock Brake System), 在 1950 年问世,首先被应用在航空领域的飞机上, 1968 年开始研究在汽车上应用。 70 年代,由于欧美七国生产的新型轿车的前轮或前后轮开始采用盘式制动器,促使了 ABS 在汽车上的应用。 1980 年后,电脑控制的 ABS 逐渐在欧洲、美国及亚洲日本的汽车上迅速扩大。现在则大多数轿车都装有ABS。ABS的主要作用是防止在制动过程中车轮抱死(即停止滚动),从而保证驾驶员在制动时还能控制方向,在某些情况下,如在湿滑路面上还能减小制动距离。,它的结构如下图,工作原理,它是利用阀体内的一个橡胶气囊,在踩下刹车时,给予刹车油压力,充斥到ABS的阀体中,此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回,使车轮避过锁死点。当年轮即将到达下一个锁死点时,刹车油的压力使得气囊重复作用,如此在一秒钟内可作用60120次,相当于不停地刹车、放松,即相似于机械的“点刹”。其实就是利用了最大静摩擦因数比滑动摩擦力因数稍大,这就是课本第二章思考题13题的答案,其实它不仅能使车尽快停下来,还有很多神奇的作用。,下图是有无防抱死系统的区别,制动时方向的稳定性,是指汽车制动时仍能按指定的方向的轨迹行驶。如果因为汽车的紧急制动(尤其是高速行驶时)而使车轮完全抱死,那是非常危险的。若前轮抱死,将使汽车失去转向能力;若后轮抱死,将会出现甩尾或调头(跑偏、侧滑)尤其在路面湿滑的情况下,对行车安全造成极大的危害。 它还能减少刹车消耗,延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。装有ABS的车辆在干柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分别达到80%90%、30%10%、15%20%。,二、自动变速器,虽然现在市场上车型繁多,配备的自动变速器种类也繁多,但其控制和使用方法都大同小异。早几年,在国产车中最常见的是4前速自动变速器,现在很多车型更新换代,配备了5前速自动变速,奥迪A4甚至还配备了6前速自动变速。,自动变速器看似复杂,事实上只要我们了解了其中一些简单参数的奥秘,那么在选购汽车时,自动变速器的好坏就可一目了然了。自动变速器最重要的参数就是挡位的个数。这一点凡是开过车的人都能理解,谁都愿意开挡位多的车。如果挡位越多,变速器与发动机动力的配合就会越紧密,能够把发动机的性能发挥得更好。但光看挡位的个数是不够的。事实上一台自动变速器的挡位多少并不是技术的核心,因为简单的增加行星齿轮组就能增加挡位。象奔驰,沃尔沃的商用货车,有的挡位甚至多达20多个。自动变速器的技术核心在它的控制机构。因为一台好的自动变速器,它的换挡品质必须做到响应速度快,换挡冲击小等特点。而这一切都需要靠设计和改进性能优良的控制机构得以实现。,自动变速器的简单原理图如下,工作原理,它通过制动带来限制行星齿轮的运动。制动带在杠杆的推动下能迅速包紧被制动的齿轮或轴,从而产生强大的制动力达到限制行星齿轮运动的目的。杠杆是直接被顶杆推动的,顶杆的动力又来自液压。所以行星齿轮的制动完全由液压来决定。这种制动带式的设计,结构非常简单,成本也很低,常用于经济型车的自动变速器当中。,汽车即时功率P=FV,F表示牵引力,V表示即时速度。在额定功率下,速度越大,牵引力越小,速度越小,牵引力越大,汽车爬坡时调为低速,可增大牵引力;汽车在平直公路上行驶时换成高速档,可获得较高速度。,三、其他应用,汽车的底盘质量都较大,这样可以降低汽车的重心,增加汽车行驶时的稳度。 汽车的车身设计成流线型,是为了减小汽车行驶时受到的阻力 方向盘、车轮、开窗摇柄等都是轮轴,调速杆,自动开关门装置是杠杆 汽车的座椅都设计得既宽且大,这样就减小了对坐车人的压强,使人乘坐舒服 ,不仅仅是在汽车上,其实生活
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