汽車?yán)碚?第三章汽車動力裝置參數(shù)匹配

1/5第三章汽車動力裝置參數(shù)匹配2/53汽車動力傳動系參數(shù)匹配3.1發(fā)動機(jī)功率3.2最小傳動比3.3最大傳動比3.4變速器檔數(shù)及其傳動比3.5動力傳動系匹配3/5引言:前2章討論的性能（動力性、經(jīng)濟(jì)性）是汽車的主要性能中最主要的兩性能。我們依據(jù)汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性評價指標(biāo)，主要討論已有汽車（即結(jié)構(gòu)參數(shù)已定，發(fā)動機(jī)已有）在不同使用條件下的性能如何，以評價其好壞。4/5在進(jìn)行汽車造型和制定設(shè)計任務(wù)書時，或者進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計或重新組裝新車都必須研究整車和各總成的結(jié)構(gòu)形式及主要參數(shù)。本章是反過來，根據(jù)使用條件和要求（主管部門和用戶）如何更好地確定發(fā)動機(jī)、底盤、傳動系中一些結(jié)構(gòu)參數(shù)，也就是一個造型設(shè)計，是汽車設(shè)計的開始部分的工作，也是兩章理論分析的具體應(yīng)用.5/5選擇的依據(jù)：

根據(jù)提供的汽車的動力性(Vomax,iamax,Domax,r）和（經(jīng)濟(jì)性（Qs,L/100km）指標(biāo)；確定的對象：

確定整車和各總成的結(jié)構(gòu)型式和主要參數(shù)；本章只討論結(jié)構(gòu)參數(shù)中：

1、發(fā)動機(jī)功率

2、傳動系的傳動比:i0,ig；6/5討論方法：

用功率平衡法來討論，也就是從能量觀點(diǎn)來分析確定；原則：

主要從動力性出發(fā)來選擇發(fā)動機(jī)功率，確定傳動系參數(shù)，然后從經(jīng)濟(jì)性方面進(jìn)行復(fù)核和修正，找出更為合適的結(jié)論。7/5進(jìn)行總布置計算大致步驟如下：1、根據(jù)任務(wù)書提出的載重量Gc要求，擬定汽車自重Go（控制數(shù)），求得總重：Ga=Gc+Go初步確定L1，L2，Hg；2、按G1，G2選擇輪胎，確定Rk；3、參考同類型車確定CDA；以上是設(shè)計課的討論內(nèi)容4、選擇發(fā)動機(jī)型式，確定主要性能參數(shù)（Pemax/np，Ttqmax/nt）及外特性；5、確定傳動系最小傳動比itmin6、確定傳動系最大傳動比itmax7、確定變速器檔數(shù)及各檔調(diào)速比分配。

后四個問題即為本章所討論的內(nèi)容。8/5

發(fā)動機(jī)最大功率和傳動系傳動比的確定，首先應(yīng)考慮滿足新設(shè)計汽車的動力性要求，如最高車速、最大爬坡度、加速能力等，同時還要兼顧汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的要求和駕駛性的要求。在確定發(fā)動機(jī)最大功率和傳動系傳動比之前，先要參照同類型汽車和有關(guān)資料初步確定如下參數(shù)：(1)汽車的質(zhì)量；(2)迎風(fēng)面積和空氣阻力系數(shù)；(3)輪胎的型號和尺寸；(4)傳動系的機(jī)械效率。3.1發(fā)動機(jī)功率的確定9/5一、依據(jù)（原則）：根據(jù)最大車速uamax選擇Pe設(shè)計常從汽車最高車速入手來選擇發(fā)動機(jī)的功率;Vamax間接反映了汽車的爬坡、加速能力10/5二、常用的方法1．根據(jù)最高車速計算發(fā)動機(jī)最大功率

所選發(fā)動機(jī)的最大功率應(yīng)滿足上式的計算結(jié)果，但也不宜過大，否則會因發(fā)動機(jī)負(fù)荷率偏低影響汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。11/52汽車比功率（單位汽車質(zhì)量具有的功率）常用單位為kw/t利用現(xiàn)有汽車統(tǒng)計數(shù)據(jù)估計汽車比功率。做汽車比功率—汽車總質(zhì)量圖，可以得到發(fā)動機(jī)功率。12第一節(jié)發(fā)動機(jī)功率的選擇13第一節(jié)發(fā)動機(jī)功率的選擇14第一節(jié)發(fā)動機(jī)功率的選擇15貨車可以根據(jù)總質(zhì)量與同類車輛比功率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，初步選擇發(fā)動機(jī)功率。第一節(jié)發(fā)動機(jī)功率的選擇16/5中型貨車的比功率約為10kw/t,其中Ff約占40％。A/m項(xiàng)，m增加，A增加有限，因此，A/m隨總質(zhì)量的增加而減少。由上述兩項(xiàng)可知，貨車的比功率是隨其總質(zhì)量的增大而逐步變小。通常，貨車的比功率約為7.35kW/t。小于2-3t的輕型貨車常是轎車或微型車的變型車，動力性能很好，比功率很大。重型貨車汽車的Vamax低，比功率較小。總之貨車可以根據(jù)同樣總質(zhì)量與同樣類型車輛的比功率統(tǒng)計數(shù)據(jù)，初步選擇發(fā)動機(jī)功率。17轎車的車速高，最高車速變化范圍大。比功率主要與

有關(guān)。比功率還與CDA/mηT有關(guān)。2.轎車的比功率第一節(jié)發(fā)動機(jī)功率的選擇18AudiA6轎車的比功率車型功率/kW整備質(zhì)量/kg比功率最高車速A61.892152560198A61.8T110152572206A62.4121156078214A62.8140156090226第一節(jié)發(fā)動機(jī)功率的選擇19AudiA6轎車的比功率第一節(jié)發(fā)動機(jī)功率的選擇20車型功率/kW整備質(zhì)量/kg比功率最高車速AudiA61.892152060198Bora1.892135068202AudiA61.8T110152072206Bora1.8T110135081221根據(jù)設(shè)計轎車的總質(zhì)量、預(yù)期的最高車速，利用轎車比功率曲線可大體確定發(fā)動機(jī)的功率。第一節(jié)發(fā)動機(jī)功率的選擇AudiA6與Bora比功率的比較

（兩車軸距相差337mm，質(zhì)量相差170kg）21/5有的國家對汽車的比功率有規(guī)定，以保證路上行駛的汽車動力性不低于一定的水平，防止阻礙正常交通流。國內(nèi)大客車的標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了最高車速與功率的數(shù)值，可以作為初步確定發(fā)動機(jī)質(zhì)的依據(jù)。圖3-2也給出了一定條件下，某些類型轎車的比功率值點(diǎn)。利用這些數(shù)點(diǎn)形成的區(qū)域，可以根據(jù)設(shè)計轎車的總質(zhì)量、預(yù)期的最高車速，大體確定發(fā)動機(jī)的功率。22第三章汽車動力裝置參數(shù)的選擇第二節(jié)最小傳動比的選擇返回目錄231.最小傳動比與動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系第二節(jié)最小傳動比的選擇三軸式變速器

=1

的確定→i0的確定

—副變速器傳動比。思考汽車傳動系由哪些傳動部件組成？傳動系總傳動比it如何確定？24當(dāng)

時，汽車的最高車速最高。1）最高車速uamax1<uP1uamax2=uP2uamax3>uP3uamax2>uamax3>uamax1第二節(jié)最小傳動比的選擇

—發(fā)動機(jī)最大功率對應(yīng)的車速；

—汽車的最高車速。252）后備功率第二節(jié)最小傳動比的選擇后備功率26i01的后備功率最?。籭03的后備功率最大；i01的燃油經(jīng)濟(jì)性最好；i03的燃油經(jīng)濟(jì)性最差。<1，動力性差，燃油經(jīng)濟(jì)性好；

=1，動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性都比較好；

>1，動力性好，燃油經(jīng)濟(jì)性差。第二節(jié)最小傳動比的選擇2）后備功率27轎車所占比例0.5～0.73％0.7～0.917.5％0.9～1.1074％1.10～1.395.5％不同

的取值在轎車中所占的比例第二節(jié)最小傳動比的選擇282.最小傳動比與駕駛性能駕駛性能是指加速性、動力裝置的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)、噪聲和振動。大排量發(fā)動機(jī)提供較大、較快、較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。前置前驅(qū)動傳動系轉(zhuǎn)矩響應(yīng)較前置后驅(qū)動好。最小傳動比過小，汽車在重負(fù)荷下工作，加速性不好，出現(xiàn)噪聲和振動。最小傳動比過大，燃油經(jīng)濟(jì)性差，發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的噪聲大。第二節(jié)最小傳動比的選擇29第二節(jié)最小傳動比的選擇根據(jù)每千克車質(zhì)量的發(fā)動機(jī)排量毫升值，查出允許的最小

值，對于選擇轎車最小傳動比有參考價值。30滿足汽車的最大爬坡度αmax；傳動系最大傳動比

主要用于什么工況？思考滿足汽車的最低穩(wěn)定車速uamin；滿足汽車加速時間的要求；滿足汽車的附著條件。3.3最大傳動比的確定31當(dāng)汽車低速爬坡時FW=0，

=0一、保證最大爬坡度第三節(jié)最大傳動比的選擇32已知參數(shù)：G＝26950N；f＝0.02；；

r＝367.15mm；

＝310；i0＝3.70；副變速器傳動比

＝2.64；ηT＝0.90以奔馳ML320越野汽車為例，計算滿足最大爬坡度要求前提下的傳動系最大傳動比。求得ig1＝2.619第三節(jié)最大傳動比的選擇33/4二、滿足附著條件34/4

取ig1除了應(yīng)滿足要求外，還要考慮道路的附著條件。

對于越野汽車還要考慮最低穩(wěn)定車速：三、滿足最低穩(wěn)定車速uamin的要求35/4通過上述，我們便可確定出itmin－itmax，根據(jù)不同用作汽車變化范圍：車型itmaxitminitmax/itmin

貨車30-506-76-7

轎車12-153-63-4貨車主要是牽引力，兼顧V，所以itmax大，轎車則以Vamax為主。36/93.4檔數(shù)及其傳動比的確定

由于使用條件變化很大，車速驅(qū)動力等，因此變速器必須有n種不同的速比，才能較好滿足使用條件。一般講，itmax/itmin，間隔大，檔數(shù)應(yīng)多，而象輕型車，Domax大，而α1max小些，所以間隔小，則擋數(shù)設(shè)置少些。檔數(shù)多少，視工作條件變化幅度大小，主要由下述幾方面所決定：路面狀況變化坡度大小變化車速變化載荷變化傳動系檔數(shù)的確定37比功率大→擋位數(shù)少（阻力靠后備功率克服）。比功率小→擋位數(shù)多（阻力靠變換擋位克服）。重型貨車和越野汽車使用中，載質(zhì)量變化大，路面條件復(fù)雜，

大，擋數(shù)較多。擋位數(shù)多，對汽車動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性都有利。動力性：擋位數(shù)多，增加了發(fā)動機(jī)發(fā)揮最大功率附近高功率的機(jī)會，提高了汽車的加速和爬坡能力。燃油經(jīng)濟(jì)性：擋位數(shù)多，增加了發(fā)動機(jī)在低燃油消耗率轉(zhuǎn)速區(qū)工作的可能性，降低了油耗。第四節(jié)傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇38/9乘用車：過去常為3－4檔，近年來增加到5-6檔輕中型載重車/客車：4－5檔，近年來有6檔3.5T以上6檔3.5T以下有5檔重型車/大客車：有副變速器，8－10－12檔，越野車：

變速器和兩端分動器

3.5T以下四檔

3.5T以上5－6檔39/9檔位數(shù)多，增加了發(fā)動機(jī)發(fā)揮最大功率附近功率的機(jī)會，提高了汽車的加速和爬坡能力同時也增加了發(fā)動機(jī)在低燃油消耗率工作的機(jī)會，檔位數(shù)增加對動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性均有利。近年來，隨著對車型的經(jīng)濟(jì)性要求的提高，檔數(shù)整體呈增加的趨勢。檔位數(shù)還影響鄰檔間傳動比的比值。比值過大會造成換檔困難。通常其比值要小于1.7~1.8。最大與最小傳動比值越大，檔位數(shù)應(yīng)越大。40/9

但檔數(shù)越多，變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，操作頻繁，ηT下降。∴也不易太多。41第四節(jié)傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇1.各擋傳動比的分配變速器各擋傳動比基本按等比級數(shù)分配，即設(shè)5擋變速器的ig5=1一、各擋傳動比的確定421）發(fā)動機(jī)工作范圍都相同，加速時便于操縱；

2）各擋工作所對應(yīng)的發(fā)動機(jī)功率都較大，有利于汽車動力性；

3）便于和副變速器結(jié)合，構(gòu)成更多擋位的變速器。以下將重點(diǎn)分析上述優(yōu)點(diǎn)2.等比級數(shù)分配傳動比的優(yōu)點(diǎn)第四節(jié)傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇43發(fā)動機(jī)工況圖變速器工況圖國產(chǎn)奧迪A6轎車的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)第四節(jié)傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇44ig1/ig2＝1.85；ig2/ig3＝1.432；ig3/ig4＝1.346；

ig4/ig5＝1.355；且第四節(jié)傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇45/946/947/948/949/950/951/952/9由此可見，若每次發(fā)動機(jī)都是提高到轉(zhuǎn)速n2換擋，只要發(fā)動機(jī)都降到同一低轉(zhuǎn)速n1，離合器就能無沖擊地接合。就是說，換擋過程中，發(fā)動機(jī)總在同一轉(zhuǎn)速范圍n1—n2內(nèi)工作。這樣，駕駛員在起步加速時操作就方便得多了。53/9速比的計算54/9由此可倒出n檔變速器的各檔傳動比：55/9上述分析表明：換擋過程中，發(fā)動機(jī)總在同一轉(zhuǎn)速范圍n1—n2內(nèi)工作。這樣，駕駛員在起步加速時操作就方便得多了。不過，按等比級數(shù)分配傳動比的主要目的還在于：充分利用發(fā)動機(jī)提供的功率，提高汽車的動力性。56/9當(dāng)汽車需要大功率(如全力加速或上坡)時，若排擋選擇恰當(dāng)，具有按等比級數(shù)分配傳動比的變速器，能使發(fā)動機(jī)經(jīng)常在接近外特性最大功率Pemax處的大功率范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而增加了汽車的后備功率，提高了汽車加速或上坡能力。

下面比較三種不同傳動比分配的3擋變速器在加速過程中發(fā)動機(jī)功率發(fā)揮的程度，以說明傳動比分配規(guī)律對汽車后備功率的影響。57/958/959/9三種方案在I擋時，發(fā)動機(jī)工作區(qū)域相同。在II擋和III擋時，由于發(fā)動機(jī)在換擋時的起始轉(zhuǎn)速不同，其功率曲線覆蓋的面積也不同。60/9按第一個方案，即按等比級數(shù)分配傳動比的方案，可以在汽車需要大功率時，較好地利用發(fā)動機(jī)特性曲線功率比較大的一段來增加汽車的后備功率，提高汽車的加速或上坡能力。61/9若按第二個方案，在使用II擋時，與第一個方案相比較，利用發(fā)動機(jī)功率的范圍少掉一段較大功率區(qū)域；在III擋時與第一個方案相比較，汽車多利用了較小的功率區(qū)域。總的來看，失去的是較大功率區(qū)域。62/9同理，第三個方案，也有同樣情況，不過得到功率區(qū)域與失去功率區(qū)域的擋位不同。63/9若每次均將轉(zhuǎn)速提高到n2換檔，只要發(fā)動機(jī)降低到n1，離合器就能無沖擊地接合。由于符合人的操作習(xí)慣，這樣布檔能方便駕駛員加速時換檔操作。按等比級數(shù)分配傳動比也在于可充分地利用發(fā)動機(jī)的功率，提高發(fā)動機(jī)的動力性。汽車需要大功率時，若檔位傳動比分配得當(dāng)，就可使發(fā)動機(jī)經(jīng)常在接近外特性最大功率范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。從而相對增加汽車后備功率，提高汽車加速和爬坡能力。小結(jié)64/9按等比級數(shù)分配傳動比的主變速器，還便于和副變速器結(jié)合構(gòu)成更多擋位的變速器。例如一具有5擋位的主變速器，各擋問的公比為q2，其傳動比序列為l、q2、q4、q6、q8。若結(jié)合一后置兩擋副(減速)變速器，其傳動比為1、q．便可構(gòu)成一具有10擋位的變速器，各擋間的公比為q，其傳動比序列為：

1、q2、q3........q9。65/9