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1、1/5,,第三章,汽車動力裝置參數(shù)匹配,2/5,3 汽車動力傳動系參數(shù)匹配,3.1 發(fā)動機功率 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)濟性評價指標，主要討論已有汽車（即結(jié)構(gòu)參數(shù)已定，發(fā)動機已有）在不同使用條件下的性能如何，以評價其好壞。,4/5,在進行汽車造型和制定設計任務書時，或者進行改進設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、底盤、
2、傳動系中一些結(jié)構(gòu)參數(shù)，也就是一個造型設計，是汽車設計的開始部分的工作，也是兩章理論分析的具體應用.,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)濟性（Qs,L/100km）指標； 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，也就是從能量觀點來分析確定； 原則： 主要從動力性出發(fā)來選擇發(fā)動機功率，確定傳動系參數(shù)，然后從經(jīng)濟性方面進行復核和修正，找出更為合適的結(jié)論。,7/5,進行總布置計算大致步驟如下： 1、根據(jù)任務
3、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； 以上是設計課的討論內(nèi)容 4、選擇發(fā)動機型式，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itmin 6、確定傳動系最大傳動比itmax 7、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)動機最大功率和傳動系傳動比的確定，首先應考慮滿足新設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)濟性的要求和駕駛性的要求。
4、 在確定發(fā)動機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資料初步確 定如下參數(shù)：(1) 汽車的質(zhì)量； (2) 迎風面積和空氣阻力系數(shù)；(3) 輪胎的型號和尺寸； (4) 傳動系的機械效率。,,3.1 發(fā)動機功率的確定,9/5,一、依據(jù)（原則）：根據(jù)最大車速uamax選擇Pe,設計常從汽車最高車速入手來選擇發(fā)動機的功率;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)動機最大功率 所選發(fā)動機的最大功率應滿足上式的計算結(jié)果，但也不宜過大，否則會因發(fā)動機負荷率偏低影響汽車的燃油經(jīng)濟性。,,,11/5,2 汽車比功率（單位汽車質(zhì)量具有的功率）,常用
5、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)動機功率。,12,第一節(jié) 發(fā)動機功率的選擇,13,第一節(jié) 發(fā)動機功率的選擇,14,第一節(jié) 發(fā)動機功率的選擇,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)動機功率。,第一節(jié) 發(fā)動機功率的選擇,16/5,中型貨車的比功率約為10kw/t,其中Ff約占40。 A/m項，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
6、。 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。 比功率還與CDA/ mT有關。,2.轎車的比功率,第一節(jié) 發(fā)動機功率的選擇,18,Audi A6 轎車的比功率,第一節(jié) 發(fā)動機功率的選擇,19,Audi A6 轎車的比功率,第一節(jié) 發(fā)動機功率的選擇,,,,,20,根據(jù)設計轎車的總質(zhì)量、預期的最高車速，利用轎車比功率曲線可大體確定發(fā)動機的功率。,第一節(jié) 發(fā)動機功率的選擇,Audi A6與Bora 比功率的比較（兩車軸距相差337mm，質(zhì)量相差170k
7、g）,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)大客車的標準明確規(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。利用這些數(shù)點形成的區(qū)域，可以根據(jù)設計轎車的總質(zhì)量、預期的最高車速，大體確定發(fā)動機的功率。,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,23,,1.最小傳動比與動力性和燃油經(jīng)濟性的關系,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
8、動比 it 如何確定？,24,當 時，汽車的最高車速最高。,1）最高車速,uamax1 uP3 uamax2 uamax3 uamax1,,第二節(jié) 最小傳動比的選擇,發(fā)動機最大功率對應的車速； 汽車的最高車速。,25,2）后備功率,第二節(jié) 最小傳動比的選擇,,后備功率,26,i01的后備功率最?。?i03的后備功率最大； i01的燃油經(jīng)濟性最好； i03的燃油經(jīng)濟性最差。, 1，動力性好，燃油經(jīng)濟性差。,第二節(jié) 最小傳動比的選擇,2）后備功率,27,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,28,,2.最小傳動比與駕駛性能,駕駛性能是指加速性、動力裝
9、置的轉(zhuǎn)矩響應、噪聲和振動。,大排量發(fā)動機提供較大、較快、較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩響應。,前置前驅(qū)動傳動系轉(zhuǎn)矩響應較前置后驅(qū)動好。,最小傳動比過小，汽車在重負荷下工作，加速性不好，出現(xiàn)噪聲和振動。,最小傳動比過大，燃油經(jīng)濟性差，發(fā)動機高速運轉(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max；,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,
10、31,,,當汽車低速爬坡時 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 ；i03.70； 副變速器傳動比 2.64；T0.90,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 ig12.619,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itminit
11、max， 根據(jù)不同用作汽車變化范圍： 車型itmax itmin itmax/itmin 貨車 30-50 6-7 6-7 轎車 12-15 3-6 3-4 貨車主要是牽引力，兼顧V，所以itmax大，轎車則以Vamax為主。,36/9,3.4 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)應多，而象輕型車，Domax大，而1max小些，所以間隔小，則擋數(shù)設置少些。 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
12、 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，路面條件復雜， 大，擋數(shù)較多。,擋位數(shù)多，對汽車動力性和燃油經(jīng)濟性都有利。,動力性：擋位數(shù)多，增加了發(fā)動機發(fā)揮最大功率附近高功率的機會，提高了汽車的加速和爬坡能力。 燃油經(jīng)濟性：擋位數(shù)多，增加了發(fā)動機在低燃油消耗率轉(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34檔，近年來增加到5-6檔 輕中型載重車/客車： 45檔，近年來有6檔 3.5T以上6檔 3.5T
13、以下有5檔 重型車/大客車： 有副變速器，81012檔， 越野車： 變速器和兩端分動器 3.5T以下四檔 3.5T以上56檔,39/9, 檔位數(shù)多，增加了發(fā)動機發(fā)揮最大功率附近功率的機會，提高了汽車的加速和爬坡能力 同時也增加了發(fā)動機在低燃油消耗率工作的機會，檔位數(shù)增加對動力性和燃油經(jīng)濟性均有利。 近年來，隨著對車型的經(jīng)濟性要求的提高，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1.71.8。最大與最小傳動比值越大，檔位數(shù)應越大。,40/9,但檔數(shù)越多，變速器結(jié)構(gòu)復雜，成本高，操作頻繁，T下降。 也不易太多。,41,,第四節(jié) 傳動系擋數(shù)與各擋
14、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5擋變速器的ig5=1,一、各擋傳動比的確定,,42,1）發(fā)動機工作范圍都相同，加速時便于操縱； 2）各擋工作所對應的發(fā)動機功率都較大，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。,,以下將重點分析上述優(yōu)點,2.等比級數(shù)分配傳動比的優(yōu)點,第四節(jié) 傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇,43,,發(fā)動機工況圖 變速器工況圖,國產(chǎn)奧迪A6 轎車的各項技術參數(shù),第四節(jié) 傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇,44,ig1/ig21.85；ig2/ig31.432；ig3/ig41.346； ig4/ig51.35
15、5；且,第四節(jié) 傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇,45/9,,,,,,,,,,,,,,46/9,47/9,,,,,,,,,,,,,,48/9,49/9,,,,,,,,,,,,,,,,,,50/9,,,,,,,,,,,,,,,,,,,51/9,52/9,由此可見，若每次發(fā)動機都是提高到轉(zhuǎn)速n2換擋，只要發(fā)動機都降到同一低轉(zhuǎn)速n1，離合器就能無沖擊地接合。就是說，換擋過程中，發(fā)動機總在同一轉(zhuǎn)速范圍n1n2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)動機總在同一轉(zhuǎn)速范圍n1n2內(nèi)工作。這樣，
16、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)動機提供的功率，提高汽車的動力性。,56/9,當汽車需要大功率(如全力加速或上坡)時，若排擋選擇恰當，具有按等比級數(shù)分配傳動比的變速器，能使發(fā)動機經(jīng)常在接近外特性最大功率Pemax處的大功率范圍內(nèi)運轉(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。,57/9,58/9,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
17、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,59/9,三種方案在I擋時，發(fā)動機工作區(qū)域相同。 在II擋和III擋時，由于發(fā)動機在換擋時的起始轉(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
18、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)動機降低到n1，離合器就能無沖擊地接合。由于符合人的操作習慣，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)動機的功率，提高發(fā)動機的動力性。 汽車需要大功率時，若檔位傳動比分配得當，就可使發(fā)動機經(jīng)常在接近外特性最大功率范圍內(nèi)運轉(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
19、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,實際上，對于擋位較少(如5擋以下)的變速器，各擋傳動比之間的比值常常并不正好相等，即并不是正好按等比級數(shù)來分配傳動比的。 主要是考慮到各擋利用率差別很大的緣故。 汽車主要是用較高檔行駛的，例如中型貨車5擋變速器中的l、2、3三個擋位的總利用率僅為10-15，所以較高擋位相鄰兩擋間的傳動比的間隔應小些，特別是最高擋與次高擋之間更應小
20、些。,66,,,,由于高擋的利用率遠大于低擋，實際各擋傳動比常按下式分布,CA7220 5擋變速器傳動比,第四節(jié) 傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇,,奔馳E200 5擋變速器傳動比,67,,第四節(jié) 傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇,68,各擋對應的發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速范圍都相同，且都在發(fā)動機最大功率附近。,,不同傳動比分配方式的對比分析,第四節(jié) 傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇,,69,不同傳動比分配方式的對比分析,高擋對應的發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍大。,高擋對應的發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍小。,,,第四節(jié) 傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇,70,一些常見車型傳動比的比值,71,可參考此圖確定轎車最高擋傳動比,,第四節(jié) 傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇,72,可參考此圖確定變速器中間各擋傳動比,,第四節(jié) 傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇,
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