汽车动力装置参数的选择学习教案

1、会计学1汽车动力装置参数汽车动力装置参数(cnsh)的选择的选择第一页，共29页。 图图3-1a是东风及跃进汽车公司生产的货车的比功率与其总质量的关系，图中还给出了几种国产微型货车与金杯小货车的比功率与总质量的关系。是东风及跃进汽车公司生产的货车的比功率与其总质量的关系，图中还给出了几种国产微型货车与金杯小货车的比功率与总质量的关系。图图3-1b是根据是根据1995-1996日本自动车中的部分数据绘制的货车比功率与总质量的关系图。其数值稍高于图日本自动车中的部分数据绘制的货车比功率与总质量的关系图。其数值稍高于图3-1a中的数值。这是由于两个国家的道路、交通条件有差别对车辆的要求不一样的缘故中

2、的数值。这是由于两个国家的道路、交通条件有差别对车辆的要求不一样的缘故(yung)。图图3-1c是根据参考文献是根据参考文献3.9中中10个国家个国家 40多种重型货车数据画出的比功率与汽车总质量的关系图。多种重型货车数据画出的比功率与汽车总质量的关系图。图图3-1a、b、c表明货车的比功率是随其总质量的增大而逐步变小，一般货车的比功率约为表明货车的比功率是随其总质量的增大而逐步变小，一般货车的比功率约为10kW/t。小于。小于23t的轻型货车常是轿车或微型旅行车的变型车，动力性能很好，比功率很大。重型货车、汽车列车的最高速度低，比功率较小。的轻型货车常是轿车或微型旅行车的变型车，动力性能很好

3、，比功率很大。重型货车、汽车列车的最高速度低，比功率较小。第1页/共29页第二页，共29页。图图3-1d3-1d是是19961996年奔驰汽车公司的年奔驰汽车公司的ActrosActros重型货车族系比功率与总质量的重型货车族系比功率与总质量的 关系图。关系图。 该货车族系的单车总质量有该货车族系的单车总质量有1818、2020、2525、2626、3232与与33t33t等等6 6种；作为半挂或全挂列车使种；作为半挂或全挂列车使用时，最大列车总质量均为用时，最大列车总质量均为40t40t。 该族系中有该族系中有7 7种不同功率的发动机，其功率分别为种不同功率的发动机，其功率分别为230230

4、、260260、290290、315315、350350、390390与与420kW420kW。 以单车总质量以单车总质量18t18t的货车为例，它可以装备上述之一的发动机，其轴距自的货车为例，它可以装备上述之一的发动机，其轴距自360036006000mm6000mm共有共有6 6种，驱动型式有种，驱动型式有4x24x2、4x44x4两种。两种。 18t 18t货车包含一般货车、自卸车与半挂牵引车三种。货车包含一般货车、自卸车与半挂牵引车三种。 25t 25t货车为货车为3 3轴，驱动形式为轴，驱动形式为6x26x2。26t26t货车驱动型式为货车驱动型式为6x46x4。 32t 32t货车

5、为货车为4 4轴，驱动形式为轴，驱动形式为8x48x4，前，前4 4轮转向。轮转向。 33t 33t为为3 3轴，驱动形式为轴，驱动形式为6x46x4。 Actros Actros重型货车族系可以从各个方面来满足客户重型货车族系可以从各个方面来满足客户(k h)(k h)的不同要求。的不同要求。 不少国家还对车辆应有的最小比功率作出规定，以保证路上行驶车辆的动力性不低于不少国家还对车辆应有的最小比功率作出规定，以保证路上行驶车辆的动力性不低于一定水平，防止某些性能差的车辆阻碍车流。一定水平，防止某些性能差的车辆阻碍车流。 总之，货车可以根据同样总质量与同样类型车辆的比功率统计数据，初步选择发动

6、总之，货车可以根据同样总质量与同样类型车辆的比功率统计数据，初步选择发动机功率。机功率。 第2页/共29页第三页，共29页。02. 0TfkgmmACTD/10104234第3页/共29页第四页，共29页。 轿车的最高车速，随着年代的不同而逐步提高。可以从1997年：Autocar杂志中的数据，了解当代轿车最高车速的数值。共试验了100辆轿车，最高的 为322km/h，最低的为138km/h，平均(pngjn)为211km/h。 若将，车辆分作“一般轿车”、“多用途车(MPV)”、“吉普车”与“跑车”四类，则一般轿车的平均(pngjn) 值如下表所示：三辆多用途车的平均(pngjn)为185k

7、m/h，五辆吉普车为103km/h，六种跑车的平均(pngjn)值达288 km/h。maxaumaxau第4页/共29页第五页，共29页。 汽车大多数时间是以最高挡行驶(xngsh)的，即用最小传动比的挡位行驶(xngsh)。因此，最小传动比的选定是很重要的。 传动系的总传动比：式中， 分动器或副变速器的传动比。 普通汽车没有分动器或副变速器。 若装有三轴变速器且以直接挡作为最高挡时，传动系的最小传动比就是主传动比 ；如变速器的最高挡为超速挡，则最小传动比应为变速器最高挡传动比与主传动比的乘积。 二轴变速器没有直接挡，最小传动比为最高挡传动比与 的乘积。 cgtiiii00ici0i 下面讨

8、论变速器最小传动比为1时的汽车(qch)最小传动比，即主减速器传动比 的选择。 0i第5页/共29页第六页，共29页。030201iii、030201iiimaxau02ipu22maxpauu33max11max,papauuuu3max1maxaauu、2maxau0i030201,iii第6页/共29页第七页，共29页。再讨论汽车的后备功率。再讨论汽车的后备功率。当主传动比为当主传动比为 时，发动机功率曲线在曲线时，发动机功率曲线在曲线2的右方，（的右方，（ 当然当然 是不可能实现的）。因此，除是不可能实现的）。因此，除 了外，汽车的后备功了外，汽车的后备功率也比较小，即汽车的动力性比主

9、传动比为率也比较小，即汽车的动力性比主传动比为 时要差。不过时要差。不过(bgu)，发动机功率利用率高，燃油经济性较好。，发动机功率利用率高，燃油经济性较好。 当主传动比为当主传动比为 时，发动机功率曲线时，发动机功率曲线3在曲线在曲线2的左方。此时的左方。此时虽然虽然 ,但汽车的后备功率却有较大增加，即动力但汽车的后备功率却有较大增加，即动力性有其加强的一面，但是燃油经济性较差。性有其加强的一面，但是燃油经济性较差。最小传动比选择的趋势最小传动比选择的趋势过去，多数汽车将最小传动比选择得使过去，多数汽车将最小传动比选择得使 ，或，或 稍小于稍小于 。近年来，为了提高燃油经济性，出现了减小近年

10、来，为了提高燃油经济性，出现了减小最小传动比的趋势，即令最小传动比的趋势，即令 稍大于稍大于 。如：有的装有如：有的装有5挡变速器的轿车，第挡变速器的轿车，第挡的挡的（汽车）最高车速与第（汽车）最高车速与第挡的最高车速很挡的最高车速很接近（如第一章图接近（如第一章图1-23中一紧凑型轿车算中一紧凑型轿车算例所示）；而有的轿车第例所示）；而有的轿车第挡的最高车速挡的最高车速甚至稍低于第甚至稍低于第挡的（汽车）最高车速。挡的（汽车）最高车速。01i1max1apuu2max1maxaauu02i03i3max3apuu2max3maxaauupauumaxpumaxaupumaxau第7页/共29

11、页第八页，共29页。根据(gnj)1997年Autocar与Car & Driver杂志中的数据，在最小传动比(变速器为最高挡)时，轿车的值 0.91.10的约占74 1.11.39的约占5.5 0.7 0.9 的约占17.5的 0.50.70的约占 3 aun/aun/最小传动比还受到驾驶性能的限制。 驾驶性能：（是包括平稳性在内的加速性）系指动力装置的转矩响应、噪声和振动。它只能(zh nn)由驾驶员通过主观评价来确定。影响驾驶性能的因素有：发动机的排量、气缸的数目、最小传动比或最高挡时发动机转速与行驶车速的比值 以及传动系的刚度等。大排量、气缸数多的发动机可以提供较大、较快、较平稳的转矩

12、响。前置发动机前驱动汽车的传动系，没有传动轴等部件，刚度较大，转矩响 应较后驱动好。最小传动比或 比值对转矩响应有很大影响，例如， 最小传动比过小，发动机在重负荷下工作，加速性不好，出现噪声与振动 最小传动比过大，燃油经济性差，发动机高速运转噪声大。 pauu/max第8页/共29页第九页，共29页。aun/aun/第9页/共29页第十页，共29页。 要考虑三方面的问题(wnt)：最大爬坡度、附着率及汽车最低稳定车速。 就普通汽车而言：当已 知时，确定传动系最大传动比也就是确定变速器挡传动比。 汽车爬大坡时车速很低，可忽略空气阻力，汽车的最大驱动力应为 一般货车的最大爬坡度约为30。 1gi0

13、i01maxiiigt第10页/共29页第十一页，共29页。maxtiminauminminmax377. 0aturni第11页/共29页第十二页，共29页。一、传动系档位数的选择一、传动系档位数的选择 不同类型的汽车具有不同的传动系挡位数。其原因在于它们不同类型的汽车具有不同的传动系挡位数。其原因在于它们的使用条件不同，对整车性能要求不同，汽车本身的功率不同。的使用条件不同，对整车性能要求不同，汽车本身的功率不同。 传动系的挡位数与汽车的动力性、燃油经济性的关系：传动系的挡位数与汽车的动力性、燃油经济性的关系： 就动力性而言，挡位数多，增加了发动机发挥最大功率附近就动力性而言，挡位数多，增

14、加了发动机发挥最大功率附近高功率的高功率的 机会，提高了，汽车的加速与爬坡能力。机会，提高了，汽车的加速与爬坡能力。 就燃油经济性而言，挡位数多，增加了发动机在低燃油消耗就燃油经济性而言，挡位数多，增加了发动机在低燃油消耗率区工作率区工作 的可能性，降低了油耗。的可能性，降低了油耗。 所以增加挡位数会改善汽车的动力性和燃油经济性。所以增加挡位数会改善汽车的动力性和燃油经济性。 挡数多少还影响到挡与挡之间的传动比比值。挡数多少还影响到挡与挡之间的传动比比值。 比值过大会比值过大会(dhu)造成换挡困难。一般认为比值不宜大于造成换挡困难。一般认为比值不宜大于1.7-1.8因此，因此， 比值越大，挡

15、位数也应越多。比值越大，挡位数也应越多。 轿车的行驶车速高，比功率大，最高挡的后备功率也大，即相轿车的行驶车速高，比功率大，最高挡的后备功率也大，即相对而言最高挡的驱动力与对而言最高挡的驱动力与挡驱动力间的范围小，即挡驱动力间的范围小，即 小。小。因此，过去美国的轿车，常用因此，过去美国的轿车，常用3挡变速器；而注重节约燃油的国挡变速器；而注重节约燃油的国家，如欧洲各国，选用发动机的排量较小，则用家，如欧洲各国，选用发动机的排量较小，则用4挡变速器。近挡变速器。近年来，为了进一步节省燃油，装用手动变速器的轿车普遍采用年来，为了进一步节省燃油，装用手动变速器的轿车普遍采用5挡变速器，也有采用挡变

16、速器，也有采用6挡变速器的。挡变速器的。 minmax/ttiiminmax/ttii第12页/共29页第十三页，共29页。mintimaxti第13页/共29页第十四页，共29页。二、中间各档传动比的确定二、中间各档传动比的确定实际上，汽车传动系各挡的传动比大体上是按等比级数实际上，汽车传动系各挡的传动比大体上是按等比级数(dn b j sh)分配的。如分配的。如CA72205挡变速器传动比与相邻挡变速器传动比与相邻两挡的比值为两挡的比值为彼此相差不大，但彼此相差不大，但 。而有的汽车。而有的汽车，如轿车，如轿车SH760和一些挡位很多的货车变速器，则完全按等和一些挡位很多的货车变速器，则完

17、全按等比级数比级数(dn b j sh)分配。所以分配。所以一般汽车各挡传动比大致符合如下关系一般汽车各挡传动比大致符合如下关系式中，式中，q为常数，也就是各挡之间的公比。因此，各挡的传为常数，也就是各挡之间的公比。因此，各挡的传动比为动比为第14页/共29页第十五页，共29页。15gi第15页/共29页第十六页，共29页。三、用等比级数的办法来分配变速器各挡传动比的目的三、用等比级数的办法来分配变速器各挡传动比的目的 1.离合器才能平顺无冲击地接合离合器才能平顺无冲击地接合图图3-5中绘有发动机的外特性，再根据公式中绘有发动机的外特性，再根据公式 画出每个挡位的车速与发动机转速的关系曲线。画

18、出每个挡位的车速与发动机转速的关系曲线。驾驶员用驾驶员用挡起步，随着发动机转速的提高，汽车的行驶速度也随之增挡起步，随着发动机转速的提高，汽车的行驶速度也随之增加。当发动机转速达到加。当发动机转速达到 时，驾驶员开始时，驾驶员开始换挡，若设换挡过程中车速没有降低，则换挡，若设换挡过程中车速没有降低，则换上换上挡时，发动机转速应降到挡时，发动机转速应降到 ，离合器才能平顺无冲击地接合。离合器才能平顺无冲击地接合。 挡时发动机转速升到挡时发动机转速升到n2时所对应时所对应(duyng)的车速为的车速为换上换上挡时，发动机转速降至挡时，发动机转速降至 ，相应的，相应的车速车速 仍应等于仍应等于 ，

19、即即 故故 离合器才能无冲击地接合离合器才能无冲击地接合 。1n1n2n1n2au1au1 n1au第16页/共29页第十七页，共29页。2n1n0222377. 0iirnuga0313377. 0iirnuga32aauu3221ggggiiii1212nnnn11nn 2n1n21 nn第17页/共29页第十八页，共29页。2.按等比级数分配传动比的主要目的还在于充分利用发动机提按等比级数分配传动比的主要目的还在于充分利用发动机提 供的功率供的功率(gngl)，提高汽车的动力性。，提高汽车的动力性。 （如当汽车需要大功率（如当汽车需要大功率(gngl)（如全力加速或上坡）时，（如全力加速

20、或上坡）时，若档位选择恰当，具有按等比级数分配传动比的变速器，能使发若档位选择恰当，具有按等比级数分配传动比的变速器，能使发动机经常在接近外特性最大功率动机经常在接近外特性最大功率(gngl) 处的大功率处的大功率(gngl)范围内运转，从而增加了汽车的后备功率范围内运转，从而增加了汽车的后备功率(gngl)，提，提高了汽车的加速或上坡能力）高了汽车的加速或上坡能力）下面比较三种不同传动比分配的下面比较三种不同传动比分配的3挡变速器在加速过程中发动机挡变速器在加速过程中发动机功率功率(gngl)发挥的程度，以说明传动比分配规律对汽车后备功发挥的程度，以说明传动比分配规律对汽车后备功率率(gng

21、l)的影响。的影响。 第一个方案是按等比级数分配传动比的变速器；即第一个方案是按等比级数分配传动比的变速器；即 ； 另两个方案是另两个方案是 及及 。 且假定为了充分利用发动机功率且假定为了充分利用发动机功率(gngl)，加速过程中节气门，加速过程中节气门全开，各挡均用全开，各挡均用 到发动机的最高转速到发动机的最高转速 才换挡才换挡 2n1n3221iiii3221iiii3221iiiimaxn第18页/共29页第十九页，共29页。 如图3-6所示，三种方案在挡时，发动机工作区域相同。但在挡和挡时，由于发动机在换挡时的起始转速不同，其功率曲线覆盖的面积也不同。 第二个方案，即 的方案，在使

22、用(shyng)挡时，利用发动机功率的范围少掉了转速 间的区域（图中水平阴影线）虽然在挡时与第一个方案相比较，汽车多得了 间的利用功率区域（图中水平阴影线），但得失相比，得到的是较小的功率区域乙而失去的是较大功率区域。 同理，第三个方案，即 的方案也有同样情况，不过得到功率区域与失去功率区域的挡位不同。 因此，按第一个方案，即按等比级数分配传动比的方案,可以在汽车需要大功率时，较好地利用发动机特性曲线功率比较大的一段来增加汽车的后备功率，提高汽车的加速或上坡能力。3221iiii11 nn11nn3221iiii 第19页/共29页第二十页，共29页。2q86421qqqq、987654321

23、qqqqqqqqq、gngnggggiiiiii13221第20页/共29页第二十一页，共29页。M米奇克在其所著的汽车动力学一书中给出了轿车(1975年1979年生产)5挡手动变速器最高挡传动比 以及各挡传动比的比值随轿车最高车速的变化情况，参看图3-7。根据1997年Autoear杂志中的数据，图上还标出一些(yxi)轿车相应的数值，可以参考此图确定轿车变速器中间各挡的传动比。 5gi第21页/共29页第二十二页，共29页。 初步选择参数之后，可拟定供选用参数数值的范围，进一步具体分析、计算不同参数匹配下汽车的燃油经济性与动力性，然后综合考虑各方面因素，最终确定动力装置的参数。 通常以循环

24、工况油耗Q(L/100KM)代表燃油经济性，以原地起步(qb)加速时间代表动力性，作出不同参数匹配下的燃油经济性-加速时间曲线（C曲线），并根据此曲线确定动力装置参数。下面举数例加以说明。0i0i一、主减速器传动比的确定一、主减速器传动比的确定如图如图3-8所示的，不同所示的，不同 时的燃时的燃油经济性油经济性-加速时间曲线。曲线表加速时间曲线。曲线表明，明， 值较大时，加速时间较短但值较大时，加速时间较短但燃油经济性下降；燃油经济性下降； 值较小时，加值较小时，加速时间延长速时间延长 但燃油经济性改善。但燃油经济性改善。若选定若选定2.6作为主减器传动比，则作为主减器传动比，则能兼顾汽车的燃

25、油经济性与动力能兼顾汽车的燃油经济性与动力性。若以动力性为主要性。若以动力性为主要(zhyo)目标，则可选用较大的目标，则可选用较大的 值；若值；若以燃油经济性为主要以燃油经济性为主要(zhyo)目目标，可选较小标，可选较小 的值。的值。 0i0i0i第22页/共29页第二十三页，共29页。 二.变速器与主减速器传动比的确定 在不改变发动机的条件下，可利用(lyng)C曲线选一合适的变速器和一合适的主减速器传动比。 图3-9a是3挡变速器与4挡变速器的C曲线。 图3-9b是4挡变速器与5挡变速器的C曲线。 图3-9c是装用三种不同传动比的5挡变速器A、B、C时汽车的C曲线。可以根据设计汽车的主要目标选用其中的一个，并根据其C曲线确定主传动比。 图3-9c上还画出了三条C曲线的包络线，称为“最佳燃油经济性动力性曲线”。它表示三种5挡变速器与不同传动比主减速器匹配时，在一定加速时间的要求下燃油经济性的极限值。 第23页/共29页第二十四页，共29页。 图3-10a是TJ-645客车装用两种不同传动比的5挡