2-第一章-汽车动力总成匹配与总体设计

1、第一章 汽车动力总成匹配与总体设计、整车主要目标参数的初步确定 一、发动机的选择1、发动机的最大功率与其转速的确定汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。设计要求该载货汽车的最高车速是90km/h，那么发动机的最大功率应该大于等于以该车速行驶时的行驶阻力功率之和，即：P % g f U+ 4 U 3）（1-1）e max 门 3600a max 76140 a max式中Pmax发动机最大功率，kW；门传动系效率（包括变速器、传动轴万向节、主减速器的传动效率） 门t = 95% x 95% x 98% x 96% = 84.9%，各传动部件的传动效率见表1-1；表1-1传动系统各部件

2、的传动效率部件名称传动效率（%）4-6档变速器95辅助变速器（副变速器或分动器）95单级减速主减速器96传动轴万向节98m 汽车总质量，m =32000kg；g重力加速度，g =9.81m/s2；f 滚动阻力系数，由试验测得，在车速不大于100km/h的情况下可认为是常数。轮胎结构、 充气压力对滚动阻力系数有较大影响，良好路面上常用轮胎滚动阻力系数见表1-2。取f = 0.012。表1-2良好路面上常用轮胎滚动阻力系数轮胎种类滚动阻力系数中重型载货车用子午线轮胎0.007-0.008中重型载货车用斜交轮胎0.010-0.012轻型载货车用子午线轮胎0.008-0.009轻型载货车用斜交轮胎0.

3、010-0.012轿车用子午线轮胎0.012-0.017轿车用斜交轮胎0.015-0.025CD空气阻力系数，取CD=0.9； 一般中重型货车可取0.81.0；轻型货车或大客车0.60.8；中 小型客车0.40.6；轿车0.30.5；赛车0.20.4。A 迎风面积，m2，取前轮距鸟乂总高H, A =2.065x 3.390m2ua max故Pe max1 ( 32000 x 9.81 xua max故Pe max1 ( 32000 x 9.81 x 0.0120.84913600 x 90 +0.9 x 2.065 x 3.39076140 x 903 kW = 181.98kWJ也可以利用比

4、功率的统计值来确定发动机的功率值：比功率=1000P max =一 U+一CDA一U3 (1-2)0.012 x 9.813.600 x 0.849m3.600戏max 76.14m 门戏max0.012 x 9.813.600 x 0.849x 903kW /1x 90 + .9 065 x 3.390 x 903kW /176.14 x 32000 x 0.849=5.69kW /1因此，通过比功率计算得，该汽车选用发动机的功率P 5.69x 20 = 113.8(kW) e发动机最大功率时的转速np，初取np =2200r/min；由于该载货汽车要求的最高车速相对较高，因此 应使其比功率

5、相对较大，所选发动机功率应不小于181.98kW，初步选择发动机的最大功率为190kW o2、发动机最大转矩与其转速的确定当发动机最大功率和其相应转速确定后，可用下式确定发动机的最大扭矩。a - PT =7019一 e max (1-3) np式中 七max 发动机最大转矩，N.m；T e max a转矩适应性系数，a = TpTp 最大功率时的转矩，N.m；a的大小标志着当行驶阻力增加时，发动机外特性曲线自动增加转矩的能力，a可参考同类发动机数值选取，初取a =1.8；Pmax发动机最大功率，kW；np 最大功率时的转速，r/mino所以 T= 7019 x 1.8 乂190 N.m = 1

6、091.1N.me max2200一般用发动机适应性系数表示发动机适应行驶工况的程度。e=a M，L 转速适应系数，通常取1.4-2.0，以保证汽车具有适当的最低稳定车速。n n值越大，说明发动机的适应性越好。采用值大的发动机可以减少换档次数，减轻司机疲劳、减 少传动系的磨损和降低油耗。初取n =1450r/min，则2 =1.52，= 1.8x2200 = 2.73。n1450T二、轮胎的选择轮胎的尺寸和型号是进行汽车性能计算和绘制总布置图的重要原始数据之一，因此，在总体设计开 始阶段就应选定。选择的依据是车型、使用条件、轮胎的额定负荷以与汽车的行驶速度。为了提高汽车 的动力因数、降低汽车与

7、其质心的高度、减小非簧载质量，对公路用车在其轮胎负荷系数以与 汽车离地间隙允许的围应尽量选取尺寸较小的轮胎。同时还应考虑与动力-传动系参数的匹配和对整车尺寸参数（例如汽车的最小离地间隙、总搞等）的影响。表1-2给出了部分国产汽车轮胎的规格、尺 寸与使用条件。通过查阅货车轮胎标准GB516-82和参考同类车型所选轮胎规格，各轴轮胎规格选择如下：前轴轮胎规格：12.00-20 轮胎数量：2中间轴轮胎规格：12.00-20轮胎数量：2 轮胎单胎最大负荷32700N，轮胎气压0.74MP。a后轮并装双轴双胎：12.00R20轮胎数量：8轮胎单胎最大负荷32700N，轮胎气压0.77MP。a表1-2大客

8、车、载货汽车与挂车的规格、尺寸与使用条件轮胎规格层数主要尺寸/mm使用条件断 面 宽外直径最大负荷/N相应气压P/10-1 MPa标准轮 辋允许使用轮辋普通花纹加深花纹越野花纹9.00-20(9.00R20)10121425910181030(1025)1038(1030)1835020500225504.9(5.3)6.0(6.3)7.0(7.4)7.07.00T 7.57.50V7.0T 510.00-20(10.00R20)12141627810551067(1060)1073(1065)2160024050263005.3(5.6)6.3(6.7)7.4(7.7)7.57.5V 8.0

9、8.0V 8.00V11.00-20(11.00R20)141629310851100(1090)1105(1095)26250287006.3(6.7)7.4(7.7)8.08.00V 8.58.50V 8.5V12.00-20(12.00R20)161831511251145(1135)30850327006.7(7.0)7.4(7.7)8.58.50V9.00V12.00-241631512251247347006.7(7.0)8.58.5V(12.00R24)(1238)9.00V三、传动系最小传动比的确定普通载货汽车最高档通常选用直接档，若无分动器或轮边减速器，则传动系的最小传动比等

10、于主减速器的主减速比，。主减速比，；是主减速器设计的原始数据，应在汽车总体设计时就确定。对于载货汽车，为了得到足够的功率储备而使最高车速有所下降，如图1-1中的曲线3所示，。可按下式选择（1-4）i = (0.377 0.472)（1-4）0U imax gh式中，一驱动车轮的滚动半径（m），轮胎规格为12.00-20，普通花纹轮胎外直径d=1085mm, r =刖（心* 八0000）,F=2.99, Au = u-60km/hr2 兀a a max2.99 x 1125 x （1+ 50/10000）所以 r =mm = 538.0mm ；rn 发动机最大功率时的转速，n =2200r/mi

11、n;u最高车速，u =90km/h；igh一一变速器最高档传动比，ig广1.0。图1-1不同主减速比时的汽车功率平衡图所以 i = （0.377 0.472） x 0.538x 2200 = 4.958 6.207,初取i = 50。090 x1.0，0根据所选定的主减速比i0的值，就可基本上确定主减速器的减速型式（单级、双级以与是否需要轮边 减速器），并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。汽车驱动桥离地间隙要求见表1-3。其中，重型载货汽车的离地间隙要求在230mm-345mm之间。表1-3汽车驱动桥离地间隙车型离地间隙/ mm轿车微型120190小型中级120-230高级130160载

12、货汽车微型、轻型190220中型210275重型、超重型230345越野汽车微型、轻型2 2 0 2 8 0中型、重型2 8 0 4 0 0客车小型18 02 2 0中型、大型2 102 9 0四、传动系最大传动比的确定传动系最大传动比为变速器的I档传动比七与主减速比i0的乘积。i应根据汽车最大爬坡度、驱动车轮与路面的附着条件、汽车的最低稳定车速以与主减速比和驱动车轮的滚动半径等综合确定。汽车爬陡坡时车速不高，空气阻力可以忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力与爬坡阻力。故有T - i - i Fimx_i_0_t m . g. (f. cos 侦+ sin a ) = m - g

13、叩 (1-5)r则由最大爬坡度要求的变速器I档传动比为i * g 叩ma 0 (危)以Tmax I式中 m 汽车总质量，m, 二32000kg；g重力加速度，g =9.81m/ s 2:Wmax 道路最大阻力系数，Wmax =( f . cosamax + sin ama、)=0.0138 x cos16.7 + sin16.7 = 0.301F=2.99，d=1125mm 所以 r =0.5380mm；F dF=2.99，d=1125mm 所以 r =0.5380mm；r驱动车轮的滚动半径（m），按r,=E 计算，Tmax 发动机最大转矩，N.m；，。一主减速比，5.。；门T传动系传动效率,

14、门广0如。所以i 32000 x 9.81 x 0.301 x 0.538 =10976 1091.1 x 5.0 x 0.849.所以根据驱动车轮与路面附着条件TmaxTmax冲（1-7）求得变速器I档传动比为综上，初步确定变速器I档传动比综上，初步确定变速器I档传动比，广山4。第二节、传动系各总成的选型i vG (1-8)g Te max，式中G2 汽车满载静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷，G2 = m2g =17000 x 9.81N；平一一道路的附着系数，在良好路面上甲取0.8；r，T ，i，门同式(1-6)中的说明。 re max0 T1091.1 x 5.0 x 0.849所以

15、i V 17000 x9.81x0.8x0.538 =15.4971091.1 x 5.0 x 0.849g I一、发动机的选型根据所需发动机的最大功率、和最大转矩与相应转速，初步选择潍柴动力股份的两款型号为 WD615.56、WD615.50的发动机以与柴油机股份的型号为6CL320-2的发动机，其主要技术参数见表1-4, 其外特性曲线分别见图1-2（a）、（b）、（c）。表1-4所选发动机的主要技术参数6CL320-2机型WD615.56WD615.50114/144缸径/行程（mm）126/130126/1309.0排量（L）9.7269.726235额定功率（kW）1932132200

16、额定转速（r/min）220022001250最大转矩（N.m）110011601300-1500最大转速（r/min）1300-16001100-1600 198最低燃油消耗率（g/kW.h） 198 198欧II满足排放标准欧II欧II(a)潍柴WD615.56的外特性曲线(b)潍柴WD615.50的外特性曲线(c)上柴6CL320-2的外特性曲线图1-2所选发动机的外特性曲线图由图可知潍柴 WD615.56和潍柴 WD615.50 的转速围为1000r/min(b)潍柴WD615.50的外特性曲线(c)上柴6CL320-2的外特性曲线图1-2所选发动机的外特性曲线图二、离合器的初步选型根

17、据发动机的最大转矩，可为该重型载货汽车初步选定离合器。离合器生产企业：东风传动轴离合器型式：拉式膜片弹簧离合器型号/规格：DSP430转矩容量：2700N.m该离合器：与WD615.56匹配时，其后备系数为2.45；与WD615.5匹配时，其后备系数为2.33；与6CL320-2匹配时，其后备系数为2.13。三、变速器的选型由于重型汽车的装载质量大，使用条件复杂，同时，重型货车满载与空载的质量变化极大，欲保证 重型汽车具有良好的动力性、经济性和加速性，需要采用多档变速器。因为，档位数越多，发动机发挥最 大功率附近高功率的机会越大，提高汽车的加速与爬坡能力；同时，增加发动机在低燃油消耗率区工作

18、的机会，提高汽车的燃油经济性。目前，组合式机械变速器已成为重型汽车的主要形式，即，以一到两 种46档变速器为主体，通过更换系列齿轮副和配置不同的副变速器，得到一组不同档数不同传动比围 的变速器系列。根据发动机最大转矩和变速器的一档传动比，初步选择中国第一汽车集团公司生产的10档组合式机 械变速器，变速器型号：CATS10-130,额定输入扭矩为1274N.m，该变速器最高档采用直接档，传动比围 为12.961。变速器各档速比见表1-5。表1-5所选变速器各档速比12345678910倒1倒212.9619.6937.3705.5403.8463.372.5201.9161.4401.0002.

19、93811.301四、传动轴的选型该车前后轴距较大，为了提高传动轴的临界转速，避免共振以与考虑整车总布置上的需要，常将传 动轴分段。当传动轴分段时，需加设安装在车架横梁上的中间支承，以补偿传动轴轴向和角度方向的安 装误差，以与车辆行驶过程中由于弹性支承的发动机的窜动和车架等变形所引起的位移。橡胶弹性元件 能吸收传动轴的振动，降低噪声。这种弹性中间支承不能传递轴向力，它主要承受传动轴因动不平衡、 偏心等因素引起的径向力，以与万向节上的附加弯矩所引起的径向力。一般驱动桥传动轴均采用一对十字轴万向节。十字轴万向节两轴的夹角a不宜过大，当a由4。增至16时，滚针轴承寿命将下降至原寿命的1/4。十字轴万

20、向节夹角的允许围见表1-6。表1-6十字轴万向节夹角的允许围万向节安装位置或相联两总成a不大于离合器-变速器；变速器-分动器1。3。(相联两总成均装在车架上)动汽车满载静一般汽车O6桥 业时越野汽车12传行驶中的极一般汽车15 20动轴限夹角短轴距越野汽车30初步采用重型汽车集团传动轴#公司生产的重型汽车传动轴总成，编号为：006。工作扭矩为:15000N.m。五、驱动桥的选型驱动桥处于传动系的末端，其基本功用是增大由传动轴传来的转矩，将转矩分配给左、右驱动车轮， 并使左、右驱动车轮具有差速功能；同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架之间的铅垂力、纵向力和 横向力。1、驱动桥结构型式和布置型式的

21、选择驱动桥的结构型式与驱动车轮的悬挂型式相关。绝大多数载货汽车的驱动车轮采用非独立悬挂，相 应地采用非断开式驱动桥。现代多桥驱动汽车都是采用贯通式驱动桥的布置形式。在贯通式驱动桥的布置中，各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面，且相邻两桥的传动轴是串联布 置的。其优点是，不仅减少了传动轴的数量，而且提高了各驱动桥零件的相互通用性，并且简化了结构， 减少了体积和质量，成本较低。2、主减速器结构型式选择减速型式的选择与汽车的类型与使用条件有关，主要取决于由动力性、经济性等整车性能所要求得 主减速比的大小与驱动桥的离地间隙、驱动桥的数目与减速型式等。双级主减速器有两级齿轮减速组成，结构复杂、质量加大，制

22、造成本也显著增加，仅用于主减速比较大(7.6i 12)且采用单级减速不能满足既定的主减速比和离地间隙要求的重型汽车上。 0单级贯通式主减速器用于多桥驱动汽车的贯通桥上，其优点是结构简单、主减速器的质量较小、尺 寸紧凑，并可使中、后桥的大部分零件，尤其是使桥壳、半轴等主要零件具有互换性。综上所述，由于所设计的载货汽车的轴数和驱动型式为8x4，以与单级贯通式主减速器具有结构简 单等诸多优点，同时又能满足使用要求。所以，选用单级减速贯通式驱动桥。3、驱动桥的选型根据计算的主减速比初步选择红岩汽车车桥厂的单级减速双联驱动桥，产品型号：20048302。中、 后桥均采用铸钢桥壳，中、后驱动桥承载能力均为

23、13吨。额定输入扭矩16520N.m，大于最大的输入扭矩 1270 x 12.961 = 16460.47N.m，主减速器传动比，广4.89。第三节、整车性能计算一、配置潍柴WD615.56发动机时的整车性能计算1、汽车动力性能计算1）汽车驱动力和行驶阻力汽车行驶过程中必须克服滚动阻力和空气阻力F，加速时会受到加速阻力F,的作用，上坡时会 受到重力沿坡道的分力一一坡度阻力F。i汽车行驶时驱动力与行驶阻力的平衡方程式为：F = F + F + F + F （1-9）t f w i j发动机在转速n下发出的转矩经汽车传动系传递到驱动轮上的驱动力F按下式计算：F: 一F =0 T（1-10） t r

24、r式中 F汽车驱动力，N；tT发动机转矩，N.m；eig 变速器速比；i0主减速器速比，i0 = 4.89；门t传动系效率，门t = 0.849；r车轮的滚动半径，m，r = 0.5380m ；在驱动轮不打滑的情况下，发动机转速n所对应的汽车车速吃（km/h）为:式中n发动机转速，r/min；ig，i0r同式（1-10）说明。滚动阻力:式中g 重力加速度，g = 9.81m/s式中n发动机转速，r/min；ig，i0r同式（1-10）说明。滚动阻力:式中g 重力加速度，g = 9.81m/s2；a坡道的坡度角，；f 滚动阻力系数，同式（1-1）说明;空气阻力F :w式中CD空气阻力系数，CD

25、= 0.55 ；A 迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积，A =2.065 X 3.390 m 2 ；P 空气密度，一般 p = 1.2258N .s 2.m-4 ；u汽车行驶速度，m/s。若u以km/h计，则F = * 2w 21.15 a坡度阻力F:i坡道的坡度为，时a = arctan iu = 0.377 二g 0=m g cos a f1八，=C Ap u 2F = m g sin a(1-12)(1-13)(1-14)(1-15)式中5 汽车旋转质量换算系数，5按式8=1 + 5 +5 i 2估算，取8 8 = 0.04，i为变速器12 g12g速比;m 汽车总质量，m = 3200

26、0kg ；du,汽车行驶加速度，m/s2。dt2）汽车的行驶性能曲线通过计算各档车速对应的发动机转速n，由发动机外特性曲线可得到相应的发动机转矩尸，由式 （1-10）可求得汽车的驱动力H，由式（1-12）和（1-13）可求得% + F，再作出汽车的行驶性能曲线。计算数据见表1-7。表1-7汽车驱动力与行驶阻力计算列表一档i = 12.961车速 u （ km/h）3.54567an （r/min）1093.71249.91562.41874.92187.4T（N.m）93510121072974912F（N）93515.7101213.0107218.097416.391215.3tFf +

27、%（N）3455.33456.03457.73459.73462.0二档i 2 = 9.693车速（km/h）56789n （r/min）1211.51453.81696.11938.32180.6T（N.m）95510851020945912tfF（N）74061.884143.579102.773286.370572tFf + 七（N）3457.73459.73462.03465.53468.6三档i 3 = 7.370车速（km/h）678911n （r/min）1105.41289.61473.81658.02026.5T（N.m）940102510801045932tfF（N）534

28、60.058294.261422.259431.753005.11F + 七（N）3459.73462.03465.53468.63475.1四档i 4 = 5.54车速（km/h）810121416n （r/min）1068.51335.71602.81870.02137.1T（N.m）92310451088972910tfF（N）39459.044674.646512.841553.838903.21Ff + 七（N）3465.53471.33479.33488.83500.0五档i 5 = 3.846车速（km/h）1114172023n （r/min）1020.01298.11576.

29、31854.52132.7T（N.m）90810221070960912tfF（N）26948.230331.531756.128491.527066.91Ff + 七（N）3475.13488.83505.73525.93549.4六档i 6 = 3.370车速（km/h）1316202326n （r/min）1056.21300.01625.01868.72112.5T（N.m）91510251055954920F（N） 123795.026655.627435.724809.223925.0Ff + 七（N）3483.94287.93525.93549.43576.2七档i 7 = 2.

30、520车速（km/h）1822263035n （r/min）1093.61336.61579.61822.72126.4T（N.m）93810281059995918eF（N）18240.519990.720593.519349.017851.61Ff + 七（N）3512.13541.23576.23617.03676.1八档i 8 = 1.916车速（km/h）2330354045n （r/min）1062.51385.81616.81847.72078.7T（N.m）92010651058975922F（N）13602.515746.315642.814415.713632.01Ff +

31、 F（N）3549.43617.03676.13744.43821.8九档i 9 = 1.440车速（km/h）3040455060n （r/min）1041.51388.71562.31735.92083.0T（N.m）950106010831014922F（N）10556.511778.812001.111223.210223.1tF + 七（N）3617.03744.43821.83908.24108.5直接档i 10 = 1.0车速（km/h）4560708090n （r/min）1084.91446.61687.71928.72169.8T（N.m）93210821028950912

32、F（N）7192.08349.57932.87330.97037.6tFf + F （N）3821.84108.54345.14618.24927.6坡度阻力F二mag sin侦随坡度角a的增加而增大，且与变速器档位和车速无关。坡度与爬坡阻力 的关系见列表1-8。表1-8不同坡度时的坡度阻力坡度i = tan a （ %）369121518坡度阻力F（N）I9413.418801.428139.137402.146567.055611.9坡度i = tan a （ %）212427303336坡度阻力F（N） I64516.073260.481828.290204.298375.5106330

33、.8将各档驱动力F随车速u的变化关系和不同坡度i时的F + F + F随u的变化关系画在taf W i a同一图上，则形成汽车的行驶性能曲线。发动机WD615.56与变速器CATS10-130（最高档为直接档）和单级减速双联驱动桥（主减速比为4.89）匹配使用时的行驶性能曲线见图1-3。由汽车的 行驶性能曲线可知该车的最高车速、最大爬坡度、档位的使用情况与各档位某车速的爬坡能力。12 / 28由图1-3可知该车的最高车速为92km/h （与发动机最大额定转速相对应）;由图1-3可计算一档最大爬坡度:一档时汽车能克服的最大行驶阻力为七+ Fw + F =107260N，对应的最大爬坡阻力为由图1

34、-3可知该车的最高车速为92km/h （与发动机最大额定转速相对应）;由图1-3可计算一档最大爬坡度:一档时汽车能克服的最大行驶阻力为七+ Fw + F =107260N，对应的最大爬坡阻力为F= 103810N，由 F = m g sin a 得 a = arcsin(-S-)，i maxi am g所以，a = arcsin(max) = arcsin(。焚。)=19.31,maxm g32000 x 9.81i = tan a= 35.0% ；最高档的爬坡能力:汽车在最高档时所能克服的爬坡阻力为F =4240Nia = arcsin() = arcsin(牝。)=0.774m g3200

35、0 x 9.81i = tan a = 1.35%最高车速时的爬坡能力:汽车在最高车速时所能克服的爬坡阻力为F =2040Nia = arcsin() = arcsin() = 0.372m g32000 x 9.81i = tan a = 0.65%3）汽车的加速性能计算汽车在水平路面上加速行驶时驱动力与行驶阻力平衡方程式F = Ff+ Fw+ Fj(1-16)或 F =5 -m -a = F -F -F由此可得a = F可（1-17）5 - ma式中5汽车旋转质量换算系数5按式5 = 1 + 5 +5 i 2估算，取5 5 = 0.04，i为变速器式中5汽车旋转质量换算系数12 g12g速

36、比;F、F、ma 所述。由 a a 得 dt du，t J dt J du （1-18）dta a0u1 a a通过上式可求得汽车从初始车速u 1全力加速到u之的加速时间间。由式（1-17）、（1-18）和汽车的行驶性能曲线可以作出各档加速时间曲线和连续换档加速时间曲线。计算数据见表1-9。表1-9汽车连续换档加速时间曲线计算列表一档/.-12.961车速 u （ km/h）3.54567aF（N）93515.7101213.0107218.097416.391215.3tFf + 七（N）3455.33456.03457.73459.73462.0ss 1+s +s i 2 1 + 0.04

37、+0.04X12.9612 7.76 12 ga（ m / s 2）0.3630.3940.4180.3780.3531，/（s 2 / m） a2.7552.5382.3922.6462.833二档i 2 9.693车速 u （ km/h）56789F（N）t74061.884143.579102.773286.370572.0F + 七（N）3457.73459.73462.03465.53468.6ss 1 + s +s i 2 1 + 0.04+0.04X9.6932 4.80 12 ga（ m / s 2）0.4600.5250.4920.4550.4371，/（s 2 / m） a

38、2.1741.9052.0332.1982.288三档i 3 7.370车速 u （ km/h）678911aF（N）53460.058294.261422.259431.753005.1tFf + F （N）3459.73462.03465.53468.63475.1ss 1+s +s i 2 1 + 0.04+0.04X7.3702 3.213 12 ga（ m / s 2）0.4860.5330.5640.5440.4821，/（s 2 / m） a2.0581.8761.7731.8382.075四档i 4 5.540车速 u （ km/h）810121416aF（N）39459.04

39、4674.646512.841553.838903.2tFf + 七（N）3465.53471.33479.33488.83500.0ss 1 + s +s i 2 1 + 0.04+0.04X5.542 2.268 12 ga( m / s 2)0.4960.5680.5930.5240.4881，/(s 2 / m) a2.0161.7611.6861.9082.049五档ig 5 = 3.846车速 u (km/h )1114172023aF (N)26948.230331.531756.128491.527066.91Ff + F (N)3475.13488.83505.73525.9

40、3549.4ss =1+s +s i 2 =1 + 0.04+0.04X3.8462 =1.632 12 ga ( m / s 2)0.4490.5140.5410.4780.4501，/(s 2 / m) a2.2271.9461.8482.0922.222六档i 6 = 3.370车速 u (km/h )1316202326aF (N )23795.026655.627435.724809.223925.01Ff + 七(N )3483.94287.93525.93549.43576.2ss = 1+s +s i 2 = 1 + 0.04+0.04X3.372 = 1.494 12 ga

41、( m / s 2)0.4250.4680.5000.4450.4261，/(s 2 / m ) a2.3532.1372.0002.2472.347七档i 7 = 2.520车速 u (km/h )1822263035aF (N )18240.519990.720593.519349.017851.6tF + 七(N )3512.13541.23576.23617.03676.1ss = 1+s +s i 2 = 1 + 0.04+0.04X2.522 = 1.294 12 ga ( m / s 2)0.3560.3970.4110.3800.3421，/(s 2 / m ) a2.8092

42、.5192.4432.6322.924八档i 8 = 1.916车速 u (km/h )2330354045aF (N )13602.515746.315642.814415.713632.01F + 七(N )3549.43617.03676.13744.43821.8ss = 1+s +s i 2 = 1 + 0.04+0.04X 1.9162 = 1.187 12 ga ( m / s 2)0.2650.3190.3150.2810.2581，/(s 2 / m ) a3.7743.1353.1753.5593.876车速 u (km/h )3040455060九档i 9 = 1.440

43、F (N)10556.511778.812001.111223.210223.11Ff + F (N)3617.03744.43821.83908.24108.588 =1+8 +8 i 2 =1 + 0.04+0.04x 1.4402 =1.12312 ga ( m / s 2)0.1930.2240.2280.2040.1701，/(s 2 / m) a5.1814.4644.3864.9025.882直接档i 10 = 1.0车速 u (km/h )4560708090aF (N)7192.08349.57932.87330.97037.61Ff + 七(N)3821.84108.543

44、45.14618.24927.688= 1 + 8 +8 i 2 = 1 + 0.04+0.04x1.02 = 1.08012 ga ( m / s 2)0.0980.1230.1040.0780.0611，/(s 2 / m ) a10.2048.1309.61512.82116.393图1-4配置WD615.56时汽车的行驶加速度曲线图1-5配置WD615.56时汽车的加速度倒数曲线图1-6配置WD615.56时汽车加速时间曲线从图1-6可以看出汽车从一档起步连续换档加速到最高车速92km/h，需要149s。2、汽车经济性能计算汽车的燃油经济性是汽车使用中的另一项重要性能。我国汽车燃油经济

45、性的主要评价指标有 等速行驶燃油消耗量和循环工况行驶燃油消耗量，一般用等速百公里油耗(L/100km)表示。汽车百公里燃油消耗量Q (L/100km)为Sp - g7占旦一 （1-19） 1.02u p ga式中 p 汽车以车速u等速行驶时用于克服滚动阻力和空气阻力，发动机所消耗的功率，p = （p +p）= 1（mg f u nTn T传动系效率，门T=p = （p +p）= 1（mg f u nTn T传动系效率，门T=0.849 ；ma汽车总质量，ma=32000kg ；f，CD， A同式（1-1）说明;ge燃油消耗率，g/（kW.h），可根据发动机转速从外特性曲线上读取;u汽车车速，k

46、m/h；pg 燃油的重度，柴油取7.948.13N/L，取pg =8.04 N/L。通过计算，可作出汽车在各档位的等速百公里燃油消耗量曲线（图1-8）。计算数据列表见表 1-10：表1-10各档位等速百公里油耗计算列表一档i =12.961车速 u （km/h）3.54567an （r/min）1093.71249.91562.41874.92187.4g （g/kW.h）205.4202.5198.6202.3211.4P（kW）3.9574.5235.6566.7927.929Q （L/100km）28.31727.92127.39427.92529.199一档i 2 = 9.693s车速

47、（km/h）56789n （r/min）1211.51453.81696.11938.32180.6g （g/kW.h）203.2199.3199.2203.1211.2eP（kW）5.6566.7927.9299.06910.212Q （L/100km）28.02927.51027.51428.07529.222三档i 3 = 7.370s车速（km/h）678911n （r/min）1105.41289.61473.81658.02026.5g （g/kW.h）205.1201.5198.4198.6207.1eP（kW）6.7927.9299.06910.21212.507Q （L/10

48、0km）28.31127.83227.42627.47828.713四档i 4 = 5.54车速（km/h）810121416n （r/min）1068.51335.71602.81870.02137.1g （g/kW.h）205.5200.3198.2201.0209.0P（kW）9.06911.35813.66115.98118.321Q （L/100km）28.40727.74127.51427.97829.182车速（km/h）1114172023五档i 5 = 3.846n （r/min）1020.01298.11576.31854.52132.7g （g/kW.h）206.8202

49、.1198.0202.5209.2P（kW）12.50715.98119.49923.07226.710Q （L/100km）28.67228.13127.69328.48629.624六档i 6 = 3.370车速（km/h）1316202326n （r/min）1056.21300.01625.01868.72112.5g （g/kW.h）206.5201.5198.2203.4208.1P （kW）14.81818.32123.07226.71030.422Q （L/100km）28.70228.13527.88128.80629.691七档i 7 = 2.520s车速（km/h）182

50、2263035n （r/min）1093.61336.61579.61822.72126.4g （g/kW.h）205.0201.2198.0201.8209.0eP （kW）20.68425.49030.42235.50242.097Q （L/100km）28.72528.42628.25029.12030.653八档i 8 = 1.916s车速（km/h）2330354045n （r/min）1062.51385.81616.81847.72078.7g （g/kW.h）206.1200.0198.0202.5207.5eP （kW）26.71035.50242.09749.00456.2

51、68Q （L/100km）29.18628.86129.04030.25131.638九档i 9 = 1.440s车速（km/h）3040455060n （r/min）1041.51388.71562.31735.92083.0g （g/kW.h）206.0200.0198.1200.2207.6P （kW）35.50249.00456.26863.93580.653Q （L/100km）29.72629.87830.20531.21634.028直接档i 10 = 1.0车速（km/h）4560708090n （r/min）1084.91446.61687.71928.72169.8g （g

52、/kW.h）205.2199.2199.6204.1210.2eP （kW）56.26880.65399.515120.879145.102Q （L/100km）31.28732.65134.60137.60541.324图1-7配置WD615.56时汽车各档位的等速百公里燃油消耗量曲线从图1-7中可以看出随车速的提高，汽车的等速百公里油耗增大；在常用车速52.3163.37km/h，以直接档行驶时燃油消耗率较低，为32.4 L/100km；车速在38.7352.31 km/h，以九档行驶时燃油经济性较好；车速在29.2638.73 km/h，以八档行驶时燃油经济性较好；车速在22.1429.

53、26 km/h，以七档行驶时燃油经济性较好；该车以最高车速92km/h等速行驶时燃油消耗率最高，为41.86 L/100km；该车的等速百公里最低燃油消耗率为27.37 L/100km，对应车速为8.33km/h。二、配置潍柴WD615.50发动机时的整车性能同上面计算过程，可以算得配置潍柴WD615.50发动机时汽车的行驶性能曲线如图1-8,加速度曲线如图1-9，加速度倒数曲线如图1-10，加速时间曲线如图1-11。图1-8配置潍柴WD615.50时汽车的行驶性能曲线图1-9配置潍柴WD615.50时汽车的行驶加速度曲线图1-10配置潍柴WD615.50时汽车的行驶加速度倒数曲线图1-11配

54、置潍柴WD615.50时汽车的加速时间曲线图1-12配置潍柴WD615.50时汽车各档位的等速百公里燃油消耗量曲线从图1-11可以看出汽车从一档起步连续换档加速到最高车速91.2km/h，需要128.5s。等速百公里燃油消耗量曲线如图1-12从图1-12中可以看出随车速的提高，汽车的等速百公里油耗增大；在常用车速49.7863.3km/h以直接档行驶时燃油消耗率低，为31.0 L/100km；车速在36.3249.78 km/h，以九档行驶时燃油经济性较好；车速在27.2936.32 km/h,以八档行驶时燃油经济性较好；车速在20.8627.29 km/h，以七档行驶时燃油经济性较好；该车以

55、最高车速91.2km/h等速行驶时燃油消耗率最高，为41.8L/100km；该车的等速百公里最低燃油消耗率为26.5L/100km，对应车速为4.68km/h。三、该载货汽车配置6CL320-2发动机时的整车性能计算1、汽车驱动力和行驶阻力上柴6CL320-2的转速围为800r/min2200r/min。与变速器CATS10-130 （最高档为直接档）和单级减速双联驱动桥（主减速比为4.89）匹配使用时的行驶性能曲线见图1-13。同理，由汽车的行驶性能曲图1-13配置上柴6CL320-2时汽车的行驶性能曲线线可知该车的最高车速、最大爬坡度、档位的使用情况与各档位某车速的爬坡能力。由图1-13可

56、知该车的最高车速为91.2km/h （与发动机最大额定转速相对应）；由图1-13可计算一档最大爬坡度：一档时汽车能克服的最大行驶阻力为F+七+F =125720N，对应的最大爬坡阻力为F= 122270N，由 F = m g sin a 得 a= arcsin()，i maxi am g所以，a= arcsin(Emax) = arcsin(一以。_)= 22.92，i= tan a= 42.3% ；maxm g32000 x 9.81max max最高档的爬坡能力：汽车在最高档时所能克服的爬坡阻力为F =5600N ia = arcsin() = arcsin() = 1.022，i = t

57、an a = 1.78%m g32000 x 9.81最高车速时的爬坡能力：汽车在最高车速时所能克服的爬坡阻力为F =2930N ia = arcsin()=arcsin(哭12)= 0.535 , i = tan a = 0.93%m g32000 x 9.812、汽车的加速汽车的行驶加速度曲线如图1-14，加速度倒数曲线如图1-15，汽车的加速时间曲线如图图1-14配置上柴6CL320-2时汽车的行驶加速度曲线图1-15配置上柴6CL320-2时汽车的行驶加速度倒数曲线图1-16配置上柴6CL320-2时汽车的加速时间曲线图1-17配置上柴6CL320-2时汽车各档位的等速百公里燃油消耗量

58、曲线1-16。从图1-16可以看出汽车从一档起步连续换档加速到最高车速91.2km/h，需要109s。3、等速百公里燃油消耗量曲线如图1-17。从图1-17中可以看出随车速的提高，汽车的等速百公里油耗增大；在常用车速46.4663.32km/h以直接档行驶时燃油消耗率低，为31.5 L/100km；车速在33.1746.46 km/h，以九档行驶时燃油经济性较好；车速在24.6833.17 km/h，以八档行驶时燃油经济性较好；车速在19.4524.68 km/h，以七档行驶时燃油经济性较好；21 / 28该车以最高车速91.2km/h等速行驶时燃油消耗率最高，为43.2 L/100km；该车

59、的等速百公里最低燃油消耗率为27.1 L/100km，对应车车速为3.88km/h。四、发动机与传动系部件的确定综上所述：1变速器CATS10-130 (最高档为直接档)、单级减速双联驱动桥(主减速比为4.89)与潍柴 WD615.56匹配使用时，汽车的最高车速为91.2km/h，最大爬坡度为35.0%，从一档起步连续换档 加速到最高车速的加速时间为149s，在常用车速52.3163.37km/h以直接档行驶时燃油消耗率为 32.4 L/100km；2变速器CATS10-130、单级减速双联驱动桥与潍柴WD615.50匹配使用时，汽车的最高车速为 91.2km/h,最大爬坡度为38.1%，从一

60、档起步连续换档加速到最高车速91.2km/h,需要128.5s，在 常用车速49.7863.3km/h以直接档行驶时燃油消耗率低，为31.8 L/100km；3相比之下，变速器CATS10-130、单级减速双联驱动桥与上柴6CL320-2匹配使用时，汽车的 最高车速为91.2km/h，最大爬坡度为42.3%，从一档起步连续换档加速到最高车速的加速时间为 109s，在常用车速46.4663.32km/h以直接档行驶时燃油消耗率为31.5L/100km。三种匹配情况下的整车性能比较见表1-18。表1-18选择不同发动机时的整车性能比较发动机型号整车主要性能最高车速ua/ (km/h)最大爬坡度i