汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,1,第三章汽車動力裝置參數(shù)的選定,預備知識汽車傳動系的功能、組成、構(gòu)造及工作原理。汽車的動力性汽車燃油經(jīng)濟性,中心思想介紹發(fā)動機功率、傳動裝置參數(shù)的初步選擇，按燃油經(jīng)濟性加速時間曲線進一步確定這些參數(shù)的方法。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,2,第三章汽車動力裝置參數(shù)的選定,3-1發(fā)動機功率的選擇3-2最小傳動比的選擇3-3最大傳動比的選擇3-4傳動系檔數(shù)與各檔傳動比的選擇3-5利用燃油經(jīng)濟性加速時間曲線確定動力裝置參數(shù),汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,3,引言,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。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。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,4,第一節(jié)發(fā)動機功率的選擇,問題：1、為什么最高車速實質(zhì)上也能反映汽車的加速能力與爬坡能力？2、汽車設計工作中如何選擇發(fā)動機功率？3、比功率？,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,5,第一節(jié)發(fā)動機功率的選擇,一、依據(jù)（原則）：常先從保證汽車預期的最高車速來初步選擇發(fā)動機應有的功率。從動力性角度出發(fā)討論：1.動力性指標：uamax、i、tj2.uamax增Pe增Pe（Pf+Pw）/T增,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,6,第一節(jié)發(fā)動機功率的選擇,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。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,7,第一節(jié)發(fā)動機功率的選擇,2.用比功率確定發(fā)動機最大功率比功率單位汽車總質(zhì)量具有的發(fā)動機功率。比功率利用現(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。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,8,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,9,第一節(jié)發(fā)動機功率的選擇,圖32a、b、c表明：1.貨車的比功率是隨其總質(zhì)量的增大而逐步變?。?.一般貨車的比功率約為10kW/t。3.小于23t的輕型貨車常是轎車或微型旅行車的變型車，動力性能很好，比功率很大。4.重型貨車、汽車列車的最高速度低，比功率較小。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,10,第一節(jié)發(fā)動機功率的選擇,不少國家還對車輛應有的最小比功率作出規(guī)定，以保證行駛車輛的動力性不低于一定水平，防止某些性能差的車輛阻礙車流。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。我國有關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)動機功率的依據(jù)。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,11,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,12,第一節(jié)發(fā)動機功率的選擇,圖3-2中標出了一批當代轎車的比功率值。利用這些數(shù)值點形成的區(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。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,13,第一節(jié)發(fā)動機功率的選擇,一般轎車的平均車速：,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,14,第一節(jié)結(jié)束！,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,15,第二節(jié)最小傳動比的選擇,一、imin的重要性汽車多數(shù)時間是以最高檔行駛，即以最小傳動比行駛。二、傳動系的總傳動比it=ig.i0.ic普通汽車沒有分動器或副變速器，若裝有三軸變速器且以直接擋作最高檔時，傳動系最小傳動比就是主傳動比i0；如變速器的最高檔為超速擋，則最小傳動比應為變速器最高檔傳動比與i0的乘積。二軸變速器沒有直接擋最小傳動比為最高檔傳動比與i0的乘積。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,16,第二節(jié)最小傳動比的選擇,三、最小傳動比選擇例題例題：無ic，igmin1，則itmin，即主減速器傳動比（i0）的選擇。1.先分析uamax由圖知,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,17,第二節(jié)最小傳動比的選擇,所以而且所以，i0選擇到汽車的最高車速相當于發(fā)動機最大功率時的車速時，最高車速是最大的。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,18,第二節(jié)最小傳動比的選擇,2.再分析i04.62，后備功率好，但Qs差不強調(diào)Qs，則i0應使uamaxup或up稍小于uamax；強調(diào)Qs，則i0應使up稍大于uamax，出現(xiàn)減小i0的趨勢。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,19,第二節(jié)最小傳動比的選擇,3.最高檔行駛時汽車應具有足夠的動力性，即應有足夠的最高檔動力因數(shù)D0max，亦即4.受駕駛性能的限制：即包括駕駛平穩(wěn)性在內(nèi)的加速性，如動力裝置的轉(zhuǎn)向響應、噪聲與振動。e.g.i0過小加速性能不好，發(fā)動機重負荷下工作出現(xiàn)噪聲與振動；i0過大燃料經(jīng)濟性差，發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)噪聲大。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,20,第二節(jié)最小傳動比的選擇,根據(jù)每千克(磅)車質(zhì)量的發(fā)動機排量毫升值，查出允許的最小n/ua值。這對選擇轎車最小傳動比是有參考價值的。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,21,第二節(jié)結(jié)束！,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,22,第三節(jié)最大傳動比的選擇,一、原則最大爬坡度附著力最低穩(wěn)定車速二、例題普通汽車：itmax=ig1.i0，其中i0已經(jīng)在上一節(jié)選好，即選擇ig1？1.最大爬坡度（忽略Fw）或,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,23,第三節(jié)最大傳動比的選擇,即由即最大爬坡度確定ig1。2.附著力求出ig1后，驗算附著條件3.最低穩(wěn)定車速滿足,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,24,第三節(jié)最大傳動比的選擇,最大傳動比確定后，還應計算驅(qū)動輪的附著率，檢查附著條件是否滿足上坡或加速的要求。直到上述三項要求均滿足為止。必要時，只能從汽車總體布置和結(jié)構(gòu)著手，改善汽車的附著能力。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,25,第三節(jié)結(jié)束！,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,26,第四節(jié)傳動系檔數(shù)與各檔傳動比的選擇,一、檔數(shù)選擇（功能決定結(jié)構(gòu)）不同類型的汽車具有不同的傳動系擋位數(shù)。其原因在于它們的使用條件不向，對整車性能要求不同，汽車本身的功率不同。而傳動系的擋位數(shù)與汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性有著密切的關系。就動力性而言，檔位數(shù)多，增加了發(fā)動機發(fā)揮最大功率附近高功率的機會，提高了汽車的加速與爬坡能力。就燃油經(jīng)濟性而言，擋位數(shù)多，增加了發(fā)動機在低燃油消耗率區(qū)工作的可能性，降低了油耗。所以增加擋位數(shù)會改善汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,27,第四節(jié)傳動系檔數(shù)與各檔傳動比的選擇,二、汽車性能與傳動系檔數(shù)的關系擋數(shù)多少還影響到擋與擋之間的傳動比比值。比值過大會造成換擋困難。一般認為比值不宜大于1.7-1.8。因此，如最大傳動比與最小傳動比之比值越大，擋位數(shù)也應越多。轎車的行駛車速高，比功率大，最高檔的后備功率也大，即相對而言最高檔的驅(qū)動力與I檔驅(qū)動力間的范圍小，即小。因此，過去美國裝備手動變速器的轎車，常用操縱方便的3擋；而注重節(jié)油的國家，如歐洲各國，選用發(fā)動機的排量較小，則用4擋。近年來，為了進一步節(jié)油，裝用手動變速器的轎車普通采用5擋，也有采用6擋的。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,28,第四節(jié)傳動系檔數(shù)與各檔傳動比的選擇,二、汽車性能與傳動系檔數(shù)的關系輕型和中型貨車比功率小，一般采用5擋變速器。重型貨車的比功率更小，使用條件也更復雜，如礦山用重型汽車，行駛道路變化很大。重型牽引車要拖帶掛車，有時要求有很大的驅(qū)功力。重型車輛發(fā)動機工作時間長，油耗量大，且本身自重很大，增加擋位數(shù)不會過多地增加汽車的制造成本，所以一般采用6擋至十幾個擋的變速器，以適應復雜的使用條件，并具有足夠的動力性與良好的燃油經(jīng)濟性。越野汽車遇到的使用條件最復雜，還要經(jīng)常牽引火炮或掛車，所以很大，其傳動系的擋位數(shù)較貨車常多一倍。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,29,第四節(jié)傳動系檔數(shù)與各檔傳動比的選擇,三、各檔傳動比的選擇在變速器中，擋位數(shù)超過五個（指前進擋）會使結(jié)構(gòu)大為復雜，同時操縱機構(gòu)也相應復雜。為此，常在變速器后接上一個2擋或3擋位的副變速器。越野汽車因要求多軸驅(qū)動，故采用分動器。在選定汽車的最小傳動比itmin、最大傳動比itmax及傳動系的擋位數(shù)后，再確定中間各擋的傳動比。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,30,第四節(jié)傳動系檔數(shù)與各檔傳動比的選擇,1.原則：汽車傳動系各擋的傳動比大體上是按等比級數(shù)分配的。實際上，。2.中間各檔傳動比的確定CA7220:,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,31,第四節(jié)傳動系檔數(shù)與各檔傳動比的選擇,3.按等比級數(shù)分配的優(yōu)點：（1）換檔平順，操作方便。I擋升n2II擋回n1離合器無沖擊結(jié)合故,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,32,第四節(jié)傳動系檔數(shù)與各檔傳動比的選擇,若在II擋時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速升到n2換III擋，則應把發(fā)動機轉(zhuǎn)速降到n1才能無沖擊地接合離合器，同理應有由于各擋傳動比是按等比級數(shù)分配的，即故即,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,33,第四節(jié)傳動系檔數(shù)與各檔傳動比的選擇,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臺。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。（2）充分發(fā)揮發(fā)動機提供的功率，提高動力性。能使發(fā)動機經(jīng)常在接近外特性最大功率處的大功率范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，從而增加了汽車的后備功率提高了汽車的加速或上坡能力。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,34,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,35,第四節(jié)傳動系檔數(shù)與各檔傳動比的選擇,（3）便于和副變速器結(jié)合構(gòu)成更多檔位。一具有5擋位的主變速器，各擋間的公比為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l、q、q2、q3、q4、q5、q6、q7、q8、q9。作業(yè)：如何構(gòu)成一具有15擋位的變速器，列出其傳動比序列，為何這樣構(gòu)造？,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,36,第四節(jié)傳動系檔數(shù)與各檔傳動比的選擇,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)來分配的。這主要是因為各擋利用率差別很大的緣故。汽車主要是用較高檔行駛。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1015，所以較高檔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些。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,37,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,38,第四節(jié)結(jié)束！,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,39,第五節(jié)利用燃油經(jīng)濟性。加速時間曲線確定動力裝置參數(shù),初步選擇參數(shù)之后，可擬定供選用參數(shù)數(shù)值的范圍1，近一步具體分析、計算不同參數(shù)匹配下汽車的燃油經(jīng)濟性與動力性2，然后綜合考慮各方因素，最終確定動力裝置的參數(shù)3。通常以循環(huán)工況油耗Q(L/100km)代表燃油經(jīng)濟性，以原地起步加速時間代表功力性，作出不同參數(shù)匹配下的燃油經(jīng)濟性一加速時間曲線，并根據(jù)此曲線確定動力裝置參數(shù)。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,40,第五節(jié)利用燃油經(jīng)濟性。加速時間曲線確定動力裝置參數(shù),一、主減速器傳動比確定圖3-8中的縱坐標是0-96.6km/h（0-60mile/h）時的加速時間(s)，橫坐標為EPA循環(huán)工況的燃油經(jīng)濟性(km/L或mile/gal)。計算出不同i0值時的加速時間與每升燃油行駛公里數(shù)后，即可作出圖示曲線（C曲線）。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,41,二、變速器與主減速器傳動比的確定,在發(fā)動機一定的條件下可由C曲線從數(shù)種變速器中確定一種合適的變速器和個合適的主減速器傳動比。下圖為裝有不同變速器時的C曲線。圖a是三檔變速器與四檔變速器的曲線，變速器都有直接檔。由于四擋變速器的變速范圍廣，汽車動力性比較高。圖b是四檔變速器與五檔變速器的曲線，五檔變速器檔位多，有超速檔，汽車的燃油經(jīng)濟性與動力性都比較高。因此，選用五檔變速器比較合適。圖c是裝用三種不同傳動比的五檔變速器A、B、C時汽車的曲線，可以根據(jù)主要指標來選用其中的一種變速器，并確定主傳動比i0。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,42,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,43,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,44,三、發(fā)動機、變速器與主減速器傳動比的確定,下面是一個不同排量發(fā)動機、不同變速器與不同主減速器傳動比的功力裝置參數(shù)確定的實例。若要求的加速時間為13.5s，則只能選用大或中排量發(fā)動機。因為中排量發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性較好，所以應當選用中排量發(fā)動機，然后利用中排量發(fā)動機的C曲線確定最佳主減速器傳功比。,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,45,汽車理論講義（第1版）,趙又群編著,46,第五節(jié)結(jié)束！,