汽车动力装置参数选定.ppt

汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,1,第三章 汽车动力装置参数的选定,预备知识 汽车传动系的功能、组成、构造及工作原理。汽车的动力性 汽车燃油经济性,中心思想 介绍发动机功率、传动装置参数的初步选择，按燃油经济性加速时间曲线进一步确定这些参数的方法。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,2,第三章 汽车动力装置参数的选定,3-1 发动机功率的选择3-2 最小传动比的选择3-3 最大传动比的选择3-4 传动系档数与各档传动比的选择3-5 利用燃油经济性加速时间曲线确定动力装置参数,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,3,引 言,发动机最大功率和传动系传动比的确定，首先应考虑满足新设计汽车的动力性要求，如最高车速、最大爬坡度、加速能力等，同时还要兼顾汽车燃油经济性的要求和驾驶性的要求。在确定发动机最大功率和传动系传动比之前，先要参照同类型汽车和有关资料初步确 定如下参数：(1)汽车的质量；(2)迎风面积和空气阻力系数；(3)轮胎的型号和尺寸；(4)传动系的机械效率。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,4,第一节 发动机功率的选择,问 题：1、为什么最高车速实质上也能反映汽车的加速能力与爬坡能力？2、汽车设计工作中如何选择发动机功率？3、比功率？,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,5,第一节 发动机功率的选择,一、依据（原则）：常先从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机应有的功率。从动力性角度出发讨论：1.动力性指标：uamax、i、tj 2.uamax增Pe增Pe（Pf+Pw）/T增,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,6,第一节 发动机功率的选择,二、常用的方法1根据最高车速计算发动机最大功率 所选发动机的最大功率应满足上式的计算结果，但也不宜过大，否则会因发动机负荷率偏低影响汽车的燃油经济性。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,7,第一节 发动机功率的选择,2.用比功率确定发动机最大功率 比功率单位汽车总质量具有的发动机功率。比功率 利用现有汽车统计数据估计汽车比功率。做汽车比功率汽车总质量图，可以得到发动机功率。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,8,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,9,第一节 发动机功率的选择,图32a、b、c表明：1.货车的比功率是随其总质量的增大而逐步变小；2.一般货车的比功率约为10kW/t。3.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。4.重型货车、汽车列车的最高速度低，比功率较小。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,10,第一节 发动机功率的选择,不少国家还对车辆应有的最小比功率作出规定，以保证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。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。我国有关大客车的标准明确规定了最高车速与功率的数值可以作为初步确定发动机功率的依据。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,11,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,12,第一节 发动机功率的选择,图3-2中标出了一批当代轿车的比功率值。利用这些数值点形成的区域，可以根据设计轿车的总质量、预期的最高车速，大体确定发动机的功率。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,13,第一节 发动机功率的选择,一般轿车的平均车速：,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,14,第一节结束！,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,15,第二节 最小传动比的选择,一、imin的重要性 汽车多数时间是以最高档行驶，即以最小传动比行驶。二、传动系的总传动比 it=ig.i0.ic 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最高档时，传动系最小传动比就是主传动比i0；如变速器的最高档为超速挡，则最小传动比应为变速器最高档传动比与i0的乘积。二轴变速器没有直接挡最小传动比为最高档传动比与i0的乘积。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,16,第二节 最小传动比的选择,三、最小传动比选择例题 例题：无ic，igmin1，则itmin，即主减速器传动比（i0）的选择。1.先分析uamax 由图知,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,17,第二节 最小传动比的选择,所以 而 且 所以，i0选择到汽车的最高车速相当于发动机最大功率时的车速时，最高车速是最大的。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,18,第二节 最小传动比的选择,2.再分析 i0 4.62，后备功率好，但 Qs 差 不强调 Qs，则 i0 应使 uamaxup 或 up 稍小于uamax；强调 Qs，则 i0 应使 up 稍大于 uamax，出现减小 i0 的趋势。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,19,第二节 最小传动比的选择,3.最高档行驶时汽车应具有足够的动力性，即应有足够的最高档动力因数 D0max，亦即 4.受驾驶性能的限制：即包括驾驶平稳性在内的加速性，如动力装置的转向响应、噪声与振动。e.g.i0 过小加速性能不好，发动机重负荷下工作出现噪声与振动；i0 过大燃料经济性差，发动机高速运转噪声大。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,20,第二节 最小传动比的选择,根据每千克(磅)车质量的发动机排量毫升值，查出允许的最小n/ua值。这对选择轿车最小传动比是有参考价值的。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,21,第二节结束！,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,22,第三节 最大传动比的选择,一、原则最大爬坡度附着力最低稳定车速二、例题普通汽车：itmax=ig1.i0，其中 i0 已经在上一节选好，即选择 ig1？1.最大爬坡度（忽略Fw）或,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,23,第三节 最大传动比的选择,即 由 即最大爬坡度确定 ig1。2.附着力 求出 ig1后，验算附着条件3.最低稳定车速 满足,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,24,第三节 最大传动比的选择,最大传动比确定后，还应计算驱动轮的附着率，检查附着条件是否满足上坡或加速的要求。直到上述三项要求均满足为止。必要时，只能从汽车总体布置和结构着手，改善汽车的附着能力。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,25,第三节结束！,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,26,第四节 传动系档数与各档传动比的选择,一、档数选择（功能决定结构）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向，对整车性能要求不同，汽车本身的功率不同。而传动系的挡位数与汽车的动力性、燃油经济性有着密切的关系。就动力性而言，档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会，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率区工作的可能性，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。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,27,第四节 传动系档数与各档传动比的选择,二、汽车性能与传动系档数的关系 挡数多少还影响到挡与挡之间的传动比比值。比值过大会造成换挡困难。一般认为比值不宜大于。因此，如最大传动比与最小传动比之比值越大，挡位数也应越多。轿车的行驶车速高，比功率大，最高档的后备功率也大，即相对而言最高档的驱动力与 I 档驱动力间的范围小，即 小。因此，过去美国装备手动变速器的轿车，常用操纵方便的 3 挡；而注重节油的国家，如欧洲各国，选用发动机的排量较小，则用 4 挡。近年来，为了进一步节油，装用手动变速器的轿车普通采用 5 挡，也有采用 6 挡的。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,28,第四节 传动系档数与各档传动比的选择,二、汽车性能与传动系档数的关系 轻型和中型货车比功率小，一般采用 5 挡变速器。重型货车的比功率更小，使用条件也更复杂，如矿山用重型汽车，行驶道路变化很大。重型牵引车要拖带挂车，有时要求有很大的驱功力。重型车辆发动机工作时间长，油耗量大，且本身自重很大，增加挡位数不会过多地增加汽车的制造成本，所以一般采用 6 挡至十几个挡的变速器，以适应复杂的使用条件，并具有足够的动力性与良好的燃油经济性。越野汽车遇到的使用条件最复杂，还要经常牵引火炮或挂车，所以 很大，其传动系的挡位数较货车常多一倍。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,29,第四节 传动系档数与各档传动比的选择,三、各档传动比的选择 在变速器中，挡位数超过五个（指前进挡）会使结构大为复杂，同时操纵机构也相应复杂。为此，常在变速器后接上一个 2 挡或 3 挡位的副变速器。越野汽车因要求多轴驱动，故采用分动器。在选定汽车的最小传动比 itmin、最大传动比 itmax及传动系的挡位数后，再确定中间各挡的传动比。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,30,第四节 传动系档数与各档传动比的选择,1.原则：汽车传动系各挡的传动比大体上是按等比级数分配的。实际上，。2.中间各档传动比的确定 CA7220:,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,31,第四节 传动系档数与各档传动比的选择,3.按等比级数分配的优点：（1）换档平顺，操作方便。I 挡升n2II挡回n1离合器无冲击结合故,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,32,第四节 传动系档数与各档传动比的选择,若在 II 挡时，发动机转速升到 n2 换 III 挡，则应把发动机转速降到 n1才能无冲击地接合离合器，同理应有 由于各挡传动比是按等比级数分配的，即故即,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,33,第四节 传动系档数与各档传动比的选择,由此可见，若每次发动机都是提高到转速 n2 换挡，只要发动机都降到同一低转速 n1，离合器就能无冲击地接台。就是说，换挡过程中，发动机总在同一转速范围 n1n2 内工作。这样，驾驶员在起步加速时操作就方便得多了。（2）充分发挥发动机提供的功率，提高动力性。能使发动机经常在接近外特性最大功率处的大功率范围内运转，从而增加了汽车的后备功率提高了汽车的加速或上坡能力。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,34,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,35,第四节 传动系档数与各档传动比的选择,（3）便于和副变速器结合构成更多档位。一具有 5 挡位的主变速器，各挡间的公比为 q2，其传动比序列为 l、q2、q4、q6、q8。若结合一后置两挡副(减速)变速器，其传动比为1、q，便可构成一具有 10 挡位的变速器，各挡间的公比为 q，其传动比序列为 l、q、q2、q3、q4、q5、q6、q7、q8、q9。作业：如何构成一具有15挡位的变速器，列出其传动比序列，为何这样构造？,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,36,第四节 传动系档数与各档传动比的选择,实际上，对于挡位较少（如 5 挡以下）的变速器，各挡传动比之间的比值常常并不正好相等，即并不是正好按等比级数来分配的。这主要是因为各挡利用率差别很大的缘故。汽车主要是用较高档行驶。例如中型货车 5 挡变速器中的 l、2、3 三个挡位的总利用率仅为 1015，所以较高档位相邻两挡间的传动比的间隔应小些，特别是最高挡与次高挡之间更应小些。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,37,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,38,第四节结束！,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,39,第五节 利用燃油经济性。加速时间曲线确定动力装置参数,初步选择参数之后，可拟定供选用参数数值的范围1，近一步具体分析、计算不同参数匹配下汽车的燃油经济性与动力性2，然后综合考虑各方因素，最终确定动力装置的参数3。通常以循环工况油耗Q(L/100km)代表燃油经济性，以原地起步加速时间代表功力性，作出不同参数匹配下的燃油经济性一加速时间曲线，并根据此曲线确定动力装置参数。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,40,第五节 利用燃油经济性。加速时间曲线确定动力装置参数,一、主减速器传动比确定 图3-8中的纵坐标是0-96.6km/h（0-60mile/h）时的加速时间(s)，横坐标为EPA循环工况的燃油经济性(km/L或mile/gal)。计算出不同i0值时的加速时间与每升燃油行驶公里数后，即可作出图示曲线（C曲线）。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,41,二、变速器与主减速器传动比的确定,在发动机一定的条件下可由 C 曲线从数种变速器中确定一种合适的变速器和个合适的主减速器传动比。下图为装有不同变速器时的 C 曲线。图 a 是三档变速器与四档变速器的曲线，变速器都有直接档。由于四挡变速器的变速范围广，汽车动力性比较高。图 b 是四档变速器与五档变速器的曲线，五档变速器档位多，有超速档，汽车的燃油经济性与动力性都比较高。因此，选用五档变速器比较合适。图 c 是装用三种不同传动比的五档变速器A、B、C时汽车的曲线，可以根据主要指标来选用其中的一种变速器，并确定主传动比 i0。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,42,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,43,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,44,三、发动机、变速器与主减速器传动比的确定,下面是一个不同排量发动机、不同变速器与不同主减速器传动比的功力装置参数确定的实例。若要求的加速时间为13.5s，则只能选用大或中排量发动机。因为中排量发动机的燃油经济性较好，所以应当选用中排量发动机，然后利用中排量发动机的C曲线确定最佳主减速器传功比。,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,45,汽车理论讲义（第1版）,赵又群编著,46,第五节结束！,