【汽车理论教程】第三章汽车动力装置参数的选择

1、1 第三章 汽车动力装置参数的选择 汽车动力装置参数是指发动机的功率、传动系的传汽车动力装置参数是指发动机的功率、传动系的传 动比。动比。 本章主要根据汽车对动力性和燃油经济性的要求，本章主要根据汽车对动力性和燃油经济性的要求， 确定汽车确定汽车动力装置参数动力装置参数。 返回目录返回目录 2 第三章第三章 汽车动力装置参数的选择汽车动力装置参数的选择 第一节 发动机功率的选择 返回目录返回目录 3 max 3 a d maxa t e 761403600 1 u ac u gf p 一、由uamax确定发动机功率 当当 时，时， ； 此时所需的发动机功率此时所需的发动机功率 第一节 发动机功

2、率的选择 aamax uu ij 0,0ff 4 m p e 1000 汽车比功率 max 3 a t d maxa t 14.766 . 3 u m ac u fg 二、由比功率确定发动机功率 比功率：单位汽车总质量具有的发动机功率，单比功率：单位汽车总质量具有的发动机功率，单 位：位：kw/t。 第一节 发动机功率的选择 5 max 3 a t d maxa t 14.766 . 3 u m ac u fg 比功率 1.货车的比功率分析 各类货车的各类货车的 f、t、cd、uamax 变化不大，用于克服变化不大，用于克服ff 的功率变化不大；的功率变化不大； 各类货车各类货车 a 变化不大

3、，但变化不大，但m 变化较大，变化较大，a/m随质量随质量 增大而减小；增大而减小； 货车的比功率随总质量增大而减小。货车的比功率随总质量增大而减小。 第一节 发动机功率的选择 6 第一节 发动机功率的选择 7 第一节 发动机功率的选择 8 第一节 发动机功率的选择 9 货车可以根据货车可以根据 总质量与同类车总质量与同类车 辆比功率的统计辆比功率的统计 数据，初步选择数据，初步选择 发动机功率。发动机功率。 第一节 发动机功率的选择 10 轿车的车速高，最高车速变轿车的车速高，最高车速变 化范围大。化范围大。 比功率主要与比功率主要与 有关。有关。 比功率还与比功率还与cda/ mt有关有关

4、。 max 3 a t d maxa t 14.766 . 3 u m ac u fg 比功率 2.轿车的比功率 第一节 发动机功率的选择 amax u 11 audi a6 轿车的比功率轿车的比功率 车型车型功率功率 /kw 整备质量整备质量 /kg 比功率比功率最高车速最高车速 a6 1.892152560198 a6 1.8t110152572206 a6 2.4121156078214 a6 2.8140156090226 第一节 发动机功率的选择 /() 1 kw t/() 1 km h 12 audi a6 轿车的比功率轿车的比功率 第一节 发动机功率的选择 13 车型车型功率功率

5、 /kw 整备质量整备质量 /kg 比功率比功率最高车速最高车速 audi a6 1.892152060198 bora 1.892135068202 audi a6 1.8t110152072206 bora 1.8t110135081221 根据设计轿车的总质量、预期的最高车速，利用轿车比功根据设计轿车的总质量、预期的最高车速，利用轿车比功 率曲线可大体确定发动机的功率。率曲线可大体确定发动机的功率。 第一节 发动机功率的选择 audi a6与与bora 比功率的比较比功率的比较 （两车轴距相差（两车轴距相差337mm，质量相差，质量相差170kg） /() 1 kw t/() 1 km

6、h 14 下一节 第一节 发动机功率的选择 本节内容结束 15 第三章第三章 汽车动力装置参数的选择汽车动力装置参数的选择 第二节 最小传动比的选择 返回目录返回目录 16 1.最小传动比与动力性和燃油经济性的关系 第二节 最小传动比的选择 三轴式变速器三轴式变速器 = 1 的确定的确定 i0的确定的确定 副变速器传动比。副变速器传动比。 思考思考 汽车传动系由哪些传动部件组成？传汽车传动系由哪些传动部件组成？传 动系总传动比动系总传动比 it 如何确定？如何确定？ t0 g c ii i i gmin i c i tmin i tmin0 ii 17 当当 时，汽时，汽 车的最高车速最高。车

7、的最高车速最高。 1）最高车速 uamax1 up3 uamax2 uamax3 uamax1 第二节 最小传动比的选择 发动机最大功率对应的车速；发动机最大功率对应的车速； 汽车的最高车速。汽车的最高车速。 amaxp uu amax u p u 18 2）后备功率 第二节 最小传动比的选择 后备功率后备功率 19 i01的后备功率最小；的后备功率最小； i03的后备功率最大；的后备功率最大； i01的燃油经济性最好；的燃油经济性最好； i03的燃油经济性最差。的燃油经济性最差。 1，动力性，动力性 好，燃油经济性差。好，燃油经济性差。 第二节 最小传动比的选择 2）后备功率 amaxp /

8、uu amaxp /uu amaxp /uu 20 轿车所占比例轿车所占比例 0.50.73 0.70.917.5 0.91.1074 1.101.395.5 不同不同 的取值在轿车中所占的比例的取值在轿车中所占的比例 第二节 最小传动比的选择 amaxp /uu amaxp /uu 21 2.最小传动比与驾驶性能 驾驶性能是指加速性、动力装置的转矩响应、驾驶性能是指加速性、动力装置的转矩响应、 噪声和振动。噪声和振动。 大排量发动机提供较大、较快、较平稳的转矩响应。大排量发动机提供较大、较快、较平稳的转矩响应。 前置前驱动传动系转矩响应较前置后驱动好。前置前驱动传动系转矩响应较前置后驱动好。

9、 最小传动比过小，汽车在重负荷下工作，加速性最小传动比过小，汽车在重负荷下工作，加速性 不好，出现噪声和振动。不好，出现噪声和振动。 最小传动比过大，燃油经济性差，发动机高速运最小传动比过大，燃油经济性差，发动机高速运 转的噪声大。转的噪声大。 第二节 最小传动比的选择 22 第二节 最小传动比的选择 根据每千克车根据每千克车 质量的发动机排量质量的发动机排量 毫升值，查出允许毫升值，查出允许 的最小的最小 值，对值，对 于选择轿车最小传于选择轿车最小传 动比有参考价值。动比有参考价值。 a /n u 23 下一节下一节 第二节 最小传动比的选择 本节内容结束 24 第三章第三章 汽车动力装置

10、参数的选择汽车动力装置参数的选择 第三节 最大传动比的选择 返回目录返回目录 25 满足满足汽车的最大爬坡度汽车的最大爬坡度max； 第三节 最大传动比的选择 传动系最大传动比传动系最大传动比 主要用于什么工况？主要用于什么工况？ 思考思考 满足汽车的最低稳定车速满足汽车的最低稳定车速uamin ； 满足汽车加速时间的要求满足汽车加速时间的要求； 满足汽车的附着条件满足汽车的附着条件 。 maxx ff max i 26 maxifmaxt fff maxmax t0g1maxtq sincos ggf r iit t0maxtq maxmax g1 sincos it rfg i 当汽车低速

11、爬坡时当汽车低速爬坡时 fw= 0， = 0 一、保证最大爬坡度 第三节 最大传动比的选择 max i j f 27 已知参数：已知参数：g 26950n；f 0.02； ； r 367.15mm； 310 ；i03.70； 副变速器传动比副变速器传动比 2.64；t0.90 以奔驰以奔驰ml320越野汽车为例，计算满足最大爬越野汽车为例，计算满足最大爬 坡度要求前提下的传动系最大传动比。坡度要求前提下的传动系最大传动比。 t0maxtq maxmax g1 sincos it rfg i 30 求得求得 ig12.619 第三节 最大传动比的选择 n m tqmax t c i 28 min

12、a min maxt 377. 0 u rn i 三、满足附着条件 maxx ff 12 ()cc 或或 二、满足最低稳定车速uamin的要求 第三节 最大传动比的选择 29 下一节下一节 第三节 最大传动比的选择 本节内容结束 30 第三章第三章 汽车动力装置参数的选择汽车动力装置参数的选择 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 本节将介绍汽车变速器各挡传动比的基本分本节将介绍汽车变速器各挡传动比的基本分 配原则；按等比级数分配传动比的优点等。配原则；按等比级数分配传动比的优点等。 返回目录返回目录 31 比功率大比功率大 挡位数少（阻力靠后备功率克服）。挡位数少（阻力靠后备功率克服）。 比

13、功率小比功率小 挡位数多（阻力靠变换挡位克服）。挡位数多（阻力靠变换挡位克服）。 重型货车和越野汽车使用中，载质量变化大，路重型货车和越野汽车使用中，载质量变化大，路 面条件复杂，面条件复杂， 大，挡数较多。大，挡数较多。 挡位数多，对汽车动力性和燃油经济性都有利。挡位数多，对汽车动力性和燃油经济性都有利。 动力性动力性：挡位数多，增加了发动机发挥最大功率：挡位数多，增加了发动机发挥最大功率 附近高功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力。附近高功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力。 燃油经济性燃油经济性：挡位数多，增加了发动机在低燃油：挡位数多，增加了发动机在低燃油 消耗率转速区工作的可能性

14、，降低了油耗。消耗率转速区工作的可能性，降低了油耗。 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 tmaxtmin /ii 32 g1g2 g2g3 ii q ii 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 1.各挡传动比的分配 变速器各挡传动比基本按变速器各挡传动比基本按等比级数分配等比级数分配，即，即 g2g1 qii g3g2 qii g4g3 qii qi g4 2 g3 qi 3 g2 qi 4 g1 qi 设设5挡变速器的挡变速器的ig5=1 4 g1 iq 4 g1g4 ii 4 2 g1g3 ii4 3 g1g2 ii 一、各挡传动比的确定 33 1）发动机工作范围都相同，加速时便于操纵

15、；）发动机工作范围都相同，加速时便于操纵； 2）各挡工作所对应的发动机功率都较大，有利于汽）各挡工作所对应的发动机功率都较大，有利于汽 车动力性；车动力性； 3）便于和副变速器结合，构成更多挡位的变速器。）便于和副变速器结合，构成更多挡位的变速器。 以下将重点分析上述优点以下将重点分析上述优点 2.等比级数分配传动比的优点 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 34 0g a 377. 0 ii nr u 0g1 2 a1 377. 0 ii rn u 0g2 1 a2 377. 0 ii rn u g1 2 g2 1 i n i n g2 g1 1 2 i i n n 与与n的关系的关系 a

16、1 u 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 挡挡n=n2时的车速为时的车速为 挡挡n=n1时的车速为时的车速为 a u 35 挡离合器挂入 才能无冲击地接合 挡，设时摘 挡时，挡换 iii ii iiiii 1 2 nn nn g2 2 1g3 i n ni g3 g2 g2 g1 i i i i 由于由于 22 11 nn nn 11 n n 同理，应有同理，应有 所以所以 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 36 发动机工况图发动机工况图 变速器工况图变速器工况图 国产奥迪国产奥迪a6 轿车的各项技术参数轿车的各项技术参数 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 37 ig1/ig21.

17、85；ig2/ig31.432；ig3/ig41.346； ig4/ig51.355；且且 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 2max nn 38 各挡对应的各挡对应的发动机工作发动机工作 转速范围转速范围都相同，且都在都相同，且都在 发动机最大功率附近。发动机最大功率附近。 不同传动比分配方式的对比分析不同传动比分配方式的对比分析 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 39 不同传动比分配方式的对比分析不同传动比分配方式的对比分析 高挡对应的发动高挡对应的发动 机转速范围大。机转速范围大。 高挡对应的发动高挡对应的发动 机转速范围小。机转速范围小。 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

18、40 gn 1 -gn g3 g2 g2 g1 i i i i i i 由于高挡的利用率远大于低挡，实际各挡传动比常按由于高挡的利用率远大于低挡，实际各挡传动比常按 下式分布下式分布 ca7220 5挡变速器传动比挡变速器传动比 69. 1 125. 2 6 . 3 g2 g1 i i 46. 1 1.458 2.125 g3 g2 i i 36. 1 1.070 1.458 g4 g3 i i 1.25 0.857 1.070 g5 g4 i i 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 奔驰奔驰e200 5挡变速器传动比挡变速器传动比 63. 1 2.42 3.95 g2 g1 i i 62.

19、 1 1.49 2.42 g3 g2 i i 49. 1 1.00 1.49 g4 g3 i i 1.20 0.83 1.00 g5 g4 i i 41 车型车型ig1/ig2ig2/ig3ig3/ig4ig4/ig5ig6/ig5 奥迪奥迪3.01.7191.4291.3571.3681.395 现代现代xg1.7701.4631.3921.159 马自达马自达61.7881.5051.2861.278 奥迪奥迪tt1.8201.571.3431.276 一些常见车型传动比的比值一些常见车型传动比的比值 42 g4 g3 g3 g2 g2 g1 i i i i i i 图中 第四节 传动系挡

20、数与各挡传动比的选择 43 可参考此可参考此 图确定轿车最图确定轿车最 高挡传动比高挡传动比 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 44 可参考此图可参考此图 确定变速器中间确定变速器中间 各挡传动比各挡传动比 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 45 一具有一具有5挡的主变速器，各挡间的公比为挡的主变速器，各挡间的公比为q 2，其，其 传动比序列为传动比序列为1、q 2、 q 4、 q 6、 q 8。若结合一后置。若结合一后置 两挡副变速器，其传动比为两挡副变速器，其传动比为1、 q，便可构成一具有，便可构成一具有10 挡位的变速器，各挡间的公比为挡位的变速器，各挡间的公比为q，其传动比序

21、列为，其传动比序列为1、 q、q 2、 q 3、 q 4、 q 5、 q 6、 q 7、 q 8、 q 9。 这是按等比级数分配传动比的优点之一。这是按等比级数分配传动比的优点之一。 便于主变速器与副变速器的结合便于主变速器与副变速器的结合 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 46 下一节下一节 本节内容结束本节内容结束 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 47 本节主要研究不同功率的发动机与不同的变速器、不同本节主要研究不同功率的发动机与不同的变速器、不同 的主减速器相匹配时，对汽车动力性和燃油经济性的影响。的主减速器相匹配时，对汽车动力性和燃油经济性的影响。 第五节 利用燃油经济性加速

22、时间曲线确 定动力装置参数 第三章第三章 汽车动力装置参数的选择汽车动力装置参数的选择 返回目录返回目录 48 c曲线曲线：燃油经济性加：燃油经济性加 速时间曲线。速时间曲线。 前提：前提： 和和 已经确定。已经确定。 一、i0的确定 i0不同，将直接影响不同，将直接影响 到汽车的动力性和燃油到汽车的动力性和燃油 经济性。经济性。 c曲线上的各点是如何计算得到的？曲线上的各点是如何计算得到的？ 思考思考 第五节 利用燃油经济性加速时间曲线确定动力装置参数 g i e p 49 用用不同的变速器和不不同的变速器和不 同的主减速器相匹配，分同的主减速器相匹配，分 析对汽车动力性和燃油经析对汽车动力性和燃油经 济性的影响。济性的影响。 二、 和i0的确定 前提：发动机已经选定。前提：发动机已经选定。 第五节 利用燃油经济性加速时间曲线确定动力装置参数 g i 50 用用不同的变速器和不不同的变速器和不 同的主减速器相匹配，分同的主减速器相匹配，分 析对汽车动力性和燃油经析对汽车动力性和燃油经 济性的影响。济性的影响。 前提：发动机已经选定。前提：发动机已经选定。 第五节 利用燃油经