汽车动力装置参数选定汽车理论.ppt

第三章 汽车动力装置参数的选定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  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，确定汽车动力装置参数确定汽车动力装置参数返回目录返回目录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3.1 发动机功率的选择发动机功率应大体等于，并不小于最高车发动机功率应大体等于，并不小于最高车速的行驶阻力功率之和速的行驶阻力功率之和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，单位：比功率：单位汽车总质量具有的发动机功率，单位：kW/t总质量差距大，利用统计数据粗略估计总质量差距大，利用统计数据粗略估计)3.1 发动机功率的选择1.货车的比功率分析  各类货车的各类货车的 f、、ηT、、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，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，但大于单位质量货车的比功率随总质量增大而减小，但大于单位质量应克服的滚动阻力功率。

应克服的滚动阻力功率3.1 发动机功率的选择3.1 发动机功率的选择左图为东风、跃进货车比功率左图为东风、跃进货车比功率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一般货车的比功率约为一般货车的比功率约为10kW/t2~3t的轻型货车的比功率很大的轻型货车的比功率很大3.1 发动机功率的选择大大/小小?为什么为什么3.1 发动机功率的选择货车可以根据总质量货车可以根据总质量与同类车辆比功率的统与同类车辆比功率的统计数据，初步选择发动计数据，初步选择发动机功率不少国家对车辆应有不少国家对车辆应有的最小比功率作出规定，的最小比功率作出规定，以保证路上行驶车辆的以保证路上行驶车辆的动力性不低于一定水平，动力性不低于一定水平，防止某些性能差的车辆防止某些性能差的车辆阻碍车流阻碍车流3.1 发动机功率的选择  轿车的车速高，最高车速变化轿车的车速高，最高车速变化范围大范围大(125~400km/h)  比功率主要与比功率主要与 有关  比功率还与比功率还与CDA/ mηT有关2.轿车的比功率3.1 发动机功率的选择右图解释见右图解释见P76页页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 1.892152560198A6 1.8T110152572206A6 2.4121156078214A6 2.81401560902263.1 发动机功率的选择利用图表中的数值点形成的区域，个可以根据设计轿车的总质量、利用图表中的数值点形成的区域，个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。

预期的最高车速，大体确定发动机的功率Audi A6 轿车的比功率轿车的比功率3.1 发动机功率的选择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Audi A6 1.892152060198Bora 1.892135068202Audi A6 1.8T110152072206Bora 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））3.1 发动机功率的选择下一节第一节 发动机功率的选择本节内容结束3.1 发动机功率的选择1.最小传动比与动力性和燃油经济性的关系三轴式直接档变速器三轴式直接档变速器 = 1二轴式变速器和超速档三轴变速二轴式变速器和超速档三轴变速器确定器确定 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？3.2 最小传动比的选择当当 时，汽时，汽车的最高车速最高。

车的最高车速最高1）最高车速(ig=1,不同i0)i03> i02> i01uamax1< uP1uamax2= uP2uamax3> uP3uamax2> uamax3> uamax1 —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3.2 最小传动比的选择2）后备功率后备功率后备功率3.2 最小传动比的选择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，动力性差，燃油经济性好；差，燃油经济性好； =1，动力性和，动力性和燃油经济性都比较好；燃油经济性都比较好； >1，动力性，动力性好，燃油经济性差好，燃油经济性差2）后备功率3.2 最小传动比的选择轿车所占比例轿车所占比例0.5～～0.73％％0.7～～0.917.5％％0.9～～1.1074％％1.10～～1.395.5％％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3.2 最小传动比的选择未来发展趋势？未来发展趋势？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、噪声和驾驶性能是指加速性、动力装置的转矩响应、噪声和振动。

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  最小传动比过小，汽车在重负荷下工作，加速性不好，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，发动机高速运转的最小传动比过大，燃油经济性差，发动机高速运转的噪声大3.2 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3.2 最小传动比的选择下一节下一节第二节 最小传动比的选择本节内容结束3.2 最小传动比的选择第三节最大传动比的选择返回目录返回目录3.3 最大传动比的选择 满足汽车的满足汽车的最大爬坡度最大爬坡度αmax；；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 。

3.3 最大传动比的选择当汽车低速爬坡时当汽车低速爬坡时(忽略空气阻力忽略空气阻力)FW= 0， = 0一、保证最大爬坡度3.3 最大传动比的选择货车货车30%，角度为，角度为16.7°  已知参数：已知参数：G ＝＝26950N；；f ＝＝0.02；； ；； r ＝＝367.15mm；； ＝＝310 ；；i0＝＝3.70；；副变速器传动比副变速器传动比 ＝＝2.64；；ηT＝＝0.90  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求得求得 ig1＝＝2.6193.3 最大传动比的选择三、满足附着条件或或二、满足最低稳定车速uamin的要求3.3 最大传动比的选择为了能够在松为了能够在松软路面上行驶软路面上行驶轿车最大爬坡度应大于轿车最大爬坡度应大于30%，可根据加速能力，可根据加速能力进行换算，并根据同级进行换算，并根据同级别轿车进行选择别轿车进行选择下一节下一节第三节 最大传动比的选择本节内容结束3.3 最大传动比的选择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3.4 传动系档数与各档传动比的选择 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，路面条件复重型货车和越野汽车使用中，载质量变化大，路面条件复杂，杂， 大，挡数较多大，挡数较多 档与档之间的传动比值不应大于档与档之间的传动比值不应大于1.7~1.8，防止换挡困难防止换挡困难挡位数多，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：挡位数多，增加了发动机发挥最大功率动力性：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：挡位数多，增加了发动机在低燃油燃油经济性：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，降低了油耗消耗率转速区工作的可能性，降低了油耗3.4 传动系档数与各档传动比的选择1.各挡传动比的分配最大最小传动比确定后，变速器各挡传动比基本按等比级数最大最小传动比确定后，变速器各挡传动比基本按等比级数分配，即分配，即设设5挡变速器的挡变速器的ig5=1一、各挡传动比的确定3.4 传动系档数与各档传动比的选择 1）发动机工作范围都相同，加速时便于操纵；）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3.4 传动系档数与各档传动比的选择 与与n的关系的关系Ⅰ挡挡n=n2时的车速为时的车速为Ⅱ挡挡n=n1时的车速为时的车速为3.4 传动系档数与各档传动比的选择由于由于同理，应有同理，应有所以所以3.4 传动系档数与各档传动比的选择•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3.4 传动系档数与各档传动比的选择Ø换挡过程中，发动机总在同一换挡过程中，发动机总在同一转速范围内转速范围内n1~n2内工作内工作，起步，起步加速工作比较方便；加速工作比较方便；Ø充分利用发动机提供的功率充分利用发动机提供的功率，，提高车辆的动力性提高车辆的动力性ig1/ig2＝1.85；ig2/ig3＝1.432；ig3/ig4＝1.346； ig4/ig5＝1.355；且且 3.4 传动系档数与各档传动比的选择各挡对应的各挡对应的发动机工作转速范围发动机工作转速范围都相同，且都相同，且都在发动机最大功率附近。

都在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3.4 传动系档数与各档传动比的选择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3.4 传动系档数与各档传动比的选择 由于高挡的利用率远大于低挡，实际各挡传动比常按下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式分布CA7220 5挡变速器传动比挡变速器传动比奔驰奔驰E200 5挡变速器传动比挡变速器传动比3.4 传动系档数与各档传动比的选择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3.4 传动系档数与各档传动比的选择3.4 传动系档数与各档传动比的选择  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3.4 传动系档数与各档传动比的选择  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3.4 传动系档数与各档传动比的选择 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，其传，其传动比序列为动比序列为1、、q 2、、 q 4、、 q 6、、 q 8。

若结合一后置两若结合一后置两挡副变速器，其传动比为挡副变速器，其传动比为1、、 q，便可构成一具有，便可构成一具有10挡挡位的变速器，各挡间的公比为位的变速器，各挡间的公比为q，其传动比序列为，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3.4 传动系档数与各档传动比的选择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3.4 传动系档数与各档传动比的选择  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－加速时间曲线确定动力装置参数返回目录返回目录3.5 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数C曲线：燃油经济性曲线：燃油经济性-加速加速时间曲线时间曲线 前提：前提： 和和 已经确定。

已经确定一、i0的确定 i0不同，将直接影响到汽不同，将直接影响到汽车的动力性和燃油经济性车的动力性和燃油经济性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3.5 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数P27,50  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二、 和i0的确定 前提：发动机已经选定前提：发动机已经选定3.5 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数3.5 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数不同的五档客车不同的五档客车哪一种变速器的何哪一种变速器的何种变速比的情况下种变速比的情况下经济性和动力性最经济性和动力性最佳？佳？思考思考3.5 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数不同变速器的货车不同变速器的货车哪一种变速器的燃哪一种变速器的燃油经济性最佳？油经济性最佳？在传动比为在传动比为5.897的的情况下，动力性和情况下，动力性和经济性如何？经济性如何？思考思考  将不同的发动将不同的发动机、不同的变速器机、不同的变速器和不同的主减速器和不同的主减速器匹配在一起，综合匹配在一起，综合分析对汽车动力性分析对汽车动力性和燃油经济性的影和燃油经济性的影响。

响三、 和i0的确定13.5s3.5 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数三、 和i0的确定  将不同的发动机、将不同的发动机、不同的变速器和不同不同的变速器和不同的主减速器匹配在一的主减速器匹配在一起，综合分析对汽车起，综合分析对汽车燃油经济性的影响燃油经济性的影响3.5 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数三、 和i0的确定  将不同的发动机、将不同的发动机、不同的变速器和不同不同的变速器和不同的主减速器匹配在一的主减速器匹配在一起，综合分析对汽车起，综合分析对汽车燃油经济性的影响燃油经济性的影响3.5 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数3.5 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数动力装置参数实例动力装置参数实例Ø一档克服一档克服30%坡度；坡度；Ø四档在四档在55mile/h与与60mile/h克服克服3%的坡的坡度；度；Ø驾驶性能要求的最小驾驶性能要求的最小传动比下一章本章内容结束第五节 利用燃油经济性－加速时间曲线确定动力装置参数3.5 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数总结第一节：发动机功率的选择：发动机功率如何计算，和哪几个因素有关？发动机功率如何计算，和哪几个因素有关？比功率的概念？比功率的概念？货车比功率的分析及关键影响因素？货车比功率的分析及关键影响因素？轿车比功率的分析及关键影响因素？轿车比功率的分析及关键影响因素？第二节：最小传动比的计算：总传动比的计算方法？总传动比的计算方法？如何根据功率平衡图分析最小传动比？如何根据功率平衡图分析最小传动比？最小传动比对最高车速的影响？最小传动比对最高车速的影响？最小传动比对发动机后备功率和燃油经济性的影响？最小传动比对发动机后备功率和燃油经济性的影响？最小传动比与驾驶性能的关系。

最小传动比与驾驶性能的关系第三节：最大传动比的选择：最大传动比的选择应该考虑哪几方面的要求？最大传动比的选择应该考虑哪几方面的要求？。