坦克动力性计算与分析

坦克动力性计算与分析

姓名：刘XX

班级：0313XXXX

学号：******XXXX

指导老师：胡XX

学院：机械与车辆学院

2016年5月2日星期一

已知

一、已知条件：

1.发动机外特性

表1 发动机的外特性数据

排气装置的功率损失在合理的范围内自己选取。

2.传动简图：齿轮啮合次数4-6次。（自己选取）。

3.各挡传动比：前传动比：i q=0.68；

变速箱传动比：i b1=8.353 i b2=4.583 i b3=3.213 i b4=2.245

i b5=1.595 i b6=1；

侧传动传动比：i c=5.387。

4.车重：战斗全重时质量M=50吨。

5.履带中心距：B=2.79m 主动轮半径：r z=0.318m。

6.主离合器的储备系数为β=2.0。

7.坦克高（地面至炮塔顶）：2.19m 空气阻力系数：C D=0.5。

8.各挡

9.二挡最大扭矩

点的转速，并假设起步挡离合器分离时的质量增加系数为1.2。

不考虑其他挡位的加速第一阶段。

10.液力变矩器

二、作业要求

1、根据已知条件绘制发动机的外特性曲线。

2、根据已知条件做出该坦克纯机械挡动力特性曲线。

3、绘制该坦克的1/a-v曲线，并根据在良好路面上0~32km的加速时间对其加速性做出评价。

4、将该坦克传动方案改为液力传动方案并完成液力传动动力特性曲线。

5、将该坦克传动方案改为机电复合传动方案并完成机电复合传动动力特性曲线。电机的参数自行选择，电机安装方案自行选择，电机功率200kW。

计算过程

发动机外特性曲线

根据已知选取的发动机外特性的工作点，可以做出发动机的外特新曲线。如下图所示（matlab 作图，程序见附件1、2）

其中图一为未拟合的图线，图二为经过圆滑拟合的曲线

图一未拟合的发动机外特性曲线

图二拟合过的发动机外特性曲线评价发动机

1.由外特性曲线可以得到，T fmax=4754Nm, T fp=3882Nm,适应性系数：

K=T fmax

T fp =4754

3882

=1.22,说明发动机的性能较高，有较大的转矩范围。

2.工作转速范围：

d g=n fp

n fT

=

2300

1400

=1.64

工作转速范围不大，但满足工作需求（d g=1.5~2）。

3.稳定转速范围：

d w=

n fp

n fmin

=

2300

600

=3.83

同样满足工作需求（d w=3~6）。

坦克纯机械挡动力特性曲线

1.车辆纯机械传动简图如图所示：

（图三传动简图）

2.各传动部分的传动比

1）前传动比：iq=0.68；

2）变速箱传动比：ib1=8.353 ib2=4.583 ib3=3.213 ib4=2.245 ib5=1.595 ib6=1；

3）侧传动传动比：ic=5.387。

啮合次数：n=1+3+1+1=6,啮合次数取6.

3.传动系统的功率损失及效率

1）动力装置

最大功率点时发动机风扇损失功率Ps=116 kW。最大功率点时P f=935kW,认为发动机始终工作在最大功率点，此时风扇的效率为：ηf=1−116

935

=0.876；

空气滤清器效率选为ηk=0.97；

排气装置的功率损失ηp=0.98。

综上，动力装置的传动效率ηd=ηfηkηp=0.876×0.97×0.98=0.833

2)传动装置的效率

传动装置的传动效率与齿轮的摩擦损失、轴承摩擦以及湿式离合器的带排损失有关，但我们将其总结为受齿轮啮合次数的影响。所以ηcℎ=ηyz n

其中，ηyz=0.97，n=6,所以ηcℎ=0.976=0.833

3）行动装置的效率

行动装置的功率损失包括履带的履带销与筒的摩擦、负重轮轮胎由于迟滞特性差生的损失、冲击损失以及轴承损失。我们认为传动装置的效率与车辆行驶速度相关，采用经验公式ηx= 0.95−0.0017·υ，坦克的行驶速度范围为0~70km/h,所以ηx=0.83~0.95，在此为简化计算，认为行动装置的效率为一定值ηx=0.90。

4.车速计算

υa=0.377n·r z i q i g i c

其中，r z=0.318m，n为发动机转速.所以车速与发动机转速。

（图4 车速与发动机转速的关系）5.计算牵引力

F j=3600P fη

v a

式中，P f根据表中的取值可以得出；η=ηdηcℎηx=0.833×0.833×0.90=0.6245计算牵引力的另一个公式

F j=T fiηr z

计算结果相同。

（图5 不同档位下的计算牵引力）

6.不同车速下的空气阻力

空气阻力包括压力阻力和摩擦阻力，其中压力阻力占主要。压力阻力包括：形状阻力（58%），干扰阻力（14%），内循环阻力（12%），和诱导阻力（7%）。计算公式：

R k=C D Av2

21.15

其中C D为空气阻力系数，取0.50；A为坦克迎风面积，计算A=Bh=2.79*2.19=6.11m2。v为车速，单位km/h。

7.计算动力因数

动力因数的计算公式为：

D=F j−R k Gg

G为坦克车重，取50t；g为重力加速度，取9.8。可以得到动力特性曲线如下图：