汽车理论课件 第三章 汽车动力装置参数的选择
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汽车理论 课件之第3章 汽车动力装置参数的选定
型式与速比。 型式与速比。
对动力传动系 进行优化（ 进行优化（折 ），以满足 衷），以满足 汽车对动力性 和燃料经济性 以及汽车驾驶 性的要求。 性的要求。
3
1 根据最大车速 amax选择Pe 根据最大车速u 选择
gf CDA 3 1 m P= ( uam + uam ) e ax ax ηT 3600 76140
r 通 取 ＝ .5 ~ 0.6 常 ϕ 0
12
Fm = t ax
T m ig1i0η tq ax T
≤F ϕ
驱 力t 动 F
im ax
−1 F −(Ff + F ) t w ] =tgsin [ m g
Fϕ
பைடு நூலகம்F2 t
F3 t F4 t
Ff + F w
Ff
13
要求外， 取ig1除了应满足α要求外，还要考 虑道路的附着条件。 虑道路的附着条件。 对于越野汽车还要考虑最低稳定 车速： 车速
ig2 igk−1 ＝ ＝ ＝ ＝ ,即 ........ q ig2 ig3 igk ig1 = qig2,ig2 = qig3,...,ign−i = qign
17
若 = 5,且g5 =1,则 n i
ig4 = q,ig3 = q ,ig2 = q ,ig1 = q
2 3 4
⇒q = 4 ig1 ig4 = ig1 ,ig3 = ig1 ,ig2 = ig1 ,L
nminr r it max =0.377 uamin
轿 由 有 高 动 性 其 大 车 于 较 的 力 ， 最 传 比 根 加 能 确 的 动 是 据 速 力 定 。
14
档位数多， 档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近功 率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力， 率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力，同时 也增加了发动机在低燃油消耗率工作的机会，档 也增加了发动机在低燃油消耗率工作的机会， 位数增加对动力性和燃油经济性均有利。 位数增加对动力性和燃油经济性均有利。 档位数还影响邻档间传动比的比值。 档位数还影响邻档间传动比的比值。比值过大 会造成换档困难。通常其比值要小于1.7~1.8。最 会造成换档困难。通常其比值要小于 。 大与最小传动比值越大，档位数应越大。 大与最小传动比值越大，档位数应越大。 轿车行驶车速高，比功率大， 轿车行驶车速高，比功率大，最高档后备功率 也大，最大与最小传动比的比值小。 也大，最大与最小传动比的比值小。过去一般为 三个档，现在一般为五个前进档。 三个档，现在一般为五个前进档。
对动力传动系 进行优化（ 进行优化（折 ），以满足 衷），以满足 汽车对动力性 和燃料经济性 以及汽车驾驶 性的要求。 性的要求。
3
1 根据最大车速 amax选择Pe 根据最大车速u 选择
gf CDA 3 1 m P= ( uam + uam ) e ax ax ηT 3600 76140
r 通 取 ＝ .5 ~ 0.6 常 ϕ 0
12
Fm = t ax
T m ig1i0η tq ax T
≤F ϕ
驱 力t 动 F
im ax
−1 F −(Ff + F ) t w ] =tgsin [ m g
Fϕ
பைடு நூலகம்F2 t
F3 t F4 t
Ff + F w
Ff
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要求外， 取ig1除了应满足α要求外，还要考 虑道路的附着条件。 虑道路的附着条件。 对于越野汽车还要考虑最低稳定 车速： 车速
ig2 igk−1 ＝ ＝ ＝ ＝ ,即 ........ q ig2 ig3 igk ig1 = qig2,ig2 = qig3,...,ign−i = qign
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若 = 5,且g5 =1,则 n i
ig4 = q,ig3 = q ,ig2 = q ,ig1 = q
2 3 4
⇒q = 4 ig1 ig4 = ig1 ,ig3 = ig1 ,ig2 = ig1 ,L
nminr r it max =0.377 uamin
轿 由 有 高 动 性 其 大 车 于 较 的 力 ， 最 传 比 根 加 能 确 的 动 是 据 速 力 定 。
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档位数多， 档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近功 率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力， 率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力，同时 也增加了发动机在低燃油消耗率工作的机会，档 也增加了发动机在低燃油消耗率工作的机会， 位数增加对动力性和燃油经济性均有利。 位数增加对动力性和燃油经济性均有利。 档位数还影响邻档间传动比的比值。 档位数还影响邻档间传动比的比值。比值过大 会造成换档困难。通常其比值要小于1.7~1.8。最 会造成换档困难。通常其比值要小于 。 大与最小传动比值越大，档位数应越大。 大与最小传动比值越大，档位数应越大。 轿车行驶车速高，比功率大， 轿车行驶车速高，比功率大，最高档后备功率 也大，最大与最小传动比的比值小。 也大，最大与最小传动比的比值小。过去一般为 三个档，现在一般为五个前进档。 三个档，现在一般为五个前进档。
汽车理论_动力装置参数(精)
§3-5 动力装置参数的优化选择
二、 变 速 器 与 主 减 速 器 传 动 比 的 确 定
§3-5 动力装置参数的优化选择
三、发动机、变速器与主减速器传动比的定§3-5 动力装置参数的优化选择
三、发动机、变速器与主减速器传动比的确定
ig1
ig 2
ig 2 ig 3
ig 3
ig 4
ig 4 ig 5
§3-4 传动系挡数与各挡传动比的选择
二、各挡传动比的选择 如CA7220型汽车5挡变速器相邻两挡的传动比比值 为：
ig1 ig 2 ig 3 ig 4
3.6 1.69 2.125 1.458 1.36 1.070
一般货车的 最大爬坡度为 30%，即 α≈16.7°
r G( f cos max G sin max )r ig1 Ttq maxi0T
§3-3 最大传动比的选择
二、用求出的Ⅰ挡传动比验算附着条件 求附着力时，可取附着系数为0.5～0.6
Ft max
Ttq maxig1i0T r
§3-2 最小传动比的选择
汽车大多数时间是以最高挡行驶的，即用最小传动 比的挡位行驶的，因此最小传动比的选定是很重要的。
it ig i0ic
最小传动比的选择 实际上是选择主减速器 的传动比i0。 过去选择i0常常使
ua max u p
现在为了提高汽车的 燃油经济性，常选择i0 适当小一些。
§3-4 传动系挡数与各挡传动比的选择
轻型货车和中型货车比功率小，所以一般采用五 挡变速器。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6～20挡的变速器。越野汽车 传动系的挡位数较同吨位的普通车辆多一倍左右。
汽车理论_动力装置参数
ig 2 ig 3 ig 4 ig 5
2.125 = = 1.46 1.458 1.070 = = 1.25 0.857
§3-5 动力装置参数的优化选择
指导思想： 以循环工况油耗Q（ 指导思想 ： 以循环工况油耗 （ L/100km） 代表燃 ） 油经济性，以原地起步加速时间代表动力性， 油经济性，以原地起步加速时间代表动力性，作出不同 参数匹配下的燃油经济性—加速时间曲线 加速时间曲线， 参数匹配下的燃油经济性 加速时间曲线，并根据此曲 线确定动力装置参数。 线确定动力装置参数。 一、主减速器传动比 的确定 燃油经济性—加速时 燃油经济性 加速时 间曲线也称为C曲线。 间曲线也称为C曲线。 适当减小i0可以提高 燃油经济性， 燃油经济性，但不能过 小，过小燃油经济性反 而下降。 而下降。
ig1
ig 2
≥
ig 2 ig 3
≥
ig 3
ig 4
≥
ig 4 ig 5
§3-4 传动系挡数与各挡传动比的选择
二、各挡传动比的选择 型汽车5挡变速器相邻两挡的传动比比值 如 CA7220型汽车 挡变速器相邻两挡的传动比比值 型汽车 为：
ig1 ig 2 ig 3 ig 4
3.6 = = 1.69 2.125 1.458 = = 1.36 1.070
Pe ≥ 1 ( Gf C A 3 u a max + D ua max ) 3600 76140
ηT
§3-1 发动机功率的选择
二、类比法 比功率为发动机最大净功率（ 比功率为发动机最大净功率（或 0.9 倍的发动机额定 倍的发动机标定功率） 功率或 0.9 倍的发动机标定功率）与机动车最大允许总 质量之比。 质量之比。
§3-4 传动系挡数与各挡传动比的选择
03汽车动力装置参数的选择
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、传动系的传动比。
1.发动机功率的选择（1）由u amax确定发动机功率当u a=u amax时，F i=0，F j=0，此时所需的发动机功率P e=1/ηT·[(Gf/3600)u amax+(C D A/76140)u3amax]（2）根据比功率。
比功率概念：单位汽车总质量所具有的发动机功率。
单位kW/t。
计算：汽车比功率=1000P e/m=(fg/3.6ηT)u amax+(C D A/76.14mηT)u3amax2.最小传动比的选择1）最小传动比与动力性和燃油经济性的关系（1）最高车速。
当u amax=u P时，汽车的最高车速最高。
u amax——汽车的最高车速u P——发动机最大功率对应的车速（2）后备功率u amax/u P＜1，动力性差，燃油经济性好。
u amax/u P=1，动力性和燃油经济性都比较好。
u amax/u P＞1，动力性好，燃油经济性差。
2）最小传动比与与驾驶性能驾驶性能是指加速性、动力装置的转矩响应、噪声和振动。
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。
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。
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.最大传动比的选择传动系最大传动比主要用于的工况：①满足汽车的最大爬坡度a max。
②满足汽车的最低稳定车速u amin。
③满足汽车加速时间的要求。
④满足汽车的附着条件F Xmax＜=Fφ。
1）保证最大爬坡度i maxi g1≥G(fcosαmax+sinαmax)r/T tqmax i0ηT2）满足最低稳定车速u amin的要求i tmax=0.377·n min r/u amin3）满足附着条件F Xmax＜=Fφ或Cφ1(Cφ2)＜=φ4.传动系挡数与各挡传动比的选择A.挡位数多，对汽车动力性和燃油经济性都有利。
第三章 汽车动力装置参数的选定
rn 由 ua1 0.377 2 ig1i0
n2 ig1 rn1 得 = ua 2 0.377 n1 ig 2 ig 2i0
第三章 汽车动力装置参数的选定 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择
换挡过程分析
换挡 开始 发动机加速到n2 ua P 换上Ⅲ挡 车速 不变 发动机降速为n1’ ua
以三挡变速器为例，讨论不同的传动比分配对发动机功率利用的影响
三种传动比分配
A ig1
方式A
设：i1=4;i2=2;i3=1
ig 2
ig 2 B ig1 ig 2 C ig1 ig 2 ig 3 ig 2 ig 3 ig 2 ig 3
Ⅱ、Ⅲ 挡对应的工作转速范围相同，发动机功率范围如区域阴影区所示。
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
I,II,III总的使 用率10％～ 15％
ig1 ig2
ig2 ig3
ign -1 ign
第三章 汽车动力装置参数的选定 第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择
一些常见车型传动比的比值 CA7220 5挡变速器传动比
3.6 1.69 ig2 2.125
主变速器 与副变速器结合 组成多挡位
5挡的主变速器， 挡间公比为q 2， 其传动比序列为1、 q 2、q 4、q 6、 q 8
后置两挡副变 速器，其传动 比为1、 q
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1、q、 q 2、q 3、q 4、 q 5、 q 6、q 7、q 8、 q 9
差，燃油经济性好； uamax / u P =1，动力性和 燃油经济性都比较好； uamax / u P >1，动力性 好，燃油经济性差。
第3章 汽车动力装置参数的选定
低速爬坡 汽车的 最大驱动力
Ft max Ff Fi max
Ttq max ig1i0T r Gf cos max G sin max
G( f cos max sin max ) ig1 Ttq max i0T
第三节 最大传动比的选择
松软的路面
土壤容易 受冲击破坏
汽车的 比功率
1000 Pe 1 gfua max CD A 3 ( ua max ) KW/t m T 3.6 76.14m
约占发动机 功率的2/5
第二节 最小传动比的选择
传动系
第二节 最小传动比的选择
第二节 最小传动比的选择
最高挡行驶
最小传动比 主减速器 传动比
it ig i0ic
车速不变
rn1 ua 2 0.377 ua1 ig 2i0
rn2 ua1 0.377 ig1i0
n1 n2 ig 2 ig1
n2 ig1 n1 ig 2
第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择
n1 II挡 发动机转速到n2 换挡开始
离合器 平顺接触
车速不变
rn2 ua 2 0.377 ig 2i0
ig 2 ig 3 ig 2 ig 3
ig1 ig 2 ig1 ig 2
不同的传动比分配的特点
第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择
不同传动比分配规律的发动机工作范围
0.377rnm/i2i0 0.377rn1/i3i0 0.377rnm/i1i0 0.377rn1/i2i0
0.377rnm/i3i0
变速器与主减速器传动比的确定
合适的变速器
C曲线 合适的主减速器
第五节 利用燃油经济性－加速时间曲线确定动力装置参数
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当 ua uamax 时，Fi 0, Fj 0 ；
此时所需的发动机功率
Pe
1
T
Gf 3600
ua
max
CD A 76140
u3 a max
即，确定整车参数和预期的最高车速uamax后，可选 定发动机功率约等于（但不能小于）上述Pe计算值。
当最高车速达到uamax时，必然需要Pe；但发动机最大功率刚好为Pe的
动比较小时（如i01），最大
功率发挥不出来。
发动机最大功率比最高车速 对应的功率要大。 也就是说，如果发动机功率 刚好等于最高车速所要求的 功率，那么这个“最高车速” 是无法实现的。
汽车理论 吉林大学远程教育学院
24
第一节 发动机功率的选择
一、由uamax确定发动机功率
当 ua uamax 时，Fi 0, Fj 0 ；
6
第一节 发动机功率的选择
1.货车的比功率分析
➢各类货车的 f、ηT、CD、uamax 变化不大，用于克服Ff
的功率变化不大；
➢各类货车 A 有一定变化，但m 变化更大，A/m随质
量增大而减小；
➢也就是说，公式中第一项（克服滚动阻力）基本不 变，第二项（克服空气阻力）随总质量增加而下降；
➢因此，货车的比功率随总质量增大而减小。
思考
汽车传动系由哪些传动部件组成？传 动系总传动比 it 如何确定？
it i0igic ic —副变速器传动比。 三轴式变速器 igmin = 1
itmin i0 itmin的确定→ i0的确定
20
第二节 最小传动比的选择
1）最高车速
uamax1< uP1 uamax2= uP2 uamax3> uP3 uamax2> uamax3> uamax1
主
要 包
操纵稳定性
括
平顺性
通过性
汽车动力装置 参数的确定
汽车设计追求 的是最高性价比
3
第三章 汽车动力装置参数的选择
第一节 发动机功率的选择
这里指的是发动机最大功率（即额定功率）。 选取的原则有两个：
1.根据预期的最高车速。 2.根据比功率。
返回目录 4
第一节 发动机功率的选择
一、由uamax确定发动机功率
2）后备功率
i01的后备功率最小； i03的后备功率最大； i01的燃油经济性最好； i03的燃油经济性最差。
uamax / u P < 1，动力性
差，燃油经济性好；
uamax / u P =1，动力性和
燃油经济性都比较好；
uamax / u P >1，动力性
好，燃油经济性差。
23
另外，从图中可以看出，传
14
第一节 发动机功率的选择
Audi A6与Bora 比功率的比较 （两车轴距相差337mm，质量相差170kg）
车型
Audi A6 1.8 Bora 1.8 Audi A6 1.8T Bora 1.8T
功率 /kW 92 92 110 110
整备质量 /kg 1520 1350 1520 1350
根据设计轿车的总质量、预期的最高车 速，利用现有同档次轿车的比功率数据， 可大体确定发动机的功率。
16
第一节 发动机功率的选择 本节内容结束 下一节
17
汽车理论
第十三讲
主讲教师：XXX
学时：48
第三章 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 19
第二节 最小传动比的选择
1.最小传动比与动力性和燃油经济性的关系
➢轿车的车速高，不同档次轿
车的最高车速变化范围大。
➢比功率主要与
ua
有关。
max
➢比功率还与CDA/ mηT有关
（因为不同轿车，总质量和车身
几何参数差别也较大）。
比功率
fg 3.6ηT
ua max
CD A 76.14mηT
u3 a max
Байду номын сангаас
12
第一节 发动机功率的选择
Audi A6 轿车的比功率
车型
A6 1.8 A6 1.8T A6 2.4 A6 2.8
功率 /kW 92 110 121 140
整备质量 /kg 1525 1525 1560 1560
比功率 /(kW t1 )
60 72 78 90
最高车速 /(km h1)
198 206 214 226
13
第一节 发动机功率的选择
Audi A6 轿车的比功率
话，未必能在最高车速下发挥出来，就是说不一定能达到uamax。
5
第一节 发动机功率的选择
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：kW/t。
汽车比功率 1000Pe m
fg 3.6ηT
ua max
CD A 76.14mηT
u3 a max
进行汽车设计和部件选型时，可以根据类型、整车 参数和使用环境较近似的成熟车型，参照其比功率 数值，选取发动机功率。
汽车理论
第十二讲
主讲教师：XXX
学时：48
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 动比。
➢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。
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汽车理论研究的主要内容
汽车理论主要研究汽车的各项性能。
动力性
汽
车
燃油经济性
的
性 能
制动性
比功率 /(kW t1 )
60 68 72 81
最高车速 /(km h1)
198 202 206 221
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。
15
比功率总结： 不同车型，用于对比的参数略有不同。 货车可以根据总质量与同类车辆比功率 的统计数据，初步选择发动机功率。
此时所需的发动机功率
Pe
1
T
Gf 3600
ua
max
CD A 76140
u3 a max
即，确定整车参数和预期的最高车速uamax后，可选 定发动机功率约等于（但不能小于）上述Pe计算值。
当 uamax u P时，汽车的
最高车速最高。
此时最小传动比i0比较适中。
u P —发动机最大功率对应的车速； uamax—汽车的最高车速。
21
第二节 最小传动比的选择
2）后备功率
后备功率
已有结论：在相同 的车速下，传动系 的传动比越大，后 备功率越大、负荷 率越低。
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第二节 最小传动比的选择
比功率
fg 3.6ηT
ua max
CD A 76.14mηT
u3 a max
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
第一节 发动机功率的选择
10
第一节 发动机功率的选择
货车可以根据 总质量与同类车 辆比功率的统计 数据，初步选择 发动机功率。
11
第一节 发动机功率的选择
2.轿车的比功率