一种针对起步能力的整车匹配计算方法

针 对 整 车 起 步 能力 的计算 ， 要考 虑 的因 素很 多 ，
计 算较 复杂 ， 此 在 匹 配 计 算 中也 常 采 用 折 中 的办 因
面状况 、 驾驶员操作水平及离合器操作系统等不确定 因素 ， 以发动机起动扭矩 、 整车的总质量和总传 动等 可 量化 的关键 因素 为基 础 ， 出 了变速 器起 步 能力 指 提 数 的计算 方法 ， 如式 （ ） １：
８Ｓ １ Ｊ１ ８ ８ Ｓ１ ｇ Ｊ ｌ Ａ
１ ．０ １４ ９． ２ ３
７． ４ ９ ６０ ．９
５． ３ ６ ４． ６ ０
４． ６ ０ ３． ０ １
２． １ ８ ２． ０ ３
１ ９ ．６ １．０ ５
１３ ．９ １ ０ ．０
１０ ．０
Ｏ７ ．６ ２． ７ｌ ２ １ ．ｌ
的匹 配情 况 ¨２。 ． Ｊ
汽 车还未 完 全 处 于运 动 之 中 ， 有 相 关 的 力 都 不 稳 所 定； 另外 驾驶 员 的操 作 水 平 等 主 观 因 素也 不 可 量 化 ，
因此准确计算汽车起步能力是非常困难 的 Ｊ 。
２ 变速器起步能 力计算方法及 实例
笔者 在大 量整 车匹 配数据 的经验基 础 上 ， 除 路 排
更换 变 速 箱 ， 问题 得 以解 决 。 当然 ， 了得 到 同样 的 为 起 步能 力 ， 如果 选 用 了 头 档 速 比更 大 的变 速 箱 ， 据 根
式 （ ） 需 要 的 发 动 机 怠 速 扭 矩 可 更 小 ， 发 动 机 的 １， 对
要 求下 降 了 ， 如表 ３所 示 。
１ 概
述
器摩擦性能 ； ③司机操作技能 ； ④汽车轮胎滚动半径 ；
⑤汽车总质量即轴载荷分 布； ⑥发动机低速特性 ， 离 合器 接合 扭 矩 ； 总传 动 比 （ 变速 器 速 比 × 助 变 ⑦ 主 辅
速器 速 比× 驱动 桥速 比）。
由于汽 车起步 是汽 车 由静 止 到运 动 的初 始 过程 ，
表 ３ 不 同变速箱时发动机所 需的怠速扭矩 （ ｍ） Ｎ・
、＼
５００ ５０
７ ０ ０ ０ ０
器
９Ｓ ２ Ｊ２０
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｎ ａ ａｙ ｉ ｓｄ ｎ ｎ ａ ｔ ｍｏ ｉ ａ ｎ ｈ ｑ ａｉ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ．Ａｃ ｏｄ ｎ ｏ ｅ ｇｎ ｅｉ ｇ ｅ ｐ ｒ ｎ ｅ ｒ ｓ ｓ ｉｎ ｎ ｌ ｓｓｉ ｏ ｅ ｏ ｕ ｏ ｂｌ ｌｕ ｃ ｕ ｌ ｙ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｅ ｔ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｘ ｅ ｅ ｃ ，ｔａ ｍｉｓｏ ｉ ｎ
５． ７１
５ ７ ．３
４． ６ ４
４ ４ ．６
３． ８ ４
３４ ．８
２ ７１ ．
（ ）例 ２ 某 整 车厂 开 发 一种 新 型 自卸 车 ， 用 ２ ： 选 玉 柴发 动 机 Ｙ ６ ４ Ｎ一 ０ 其 起 始 扭 矩 为 ６０ ・ Ｃ Ｍ３０ ３ ， ７Ｎ ｍ Ｓ０ ｒｍｉ）后 桥 速 比为 ５２ ， 胎 的滚 动 半径 为 ／ ０ （／ ｎ ， ．６ 轮 ０ ５６ 设 计 的满载 总 质量 为 ３００ ｇ 由于 此 车型 ．４ ｍ， １０ ｋ 。
参 考文献 ：
［ ］ 余志生． １ 汽车理论［ ］ 北京 ： 工业 出版社 ， ０ ． Ｍ ． 机械 ２ ０ ０ ［ ］ 王望予． ２ 汽车设计 ［ ． ］ 北京 ： 机械工业出版社 ， ０ ． ２ ０ ０
过程 中， 很多用户发现存在难 以起步 的问题 ， 特别是
当存在超载现象时 ， 最后该整车厂接受了笔者的建议
整车匹配时主要考虑的参数有最高车速 、 整车加 速 性能 、 车起 步 能力 和爬坡 性 能。这些 参数 的选 择 整 都 与汽 车 变速 器有 着非 常密 切 的关 系 ， 多种 资料 中都 有介绍 ， 特别是 最 高车 速 ， 速性 能 ， 车 的爬坡 能力 加 整
的设计 计 算 ， 再 赘述 。汽 车 的起 步 能力是 指汽 车平 不 稳 地从 静 止到 运 动的 能力 ， 取决 于发 动机所 能提供 的 起 始扭 矩 大小 和 变化 情 况 ， 以及 与 车 桥 、 速器 速 比 变
了这 种 整 车优 化 设 计 匹 配 方 法 的 有 效性 。
关键 词 ： 变速 器； 起步能力 ； 优化设 计 中图分类号 ：Ｈ１ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ７ ４ １ （ ０ １ ０ － １７ ０ １０ － ４ ４ ２ １ ） ５ ０ １ － ２
Ａｎ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｎ ａ ｔ ｍ ｏ ｉ ｒ ｎ ｍ ｉｓｏ ａ ｎ ｈ ｑ ａ ｉ ａ ｃ ｉ ｇ ｌ ｏ ｉ ｈ ｏ ｕ ｏ ｂｌ ｔａ ｓ ｓ ｉｎ ｌｕ ｃ ｕ ｌ ｙ ｍ ｔｈｎ ｅ ｔ
ｌ ｕ ｃ ｕ ｌｔ ｄ ｘ ｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ａ ｎ ｈ ｑ ａｉ ｉ ｅ ｒ ｐ ｓ ｄ，ａ ｄ ｔｅ ｖ ｉ ｉ ｆｏ ｔ ｚｎ ｕ ｏ ｂ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｍａｃ ｉｇ ｉ ｆｕ ｄ ｕ ｉ ｇ ｓ ｃ ｔ ｏ ． ｙｎ ｓ ｎ ｈ ａ ｄｔ ｏ ｐｉ ｉ ｇａ ｔｍｏ ｉ ｔ ｎ ｍｉｓｏ ｔｈ ｎ ｓ ｏ ｎ ｓｎ ｕ ｈ ｍｅｈ ｄ ｌ ｙ ｍｉ ｅｒ Ｋｅ ｒ ｓ ｒ ｓ ｓ ｉｎ；ｏ ｔ ｚ ｄ ｄ ｓｇ ｙ ｗｏ ｄ ：ｔａ ｍｉ ｓ ｎ ｏ ｐ ｉ ｅ ｅ ｉｎ；ｌｕ ｃ ｕ ｌ ｙ ｍｉ ａ ｎ ｈ ｑ ａｉ ｔ
坚 持 选用 １Ｊ１０ Ａ， 应 的 ．值 仅 为 ２ ． 。在 使用 ２Ｓ８ Ｔ 对 ｓ ０４
当然 ， 也并非起步能力指数小于指标的重型商用 汽车在给定的条件下就不能起步 ， 而是若起步能力小 于此要求值 ， 汽车在起步时会 比较 困难 ， 且会对传动 系 产生不 良影 响 ， 从而缩 短 变速 器等 零部 件 的使 用 寿 命， 因此这一参数对汽车设计尤其是传动系设计及选 配具有指导意义。通过定量的计算 汽车起 步能力指 数和指标 ， 可以校核汽车动力传动零部件设计参数 的 合理性 ， 为主机厂选择合适的变速器提供参考 ， 使整 机 性 能参数 设计 更科 学 。
应用 与ｉ 式验
・
机 械 研 究 与应 用 ・
一
种 针 对 起 步 能 力 的 整 车 匹 配计 算 方 法
肖殿 东 ， 文军 ， 辉鹏 孙 邱
（ 西 法士 特 齿 轮 有 限 责任 公 司 。 西 西 安 陕 陕 ７０ １ ） １ １９
摘
要 ： 对影响汽车起 步能力的各种 因素进行 了分析 ， 出了变速器起 步能力指数 的计 算方法 ， 针 提 并结合 实例 ， 证 验
率为 Ｏ 。得到 Ｓ＝ ＋ ＋ ＋ ＝ ２ 并计算起步能力 ％ Ｉ６６ ０ ０ １， 指数 ， 结果 为 Ｓ＝１ ． ， ３ ５ 略高 于 Ｓ。如 果 此 车 在 真 正 ， 的运 行过 程 中 ， 能有 时候 会有 障碍 。因此 建议 整 车 可 厂将 变速 箱 更 换 为 ８Ｓ １ ， 起 步 １档 的速 比达 到 Ｊ １８ 其
Ｘ ａ ｉ － ｏｇ Ｓ ｎＷｅ －ｕ ， ｉ Ｈ ｉｐ ｎ ｉ Ｄａ ｄｎ ， ｕ ｎ ｊｎ Ｑｕ ｕ－ ｅ ｇ ｏ ｎ
（ ａ ｅｅｇＩｓｔ ｉ ｃｎｌ ｙ ２ ４０ ，ｈｎ ） Ｙ ｎｈｎ ｔｕ ｏ ｏ Ｔ ｈ ｏ ｇ ２ ０ ３ Ｃ ｉ ｎ ｉｔ ｎ ｆ ｅ ｏ ａ
根 据表 １ 可 以得 到整 车所 需 要 的起 步能 力 指 标 ，
ｓ， ，在做整车的动力匹配时， 要使整车能顺利起步 ， 必 须 满 足式 （ ） ３。
Ｓ Ｉ ≥Ｓ （） ３
收稿 日期 ：０ １ ０ － ６ ２ １－８ ２
作者 简介 ： 肖殿东（ ９ ２ ）男 ， 界首人 ， １８ 一 ， 安徽 工程师 ， 主要从事变速器设计方面 的工作 。
１ ．０ 计算 得 到 的 起 步 能 力 指 数 Ｉ １． 富 余 量 １４ ， ｓ为 ６ ６，
３ 实
例
更 大 。后来该 车 型非 常畅 销 ， 明其动 力总 成设 计 是 证
成功 的 。
（ ）例 １某 整 车厂 开发 一种 新 型牵 引车 ， 用 １ ． 选
表 ２ 部分变 速箱速比表
－
１ ７・ ｌ
应用与ｉ 式验
・
机 械 研 究 与应 用 ・
一
表 １ 起步能力指标参数表
整车的使用类型 权值 预期爬坡度 权值
汽柴油机 Ｃ ６ Ｅ —４ ３ 其起始扭 矩为 ６０ ・ ／ Ａ Ｄ ３ ２ Ｅ Ｕ， ０Ｎ ｍ
８ｏ ｒｒｎ ， ｏ （／ ｉ）后桥速 比为 ４８５轮 胎 的滚 动半 径 为 ０ ａ ．７ ， ． ５４ 设计 的满载 总质量 为 ３００ ｇ刚开 始 时 为 了达 ２ｍ， １０ ｋ ， 到更 高 的 最 高 车 速 ， 用 法 士 特 带 超 速 档 变 速 箱 选
１ｏ ．０ ２． Ｏ １ １６ ． ４ １６ ．４ １２ ．８ １２ ．８ １ｏ ．０ １０ ．０ ０． ８ ７
ｌ Ｊ１０ ２ Ｓ８ Ｔ
１ Ｊ １ ０ Ａ ２Ｓ ８ Ｔ
１ ．３ ５５
１ １ ２． ０
１ ．８ ２０
９ ４１ ．
９３ ．９
７． ３１
７ ３ ．３
越 高 ， 合器 寿命 越长 ； 离 车辆 在使 用 中 ， 要 的起 步 和 需
停车越多 ， 则需要 的起步能力 指数也越高 ； 越多 的非 公 路运 行 时间 ， 和越 多 的超 载 使 用 ， 需 要 的 起 步 能 则
力 指数 也越 高 。
的服务定位于矿区 ， 我们给它计 算起步能力指标 ， 发 现 Ｓ＞４ 建议选用 １Ｊ １０ ， Ｉ２ ， ２Ｓ８Ｔ 用此变速箱计算得到 Ｓ 值为 ２ ． ， ６２ 但是主机厂 由于最高车速等方面的考虑 ，
为 了在整 车 的设计 阶段 能方 便 校 核 车 辆 的起 步 能 力 ， 照 国外变 速器 的 匹配 经 验 ， 立 了起 步 能 力 参 建
指标 ｓ ， ，该指标用来 决定 车辆移动所必须具备 的最
小 起步 能力 。它包 含 ４个 部分 ， 权值 如表 １ 示 。 其 所 Ｓ 的计算 如公 式 ： ， Ｓ＝ ／ 实用工 况类 型 ＋ 期爬 坡度 ＋ 面状 况 ＋ 预 路 非 公路 路 面使 用 率 （） ２
８Ｓ ｌＡ， Ｊ ｌ８ 其速 比如表 ２所示 ， 步 １ 起 档速 比为 ９ ３ 。 ．２
笔者 为其进 行 了简单 校核 ， 设此 车在 最好 的工 假 况下 运行 ， 即为 长途 运输 车 ； 只有 最小爬 坡 度 ； 面状 路 况 为平滑 的混 凝土 ， 油 路 面 ； 且 非 公 路 路 面 使 用 柏 并
． ｓ＝
ｒ ×ｂ Ｌ Ｗ
法， 如通常只计算整车的爬坡能力 ， 而将起步能力作
为整 车试验 的一 项 主观 评 价 指 标 。而 实 际 上起 步 能
力 与爬 坡性 能 两者 间有很 大 区别 ； 车起步 能力 是基 汽
于发动机离合器接合扭矩来说的； 而整车爬坡性能则 基 于 发 动 机 的 最 大 扭 矩 来 计 算 ， 者 的 考 查 点 不 两 同 引。 这样一来实际上对传动系参数 的设计计算将存 在不确定的因素 ， 其结果可能使整车传动系参数设计 不 正确 ， 动 系零部 件 如变 速器等 的选 配也 可能 不合 传 理 ， 而影 响传 动 系 动 力 匹配 的正 确性 ， 响零 部 件 进 影 如变速 器 的使 用 性 能 和 寿命 ， 重 影 响 整 车 可靠 性 ， 严 因此在 汽 车传 动 系设计 时 ， 正确 地计算 汽 车起步 能力 非 常重 要 Ｊ 。 影 响汽车起步能力 的主要 因素有 ： ①道路状况 ； ②离合器操纵系统 、 离合器踏板力与行程曲线及离合