一種汽車(chē)主減速器傳動(dòng)比選擇方法

廖武，張永康

（安徽江淮汽車(chē)技術(shù)中心乘用車(chē)研究院底盤(pán)設(shè)計(jì)部，安徽 合肥 230601）

前言

本文選擇市場(chǎng)某款熱銷(xiāo)車(chē)型，依據(jù)用戶需要設(shè)定其百公里等速（90km/h）油耗范圍為（5.0-7.0）L/100km,加速時(shí)間（0-100km/h）范圍為(9.0-12.0)s，試對(duì)該車(chē)型進(jìn)行動(dòng)力裝置參數(shù)的選定與優(yōu)化，并確定最佳方案。

已知參數(shù)：整車(chē)質(zhì)量1330kg；最高車(chē)速200km/h；發(fā)動(dòng)機(jī)怠速800r/min；最高轉(zhuǎn)速5000r/min；車(chē)輪半徑R=0.4064m；單個(gè)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1.30kg·m2；發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 0.22 kg·m2。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選擇

1.1 首先從保證汽車(chē)預(yù)期最高車(chē)速初步選擇發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)有功率

根據(jù)公式

估算出發(fā)動(dòng)機(jī)功率，其中m=1330kg；uamax=200km/h；空氣阻力系數(shù) CD=0.30；迎風(fēng)面積 A=2.0;滾動(dòng)阻力系數(shù)f=0.020（設(shè)定測(cè)試路面為一般瀝青或混凝土路面）；總傳動(dòng)效率ηT=0.95（變速器）×0.96（單級(jí)主減速器）=0.912。根據(jù)以上參數(shù)，可得發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為Pe=85kw。

1.2 參考同級(jí)汽車(chē)比功率統(tǒng)計(jì)值

粗略估計(jì)新車(chē)比功率值，得出最大功率值，經(jīng)調(diào)查，同級(jí)汽車(chē)比功率平均值為 9.72，由此估計(jì)新車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)功率為69.72×1.330=93kw。

2 變速箱傳動(dòng)比范圍以及主減速器傳動(dòng)比初定

由以往同系車(chē)型可以初步確定變速箱（5擋手動(dòng)）各擋傳動(dòng)比大小如表1所示：

表1 各擋傳動(dòng)比大小

而由經(jīng)驗(yàn)值可初定主減速器傳動(dòng)比為3.40。依據(jù)以上數(shù)據(jù)可以開(kāi)始繪制燃油經(jīng)濟(jì)性—加速時(shí)間曲線，即C曲線。

3 繪制不同主傳動(dòng)比i 0時(shí)燃油經(jīng)濟(jì)性—加速時(shí)間曲線

在以上數(shù)據(jù)的前提下改變主減速器傳動(dòng)比，變速箱傳動(dòng)比不變，繪制C曲線，進(jìn)而得到滿足動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性要求的最佳主傳動(dòng)比。

分別求出當(dāng)主傳動(dòng)比為3.00、3.20、3.40、3.60、3.80時(shí)的加速時(shí)間（s）與燃油消耗量（km/L），在燃油經(jīng)濟(jì)性—?jiǎng)恿π浴ぷ鴺?biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，并用平滑曲線連結(jié)，進(jìn)而得到C曲線。

3.1 求加速時(shí)間（s）

由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)擬合出轉(zhuǎn)矩Ttq曲線方程：

表2 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性

可將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩用四次多項(xiàng)式表示如下：

由以上數(shù)據(jù)公式可得出ua-a曲線如下：

圖1

表3 主減速器傳動(dòng)比與加速時(shí)間

3.2 求燃油消耗量（km/L）

等速（90km/h）百公里油耗（L/100km）公式為：

其中 ρg=7N/L；行駛車(chē)速 ua=90km/h；發(fā)動(dòng)機(jī)功率 Pe=13.4kw。

再由發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性曲線查得燃油消耗率 b，即可計(jì)算出燃油消耗量（km/L）如表4所示：

表4 主減速器傳動(dòng)比與燃油消耗量

由以上數(shù)據(jù)可作出燃油經(jīng)濟(jì)性—加速時(shí)間曲線如下所示：

圖2

4 確定滿足要求的最佳主傳動(dòng)比

由C曲線可知，當(dāng)主減速器傳動(dòng)比為3.20-3.60時(shí)，均能滿足動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的要求，若選定3.40作為主減速器傳動(dòng)比，則能兼顧動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的要求，故選擇i0=3.40作為最佳主傳動(dòng)比。

5 結(jié)論

該文已現(xiàn)有的車(chē)型為基礎(chǔ)，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和理論，計(jì)算得到更符合實(shí)際使用要求的主減速器主傳動(dòng)比，在該傳動(dòng)比下，能使動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性得到兼顧。該文對(duì)汽車(chē)主減速器主傳動(dòng)比的選擇上具有一定的借鑒意義。