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12吉林大学网络教育汽车理论课件

12吉林大学网络教育汽车理论课件


汽车理论
第十五讲

主讲教师:杨志华

学时:48

第三章 汽车动力装置参数的选择

第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

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至此,我们已经确定了发动机功率、传动系最小传动 比和最大传动比。
发动机功率,根据预期的最高车速和比功率选取。

传动系最小传动比,主要依据对动力性和经济性的要求,以 及驾驶性能。
传动系最大传动比,根据最大爬坡度、最低稳定车速和附着 三方面的限制来确定。

?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。
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第四节

传动系挡数与各挡传动比的选择

一、传动比数目的选取
对于一般汽车来说,传动比数目指的就是变速器的前进挡数目。

基本依据: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附近高功率

的机会,在需要时能发挥出更大的后备功率,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消耗率转速 区工作的可能性,降低了油耗。

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回顾:
在给定发动机的前提下,一般 来说,后备功率越大,动力性 就越好;而负荷率越高,燃油 消耗率越低。这一点从万有特 性图上可以看出来。 图中可见,相同的输出功率下: B点的负荷率比A点高,燃油消 耗率比A点低;而A点由于后备 功率较大,其动力性优于B点。 因此,我们希望变速器有足 够多的挡位,能够在需要动 力性时将发动机工作点控制 在A点,在强调经济性时将 工作点控制在B点。

A’

B’
ua=150km/h

B

A

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因此,从理论上说,传动系挡位数目越多越好。
另外,根据功用、使用条件、整车布置以及成本控 制等要求的不同,不同车型对于传动比数目有各自 的侧重点。

?轿车等中小型车辆:结构紧凑,比功率大→ 挡位数少(阻力靠后备 功率克服)。一般只有中高级轿车才采用六挡变速器。 ?货车和大客车:比功率小→ 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,路面条件复杂,

it max / it min大→挡数非常多。常采用一个主变速器加一个副变速器的组
合形式来实现多挡位。
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第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

二、各挡传动比的确定
1.各挡传动比的分配
变速器各挡传动比基本按等比级数分配,即
ig1 ig2 ? ig2 ig3 ?? ? q

ig1 ? qig2
ig2 ? q

ig2 ? qig3

ig3 ? qig4 ?

设5挡变速器的ig5=1

ig4 ? q ig3 ? q 2
ig4 ? 4 ig1

3

ig1 ? q
4

4

q ? 4 ig1
ig2 ?
4

ig3 ?

ig1

2

ig1

3

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第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

2.等比级数分配传动比的优点
1)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
车动力性; 3)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

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第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 关于起步操作

ua与n的关系
ua ? 0.377 nr ig i0

Ⅰ挡n=n2时的车速为
ua1 ? 0.377 n2 r ig1i0

Ⅱ挡n=n1时的车速为 n1r ua2 ? 0.377 ? ua1 ig2i0
n1 ig2 ? n2 ig1

n2 n1

?

ig1 ig2
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第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

II挡换III挡时,n ? n2 时摘II挡,设n ? n
' 1

才能无冲击地接合 离合器挂入III挡

同理,应有 由于

n2 ? n1
ig1 ig2

?
?

ig2 ig3
ig2 ig3

所以

n2 n1

?

n2 ? n1

? n1 ? n1

即:换挡过程中发动机转速总是从n2变 化到n1。这显然便于驾驶员操作。
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第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

国产奥迪A6 轿车的各项技术参数

?发动机工况图 ?变速器工况图

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第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

ig1/ig2=1.85;ig2/ig3=1.432;ig3/ig4=1.346; ig4/ig5=1.355;且 n2 ? nmax
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第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

传动比按等比级数分配方式更大的好处在于提高发动机功 率利用率 不同传动比分配方式发动机工况的对比分析

各挡对应的发动机工作转速范围都
相同,且都在发动机最大功率附近。
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第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

不同传动比分配方式的对比分析

高挡对应的发动 机功率下降严重。

低挡对应的发动 机功率下降严重。

得 不 偿 失

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第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择 由内燃机工作特性可知,等比级数分配传动比可以保证发动机平均功率最大。 而考虑到高挡的利用率远大于低挡,实际各挡传动比常略为递减分布:

ig1 ig2

?

ig2 ig3

???

ign -1 ign

CA7220 5挡变速器传动比
ig1 ig2 ? 3.6 2.125 ? 1.69
ig2 ig3 ? 2.125 1.458 ? 1.46

奔驰E200 5挡变速器传动比
ig1 ig2 ? 3.95 2.42 ? 1.63
ig2 ig3 ? 2.42 1.49 ? 1.62

ig3 ig4

?

1.458 1.070

? 1.36

ig4 ig5

?

1.070 0.857

? 1.25

ig3 ig4

?

1.49 1.00

? 1.49

ig4 ig5

?

1.00 0.83

? 1.20

(另外,“公比略微递减”只适用于传动比数目不太多的场合。对于重型车辆或 15 者工程机械等,由于传动比数目非常多,其公比基本上严格按等比级数分配。)

一些常见车型传动比的比值
车型 ig1/ig2 ig2/ig3 ig3/ig4 ig4/ig5 ig6/ig5

奥迪3.0 现代XG
马自达6 奥迪TT

1.719 1.770
1.788 1.820

1.429 1.463
1.505 1.57

1.357 1.392
1.286 1.343

1.368 1.159
1.278 1.276

1.395

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第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

图中

ig1 ig2

?

ig2 ig3

?

ig3 ig4

很明显,随着挡位的升高,转速范围变化越来越小,即各挡传动比的公 比在递减。

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第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

?可参考此 图确定轿车最 高挡传动比

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第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

?可参考此图 确定变速器中间 各挡传动比

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第四节

传动系挡数与各挡传动比的选择 “等比级数”分配的另一个好处: 便于主变速器与副变速器的结合

?一具有5挡的主变速器,各挡间的公比为q 2,其传动比序列 为1、q 2、 q 4、 q 6、 q 8。若结合一后置两挡副变速器,其传动

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比分别为1和q,便可构成一具有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,仍呈等比级数分配。

?如果主变速器传动比不是按等比级数分配,比如,按1、q、
q 4…,那么结合副变速器后,可能有几个“挡位”的传动比数值 是一样的,即:真正独立的挡位数没有10个。 1×q=q×1
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本章内容回顾—动力装置参数选定的原则汇总:
?发动机功率:首先保证预期的最高车速、另外可以对照参比车型 的比功率数据。 ?最小传动比:主要保证动力性、燃油经济性(以及驾驶性能), 近年来为提高燃油经济性,趋势是降低最小传动比。 ?最大传动比:兼顾最大爬坡度、最低稳定车速和附着能力三方 面的要求。

?传动比数目:理论上越多越好,实际工作中结合具体车型选取。
?传动比分配:略为递减的等比级数。好处在于:方便加速操作、 提高发动机功率利用率以及便于和副变速器结合。 21

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 的 性 能 主 要 包 括 燃油经济性 制动性 操纵稳定性 平顺性 通过性 即,前三章介绍的都属于 “驱动动力学”问题。对性 能的影响因素,除了道路条 件和驾驶工况外,主要是汽 车整体参数和动力装置参数。

汽车动力装置 参数的确定

第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择

本节内容结束

下一节

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