合肥工业大学车辆工程考研必看,汽车理论-第三章
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《汽车理论(第3版)》知识点汽车理论(第3版)知识点第⼀章绪论1.汽车使⽤性能分类:(1)对⾃然环境条件的适应性1)动⼒性:指汽车在良好、平直的路⾯上⾏驶时所能达到的平均⾏驶速度。
2)通过性:汽车以⾜够⾼的平均车速通过各种坏路和⽆路地带的能⼒。
a.⽀承通过性。
b.⼏何通过性:纵向通过⾓,间隙失效,顶起失效,触头或托尾失效3)操纵性:直线⾏驶性,最⼩转弯半径(2)技术经济性主要⽤⽣产率和燃油经济性来表⽰,主要评价指标有:⽣产率,油耗,可靠性与耐⽤性,维修保养⽅便性(维护费⽤)。
(3)劳动保护性指驾驶员⼯作的安全性和使驾驶员的⾝体健康不受损害的性能,主要评价指标有:舒适性(平顺性、噪声、空调、驾驶性、空间),稳定性(操纵稳定性),制动性,驾驶室的牢固程度。
第⼀章地⾯-轮胎⼒学1.轮胎是连接汽车车⾝与道路的唯⼀部件,其基本职能是⽀承车辆重量、传递驱动和制动⼒矩,吸振以及保证转向稳定性。
2.轮胎⼒学是研究轮胎受⼒、变形和运动响应之间关系的,它的主要任务是建⽴精确实⽤的数学模型,描述轮胎的⼒学特性。
第⼀节作⽤在轮胎上的⼒和⼒矩1.轮胎坐标系2.作⽤在轮胎上的⼒和⼒矩在轮胎坐标系中,地⾯作⽤在轮胎上的主要⼒和⼒矩有:纵向⼒F x -地⾯切向反作⽤⼒沿x轴的分量;侧向⼒F y -地⾯切向反作⽤⼒沿y轴的分量;地⾯法向反作⽤⼒F z ;翻转⼒矩M x -地⾯反作⽤⼒绕x轴的⼒矩;滚动阻⼒矩M y -地⾯反作⽤⼒绕y 轴的⼒矩;回正⼒矩M z -地⾯反作⽤⼒绕z 轴的⼒矩第⼆节轮胎的纵向⼒学特性1. 滚动阻⼒:由于弹性轮胎的内摩擦、地⾯变形的阻尼(软路⾯)以及轮胎与地⾯间的弹性变形和局部的滑移等造成的。
轮胎内部摩擦产⽣迟滞损失,这种损失表现为阻碍车轮运动的阻⼒偶。
滚动阻⼒系数f :车轮在⼀定条件下,滚动所需要推⼒Fp1与负荷W1之⽐,即单位重⼒的推⼒,影响因素:1)速度,100/,.200/,a a u km h f const u km h f <≈>↑↑产⽣驻波现象,⾼温、脱落和爆裂。
第一章汽车的动力性1汽车动力性:指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
2汽车动力性主要由三方面指标来评定:1)汽车的最高车速µamax:是指在水平良好的路面(混凝土或沥青)上汽车能达到的最高行驶车速2)汽车的加速时间t:表示汽车的加速能力。
常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力原地起步加速时间指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步,并以最大的加速强度(包括选择恰当的换挡时机)逐步换至最高挡后到某一预定的距离或车速所需的时间。
超车加速时间指用最高档或次高挡由某一较低车速权利加速至某一高速所需的时间3)汽车的最大爬坡度ⅰmax:是指Ⅰ挡最大爬坡度。
汽车的上坡能力实用满载(或某一载质量)时汽车在良好路面上的最大爬坡度ⅰmax表示的。
3汽车的驱动力:地面对驱动轮的反作用力Ft(方向与Fo相反)即是驱动汽车的外力,此外力称为汽车的驱动力。
4汽车驱动力公式Ft=5汽车驱动力图6汽车的行驶阻力的分类1)滚动阻力Ff2)空气阻力Fw(汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力)空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分压力阻力又分为四部分:形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力3)坡度阻力Fi(汽车重力沿坡道的分力表现为汽车的坡度阻力)道路阻力:由于坡度阻力和滚动阻力均属于与道路有关的阻力,而且均与汽车重力成正比,故可以把这两种阻力合在一起称作道路阻力4)加速阻力Fj(汽车加速行驶时,需要克服其质量加速运动时的惯性力) 7汽车行驶方程式 Ft=Ff+Fw+Fi+Fj (N)Ff=Wf f-滚动阻力系数 W-车轮负荷Fw=CDAua²/21.15 CD-空气阻力系数 A-迎风面积m² ua-汽车行驶速度km/h Fi=Gsinα G-汽车重力Fj=δm du/dt δ-汽车旋转质量换算系数 m-汽车质量kg du/dt 行驶加速度m/s ²第二章汽车的燃油经济性1汽车的燃油经济性:在保证动力性的条件下,汽车以尽量少的油消耗量经济行驶的能力2汽车燃油经济性的评价指标:汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。
合肥工业大学2001年攻读硕士学位研究生入学考试试题一、填空(每小题2分,共20分)1、从尽可能高的平均行驶速度的观点出发,汽车的动力性能主要是最高车速ucmax、最大坡度imax、加速时间t。
2、汽车能够正常行驶的充分必要条件是Ff+Pw+Fi≤Ft≤Fz。
3、等速行驶百公里燃料消耗量定义是:汽车在一定载荷下(我国规定轿车为半载,货车为满载)以此方式当在水平良好路面上等速行驶100km的燃料消耗量。
4、汽车制动性的评价指标主要是:制动性能、制动效能的恒定性、制动时汽车的方向稳定性。
5、"ISO2631"标准用加速度均方根给出了在1-80Hz振动范围内人体对震动的反应的暴露极限、疲劳-工效降低界限和舒适-降低界限三种不同的感觉界限。
6、某种小轿车在试验场上测得结果为中性转向,若将后轮气压降低,则可变为过度转向特征,并存在一个临界车速。
7、汽车稳定性因数与不足转向量的关系为:k>0,k值越大,不足转向量越大。
8、单位汽车总质量具有的发动机功率称比功率,发动机提供的行驶功率与行驶功率之差称为后备功率。
9、悬架的侧倾角刚度为汽车侧倾时(车轮保持在地面上)单位侧倾转角下,悬架系统给车厢的总的弹性恢复力矩。
10、汽车平顺性的评价方法有加权加速度根方均差和振动剂量值两种。
二、简答题(六题选做五题,每题七分)1、在选择传动系的传动比时,要充分考虑汽车的动力性、燃油经济性等的要求,其中:(1)确定最大传动比时,要考虑那几方面问题?最大爬坡度,附着率,最低稳定车速。
(2)传动系各档传动比是根据什么来确定的?解释其理由。
2、写出汽车百公里燃料消耗方程式,并分析影响汽车燃料经济性的主要因素有哪些?3、随时间变化的汽车时域响应称为瞬态响应,试问:(1)汽车的瞬态响应一般包括哪两方面问题?(2)用哪几个常用参数来表征其瞬态响应品质?并加以说明。
5、寻求理想制动力分配的目的是什么?在什么情况下制动力分配最为理想?写出制动时前后轮制动器制动力的关系式,并加以讨论(在任何附着系数φ的路面上)。
合肥工业大学2001年攻读硕士学位研究生入学考试试题一、填空(每小题2分,共20分)1、从尽可能高的平均行驶速度的观点出发,汽车的动力性能主要是最高车速u cmax、最大坡度i max、加速时间t。
2、汽车能够正常行驶的充分必要条件是F f+P w+F i≤F t≤F z。
3、等速行驶百公里燃料消耗量定义是:汽车在一定载荷下(我国规定轿车为半载,货车为满载)以此方式当在水平良好路面上等速行驶100km的燃料消耗量。
4、汽车制动性的评价指标主要是:制动性能、制动效能的恒定性、制动时汽车的方向稳定性。
5、“ISO2631”标准用加速度均方根给出了在1-80Hz振动范围内人体对震动的反应的暴露极限、疲劳-工效降低界限和舒适-降低界限三种不同的感觉界限。
6、某种小轿车在试验场上测得结果为中性转向,若将后轮气压降低,则可变为过度转向特征,并存在一个临界车速。
7、汽车稳定性因数与不足转向量的关系为:k>0,k值越大,不足转向量越大。
8、单位汽车总质量具有的发动机功率称比功率,发动机提供的行驶功率与行驶功率之差称为后备功率。
9、悬架的侧倾角刚度为汽车侧倾时(车轮保持在地面上)单位侧倾转角下,悬架系统给车厢的总的弹性恢复力矩。
10、汽车平顺性的评价方法有加权加速度根方均差和振动剂量值两种。
二、简答题(六题选做五题,每题七分)1、在选择传动系的传动比时,要充分考虑汽车的动力性、燃油经济性等的要求,其中:(1)确定最大传动比时,要考虑那几方面问题?最大爬坡度,附着率,最低稳定车速。
(2)传动系各档传动比是根据什么来确定的?解释其理由。
2、写出汽车百公里燃料消耗方程式,并分析影响汽车燃料经济性的主要因素有哪些?3、随时间变化的汽车时域响应称为瞬态响应,试问:(1)汽车的瞬态响应一般包括哪两方面问题?(2)用哪几个常用参数来表征其瞬态响应品质?并加以说明。
5、寻求理想制动力分配的目的是什么?在什么情况下制动力分配最为理想?写出制动时前后轮制动器制动力的关系式,并加以讨论(在任何附着系数φ的路面上)。
合肥工业大学车辆工程2015考研攻略二之复试篇2015年2月12号,注定是个不平凡的日子,考研人生命中最重要的考试之一刚刚成绩公布,有人欢喜有人愁。
即使发挥的不那么理想,我想只要还有机会进入复试甚至是调剂,你都要全力以赴,要对自己一年甚至更久的努力负责。
虽然我不能算是一个压线逆袭的例子,但是复试排名第1比初试排名第11高了10名还是有值得大家借鉴的地方。
在大家焦虑地等待复试名单或者对准备复试一头雾水的时候,希望这个考验攻略复试篇会对同学们有所帮助。
第一章复试基本信息2014年复试是在4月的第一个周末,也就是4月5号、6号这几天,相比往年晚了一到两周。
2015年考研国家线预计3月20日公布,复试预计于4月4号左右开始,大约有40天的时间留给大家复习。
资格审查和体检就不再多说,复试通知单里说的非常清楚,我的重点是如何复试考高分。
每位考生的综合成绩=初试总分+专业综合课笔试成绩+外语听力测试成绩+外语口语测试成绩+综合面试成绩。
(满分值为830分)。
这是我的复试成绩单,上面只有口语29分和面试82分,我的总分是初试347分+复试252分=599分,因此听力和专业课笔试加起来是141分,估计听力接近30分,笔试110多分。
第二章复试如何取高分这是去年复试通知单上的内容:●英语听力测试(满分40分):4月6日上午8:00-8:30,时间30分钟。
由学校语音室放音,考生使用无线调频耳机接收,用2B铅笔在答题卡上填涂答题。
●专业课综合笔试(满分150分):4月6日上午9:00-11:30。
地点:学校西二教学楼(具体考场安排见招办网站)。
●综合面试(满分100分)●外语口语测试(满分40分):4月7日全天。
(其实是面试完直接去另一间实验室测试口语)地点:机械与汽车工程学院(格物楼)。
请各位考生7日上午8:30准时到达各自复试小组,按抽签顺序号进行复试。
1.英语听力测试难度4级水平,去年只有选择题,不过需要注意的是题量大,前面大概10题只读一遍,是叙述类的语句,不是对话,必须听完就选。
更多资源:/第二章2.1、“车开得慢,油门踩得小,就—定省油”,或者“只要发动机省油,汽车就一定省油”,这两种说法对不对?答:均不正确。
①由燃油消耗率曲线知:汽车在中等转速、较大档位上才是最省油的。
此时,后备功率较小,发动机负荷率较高燃油消耗率低,百公里燃油消耗量较小。
②发动机负荷率高只是汽车省油的一个方面,另一方面汽车列车的质量利用系数(即装载质量与整备质量之比)大小也关系汽车是否省油。
,2.2、试述无级变速器与汽车动力性、燃油经济性的关系。
提示:①采用无级变速后,理论上克服了发动机特性曲线的缺陷,使汽车具有与等功率发动机一样的驱动功率,充分发挥了内燃机的功率,大地改善了汽车动力性。
②同时,发动机的负荷率高,用无级变速后,使发动机在最经济工况机会增多,提高了燃油经济性。
2.3、用发动机的“最小燃油消耗特性”和克服行驶阻力应提供的功率曲线, 确定保证发动机在最经济工况下工作的“无级变速器调节特性”。
答: 无级变速器传动比I’与发动机转速及期限和行驶速度之间有如下关系:a a u n A u ==0i nr 0.377i'(式中A 为对某汽车而言的常数 0377.0A i r=) 当汽车一速度'u a 在一定道路沙锅行驶时,根据应该提供的功率:T wP P ηφ+='P e由“最小燃油消耗特性”曲线可求出发动机经济的工作转速为e n'。
将'u a ,e n'代入上式,即得无级变速器应有的传动比i ’。
带同一φ植的道路上,不同车速时无级变速器的调节特性。
2.4、如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性?提示: ①缩减轿车总尺寸和减轻质量大型轿车费油的原因是大幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。
为了保证高动力性而装用的大排量发动机,行驶中负荷率低也是原因之一。
②汽车外形与轮胎降低D C 值和采用子午线轮胎,可显著提高燃油经济性。
2.5、为什么汽车发动机与传动系统匹配不好会影响汽车燃油经济性与动力性?试举例说明。
备注:各课次内容中:用红色字标记的是重点,加粗且斜体标记的是难点,既用红色标记又加粗斜体标记的既是重点也是难点。
课次1:内容:第一章、汽车的动力性§1-1 汽车的动力性指标§1-2 汽车的驱动力与行驶阻力一、汽车驱的驱动力:发动机的外特性,传动系的机械效率,车轮半径,汽车的驱动力图。
课次2:二、汽车的行驶阻力:滚动阻力及滚动阻力系数,空气阻力及空气阻力系数,上坡阻力,加速阻力。
课次3:三、汽车的行驶方程式§1-3 汽车行驶的驱动与附着条件,附着力与附着利用率课次4:§1-4 汽车的驱动力——行驶阻力平衡:驱动力—行驶阻力平衡图,利用驱动力—行驶阻力平衡图分析汽车的动力性指标。
§1-5 汽车的动力因数与动力特性图:利用动力特性图分析汽车的动力性指标。
课次5:§1-6 汽车的功率平衡:利用功率平衡图分析汽车的动力性指标。
课后习题:汽车动力性习题试验1:汽车动力性路上试验课次6:第二章汽车的燃油经济性§2-1 汽车燃油经济性的评价指标§2-2 汽车的燃油经济性计算:汽车发动机的负荷特性与万有特性,汽车稳定行驶时燃油经济性的计算课次7:§2-2 汽车的燃油经济性计算:汽车的加速、减速与停车怠速的耗油量计算。
§2-3 影响汽车燃没油经济性的因素:影响汽车燃油经济性的使用因素,影响汽车燃油经济性的结构因素,提高汽车燃油经济性的途径。
试验2:汽车燃油经济性实验课次8:第三章汽车发动机功率与传动系传动比的选择§3-1 发动机功率的选择§3-2 传动系最小传动比的确定课次9:§3-3 传动系最大传动比的确定§3-4 传动系档数与各档传动比的确定课后习题:汽车燃油经济性及传动系统参数选择习题课次10:第四章汽车的制动性§4-1 制动性的评价指标§4-2 制动时车轮的受力:地面制动力、制动器制动力与附着力的关系,滑动率与附着系数的关系。
摘汽车动力装置参数包括发动机的功率和传动系的传动比。
它们对汽车的动力性与燃油经济性有很大影响。
在确定参数时,必须充分考虑到满足这两个基本性能的要求。
此外还要注意满足驾驶性的要求。
本章对汽车动力装置参数选定的意义做一概括性论述,并具体讨论发动机的功率、传动装置参数的初步选择依据及按燃油经济性—加速时间曲线进一步确定这些参数的方法,最后通过具体实例应用这些方法。
引言追求最佳经济性和最大动力性共存,是汽车工业发展的恒久主题。
汽车工业诞生之初,以美欧为首的世界汽车制造商不断地追求更快的速度,更少的加速时间以及更大的爬坡度,与之相应的是大功率发动机的不断问世,由于油价比较低廉,汽车燃油经济性得不到足够重视。
然而随着20世纪几次石油危机的爆发,油价上升,汽车燃油经济性变得越发紧要起来,此时,日本经济型汽车成为市场主流,并由此引发了对提高汽车燃油经济性相关技术的不断深入研究。
选择合适的传动系各挡传动比,尤其是最小传动比、最大传动比,是提高汽车燃油经济性的有效方法。
同时汽车挡位数的增加对于提高汽车的动力性、改善汽车的燃油经济性有着显著效果。
在节能减排与环保成为主题的今天,要求在保障汽车具有足够动力的同时尽量提高汽车的燃油经济性。
而日益成熟的消费者也会更为理性的根据自己的需求来选择购买汽车,这就要求汽车设计者能够根据汽车动力性与燃油经济性之间的关系,根据不同的市场需求选定汽车的动力装置参数,获得最佳经济性和最大动力性。
发动机最大功率和传动系传动比的确定,首先应考虑满足新设计车辆的动力性要求(最高车速、最大爬坡度、加速能力等),同时还要兼顾汽车燃油经济性的要求。
本章将讨论汽车动力装置参数选择的方法。
第一节 发动机最大功率的确定确定发动机最大功率,通常采用以下两种方法。
1.根据最高车速计算发动机最大功率发动机的最大功率P emax 应不小于汽车以最高车速行驶时的阻力功率,即⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥3m ax m ax m ax 7614036001a D a t e u A C u fG P η (3-1) 所选发动机的最大功率应满足上式的计算结果,但也不宜过大,否则会因发动机负荷率偏低而影响汽车的燃油经济性。
合肥工业大学《汽车设计》课后题第一章汽车总体设计1.汽车的主要参数分几类?各类又含有哪些参数?各质量参数是如何定义的?答:汽车的主要参数有尺寸参数、质量参数和性能参数。
尺寸参数包括外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸。
质量参数包括整车整备质量m、载质量、质量参数、汽车总质量和轴荷分配。
性能参数包括动力性参数、燃油经济性参数、最小转弯直径、通过性几何参数、稳定操作性参数、舒适性。
参数的确定:①整车整备质量m:车上带有全部装备(包括备胎等),加满燃料、水,但没有装货和载人的整车质量。
②汽车的载客量:乘用车的载客量包括驾驶员在内不超过9座。
③汽车的载质量:在硬质良好路面上行驶时,允许的额定载质量。
④质量系数:载质量与整车整备质量之比,⑤汽车总质量:装备齐全,且按规定满客、满载时的质量。
⑥轴荷分配:汽车在空载或满载静止时,各车轴对支承平面的垂直负荷,也可用占空载或满载总质量的百分比表示。
2.发动机前置前轮驱动的布置形式,如今在乘用车上得到广泛采用,其原因究竟是什么?而发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到广泛采用,其原因又是什么?答:前置前驱优点:前桥轴荷大,有明显不足转向性能,越过障碍能力高,乘坐舒适性高,提高机动性,散热好,足够大行李箱空间,供暖效率高,操纵机构简单,整车m小,低制造难度后置后驱优点:隔离发动机气味热量,前部不受发动机噪声震动影响,检修发动机方便,轴荷分配合理,改善后部乘坐舒适性,大行李箱或低地板高度,传动轴长度短。
3.何为轮胎的负荷系数,其确定原则是什么?答:汽车轮胎所承受的最大静负荷值与轮胎额定负荷值之比称为轮胎负荷系数。
确定原则:对乘用车,可控制在0.85-1.00这个范围的上下限;对商用车,为了充分利用轮胎的负荷能力,轮胎负荷系数可控制在接近上限处。
前轮的轮胎负荷系数一般应低于后轮的负荷系数。
4.在绘总布置图时,首先要确定画图的基准线,问为什么要有五条基准线缺一不可?各基准线是如何确定的?如果设计时没有统一的基准线,结果会怎样?答:在绘制整车总布置图的过程中,要随时配合、调整和确认各总成的外形尺寸、结构、布置形式、连接方式、各总成之间的相互关系、操纵机构的布置要求,悬置的结构与布置要求、管线路的布置与固定、装调的方便性等。
第三章汽车理论知识学习要点知识点1.能正确描述发动机的有效性能指标2.能简单叙述发动机换气过程与燃烧过程3.能正确叙述汽车的行驶阻力4.能正确叙述汽车燃料经济性指标5.能正确叙述汽车跑偏与汽车侧滑的原因技术点1.会计算发动机的有效功率2.会分析汽油机负荷特性曲线3.会分析汽车燃料经济性评价指标4.会分析汽车制动性评价指标3.1 发动机工作过程和性能发动机是汽车的动力源,是将某一种形式的能量转化为机械能的机器。
汽车发动机的作用是将燃料燃烧产生的热能转变成机械能,对外输出动力。
在发动机的工作过程中,能量的转换时通过气缸内气体的压力、温度的变化来实现的。
在工程热力学中,把实现热能与机械相互转化的工作物质称为工质,工质可以是燃料、空气、或者是两者相混合的混合气体。
3.1.1 发动机的实际循环1.实际循环四冲程发动机是由曲轴旋转两圈完成一个工作循环,分为进气、压缩、燃烧、膨胀、排气的五个过程。
每一循环都从吸入新鲜气体,经过压缩、燃烧释放出热量,膨胀推动活塞作功,排出废气,再进行下一次循环。
通常将工质在气缸中的实际工作情况用气体压力P随气缸工作容积V而变化的图形表示,称为示功图(P-V图),当进行了一个工作循环时,则的P-V图上表示出一根封闭的曲线。
(1)进气过程(ra线)进气门开启,排气门关闭。
随着活塞由上止点向下止点移动,首先是上一循环留在气缸中的残余废气(其压力Pr高于大气压力Po)膨胀,压力由排气终了压力Pr降至Pr¡®(Pr¡®低于大气压力Po),然后新鲜气体被吸入气缸。
(2)压缩过程(ac线)进排气门均关闭,活塞由下止点向上止点移动,缸内工质被压缩,温度和压力上升。
压缩过程的作用是增大工作循环的温度差,以获得最大的膨胀比,提高热功转换效率,为迅速完成燃烧创造条件,且压缩后气体的高温是保证柴油机燃料着火的必要条件。
(3)燃烧过程(cz线)此时进排气门均关闭,活塞位于上止点附近。
第三章 汽车动力装置参数的选定摘要汽车动力装置参数包括发动机的功率和传动系的传动比。
它们对汽车的动力性与燃油经济性有很大影响。
在确定参数时,必须充分考虑到满足这两个基本性能的要求。
此外还要注意满足驾驶性的要求。
本章将对汽车动力装置参数选定的意义做一概括性论述,并具体讨论发动机的功率、传动装置参数的初步选择依据及按燃油经济性—加速时间曲线进一步确定这些参数的方法,最后通过具体实例应用这些方法。
引言追求最佳经济性和最大动力性共存,是汽车工业发展的恒久主题。
汽车工业诞生之初,以美欧为首的世界汽车制造商不断地追求更快的速度,更少的加速时间以及更大的爬坡度,与之相应的是大功率发动机的不断问世,由于油价比较低廉,汽车燃油经济性得不到足够重视。
然而随着20世纪几次石油危机的爆发,油价上升,汽车燃油经济性变得越发紧要起来,此时,日本经济型汽车成为市场主流,并由此引发了提高汽车燃油经济性相关技术的不断深入研究。
选择适合的传动系各档传动比,尤其是最小传动比、最大传动比,是提高汽车燃油经济性的有效方法。
同时汽车档位数的增加对于提高汽车的动力性,改善汽车的燃油经济性有着显著效果。
在节能减排与环保成为主题的今天,志在要求在保障汽车具有足够动力的同时尽量提高汽车的燃油经济性。
而日益成熟的消费者也会更为理性的根据自己的需求来选择购买汽车,这就要求汽车设计者能够根据汽车动力性与燃油经济性之间的关系,根据不同的市场需求选定汽车的动力装置参数,获得最佳经济性和最大动力性。
发动机最大功率和传动系传动比的确定,首先应考虑满足新设计车辆的动力性要求最高车速、最大爬坡度、加速能力等,同时还要兼顾汽车燃油经济性的要求。
在确定发动机最大功率和传动系传动比之前,先要参照同类型汽车和有关资料初步确定如下参数:(1)汽车的质量;(2)迎风面积和空气阻力系数;(3)轮胎的型号和尺寸;(4)传动系的机械效率。
第一节 发动机最大功率的确定确定发动机最大功率,通常采用以下两种方法。
1.根据最高车速计算发动机最大功率发动机的最大功率P emax 应不小于汽车以最高车速行驶时的阻力功率,即⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥3max max max 7614036001a D a t e u A C u fG P η (3-1) 所选发动机的最大功率应满足上式的计算结果,但也不宜过大,否则会因发动机负荷率偏低,影响汽车的燃油经济性。
2.用比功率确定发动机最大功率所谓比功率是指单位汽车总质量所具有的发动机功率,其常用单位为kw /t ; 比功率可用下式计算mP e max 1000 比功率 (3-2) 式中 m ——汽车的总质量,kg 。
统计资料表明,货车的比功率一般在7.35kw/t 以上,其中轻型货车的比功率可达26~40kW /t 。
重型自卸车因车速较低,故比功率较小。
轿车的车速高,其比功率一般远大于货车,但因各种轿车的动力性能差异很大,因此其比功率的变化范围也较大,通常在20~100kW /t 之间。
对于货车来说,通常根据自身的总质量即可选定比功率的大小。
而轿车除了质量因素外,还要考虑最高车速的因素,方能选定比功率。
我国的国家标准“机动车运行安全技术条件”(GB7258—1997)规定,在道路行驶的汽车,其比功率应不小于4.8kW /t ,以免因部分车辆动力性能太差而影响整个道路交通的畅通。
在确定了发动机最大功率后,还要考虑发动机最大功率时的转速n p 的大致范围,以便更好地选择合适的发动机。
n p 的范围可根据发动机类型、最高车速、发动机最大功率等因素来选定;通常汽油机的n p 在3000~5800r /min 之间,柴油机的n p 在1800~4000r /min 之间。
轿车和轻型货车的n p 偏高,中型货车则偏低,重型货车柴油机的n p 则更低些。
第二节 传动系最小传动比的确定传动系最小传动比就是系统中的各总成最小传动比之乘积,对于没有分动器和副变速器的汽车而言,传动系最小传动比等于变速器最高档传动比与主减速器传动比i 0的乘积。
下面将讨论变速器最高档为直接档时的传动系最小传动比i 0的确定。
i 0的选择应首先满足汽车最高车速的要求,同时还要兼顾汽车的加速能力、爬坡能力和燃油经济性,最终还要符合主减速器齿轮的齿数比。
假没有三个i 0可供选择,且i 01>i 02>i 03,三者所对应的最高车速虽不尽相同,但都能满足要求,其中与i 02对应的发动机功率曲线在最大功率处与阻力功率曲线相交,其最高车速最高,见图3—1。
下面对三种选择作一分析比较。
图3-1 i 0改变时的功率平衡图(1)选用i 01,汽车的后备功率较大,动力性较好。
但因发动机的功率利用率降低,有效燃油消耗率增大,因而汽车的燃油经济性较差。
(2)选用i 02,则汽车的动力性较差,而燃油经济性较好。
(3)选用i 03,其最高车速大于上述两种选择,动力性和燃油经济性均介于二者之间。
若发动机最大功率时的车速用u p 表示,相应的最高车速为u amax 。
过去,多数汽车所选的i 0,使u amax 略大于u p ,见图3—l 中i 01曲线,或使u amax 等于u p ,见图3-1中i 02曲线。
近年来,为了提高汽车的燃油经济性,出现了减小传动系最小传动比的趋势,使u amax 略小于u p ,如图3—1中i 03曲线。
有的装有五挡变速器的汽车,五档时的最高车速反而略低于四档时的最高车速。
统计资料表明,现代汽车的u p /u amax 值在0.72~1.43之间。
设计人员可根据汽车的类型、用途和要求最终确定i 0的值。
为了使汽车获得较高的平均车速,还要求汽车以最高档行驶时具有一定的爬坡能力。
因此,在确定传动系最小传动比时,应考虑满足最高档动力因数D 0max 的要求。
例如,中、重型货车的推荐值一般为D 0max =0.04~0.08,中级轿车D 0max =0.1~0.15。
当最高档为直接档时,i 0与D 0max 的关系可用下式计算 GAu C r i T D at D ttq 15.2120max max 0-=η (3-3) 式中 T tqmax ——发动机最大转矩,N ·m ;u at ——汽车以最高档行驶时,发动机发出最大转矩时的车速,km/h 。
第三节 传动系最大传动比的确定对于普通汽车而言,传动系最大传动比等于变速器头档传动比i g1与主减速器传动比i 0的乘积。
一旦i 0选定后,剩下的问题就是如何确定变速器头档传动比i g1。
货车的变速器头档传动比通常是根据汽车所要求的最大爬坡度来确定的。
根据驱动力与行驶阻力相平衡的原理,当汽车行驶在最大坡度的路面时,头档的最大驱动力F tlmax 应等于相应的滚动阻力F f 、坡度阻力F imax 和空气阻力F w 之和。
考虑到此时的车速很低,空气阻力可忽略不计,则有:max max i f tl F F F +=或 max max 0max sin cos ααηG Df r i i T tgl tq +=即 ()to tq i T r f G igl ηααmax max max sin cos +≥ (3-4) 出于汽车的爬坡能力还受到附着条件的限制,如果选择过大的i g1非但未必能够提高爬坡能力,反而给变速器设计和换档操作带来不便。
另外,最终确定的i g1应与变速器中有关齿轮的齿数比相吻合。
一般货车的最大爬坡度约为30%,即αmax ≈16.7°。
轿车因比功率较大,其最大爬坡度一船都能超过30%,头档传动比的确定主要应满足加速能力的要求。
对于中、高级轿车,原地起步加速到100km/h 的时间一般为10~17s ,普通轿车则为12~25s 。
设计人员可参考同类型轿车来选择i gl 。
越野汽车的最大爬坡度一般可达60%左右,αmax ≈31°。
除此之外,还要求越野车能够在极低车速下稳定行驶,以防在松软地面上行驶时土壤受冲击遭剪切破坏而影响附着能力。
因此对所选的传动系最大传动比还要验算其最低稳定车速: maxmin min 377.0t a i r n u = (3-5)式中 u amin ——汽车最低稳定车速,km/h ;n min ——发动机最低稳定转速;i max ——传动系最大传动比。
第四节 传动系档数和中间各档传动比的确定增加档位数可以提高发动机的功率利用率,这对于提高汽车的平均车速和降低发动机的燃油消耗率均较为有利。
因此,增加档位数可以改善汽车的动力性和燃油经济性。
档位数的多少还会影响相邻两个档位传动比的比值。
比值过大会造成换档困难。
一般认为比值不宜超过1.7~1.8。
因此,传动系最大传动比i tmax 与最小传动比i tmin 之比i tmax /i tmin 越大,档值数也应越多。
但是,档位过多会造成变速器结构复杂。
因此,目前轻、中型货车常采用五档变速器。
装有手动变速器的轿车,目前已有不少车型采用了五档变速器,较过去的档数有所增加。
重型汽车和越野汽车,因行驶阻力的变化范围大,i tmax /i tmin 的比值大,所以常采用六个以上档位的变速器,甚至多达十几个档位。
为厂使变速器结构不至过于复杂,可采用装副变速器或分动器兼副变速器的方法。
在确定了传动系最大传动比、最小传动比和档位数后,应继续确定中间各档的传动比。
统计资料表阴,汽车传动系各相邻两档传动比的比值一般都比较接近,在换档过程中,传动系输出转矩的放大倍数较为均匀地逐级递增或递减。
例如,CA109l 汽车,其六档变速器各档传动比和相邻两档传动比的比值分别为: ;692.1857.2835.4;580.1835.4640.73221====g g g g i i i i ;417.1337.1895.1;508.1895.1857.25443====g g g g i i i i 。
337.1000.1337.165==g g i i 因此,在确定各档传动比时,可按等比级数的关系进行初步计算,即 q i i i i g g g g === 3221式中 q ——各档之间的公比。
由此可得,各档的传动比分别为:3221g g g g qi i qi i ==现以五档变速器为例,且假设i g5=1,则各档传动比分别为:q i g =423q i g =32q i g =或 41g i q =对于具有n 个档位,其最高档为直接档的变速器,则公比q 为 11-=n g i q (3-6) 实际上,汽车行驶时各个档位的利用率差异很大,例如中型货车五档变速器中的四、五档的利用率一般可达85%~90%。
因此,适当减小较高档位之间的传动比比值,对于提高发动机的功率利用,改善汽车的动力性和经济性较为有利。
所以,经变速器齿轮齿数分配后,所得到的各档传动比往往按如下关系分布 21121g g gn gn gn gn i i i i i i ≤≤≤---第五节 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数初步选择参数之后,可拟定供选用参数数值的范围,进一步具体分析、计算不同参数匹配下汽车的燃油经济性与动力性,然后综合考虑各方面因素,最终确定动力装置的参数。