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乘用车底盘的动力系统优化与协调控制策略随着社会的进步和科技的发展，乘用车底盘的动力系统优化与协调控制策略也变得越来越重要。
动力系统是乘用车的核心组成部分，它直接影响着车辆的性能、燃油经济性和安全性。
因此，如何优化和协调乘用车底盘的动力系统成为了汽车制造商和工程师们关注的重点。
在乘用车底盘的动力系统中，发动机、变速器、传动轴、差速器和车轮是密切相关的组成部分。
为了优化乘用车的动力系统，首先需要考虑选择合适的发动机和变速器组合。
发动机的类型和功率输出对整个动力系统的性能有着重要影响。
同时，变速器的传动比和换档策略也能够对车辆的加速性、燃油经济性和驾驶舒适性产生重要影响。
因此，在动力系统优化阶段，需要综合考虑发动机功率、变速器传动比和换档策略，以达到最佳的性能和燃油经济性。
除了发动机和变速器的选择之外，乘用车底盘的动力系统还需要考虑其他组成部分之间的协调控制策略。
例如，车轮的驱动力分配、差速器的差速控制和车轮的制动力分配都需要考虑。
这些协调控制策略可以通过传感器和控制单元来实现。
传感器可以实时监测车辆的状态，而控制单元则可以根据传感器数据进行信息处理和决策。
通过这种方式，底盘动力系统的各个组成部分可以实现协调控制，从而提高整个车辆的性能和安全性。
在底盘动力系统的协调控制策略中，驱动力分配是一个重要的组成部分。
驱动力分配决定了动力系统中各个车轮所承受的驱动力，进而影响车辆的操控性能。
在常规的前驱或后驱车辆中，驱动力通常集中在某一个车轮上，容易导致轮胎打滑。
因此，通过协调控制策略，可以实现驱动力的合理分配，以最大程度地减少轮胎打滑的风险，提高车辆的操控性能。
另一个重要的协调控制策略是差速控制。
差速器是乘用车底盘动力系统中的重要组成部分，它负责将发动机的驱动力分配到两个车轮上。
在转弯时，内外两个轮胎的行驶距离会有所不同，差速器会根据内外轮胎的速度差异来调节驱动力分配，从而保证车辆的稳定性和操控性。
通过差速器的协调控制策略，可以实现车辆在转弯时的平稳行驶，减少安全风险。
轮式底盘基本参数一、发动机功率计算 1、平地行驶工况车辆在平地行驶时，由于行驶速度较低，忽略风阻对车辆行驶的影响。
故车辆主要的阻力来自于滚动阻力其中 ——车轮滚动阻力系数，不同工况下的数值见下表 ——车轮垂直于地面的载荷混凝土 冻结冰雪地 砾石路 坚实土路 松散土路 泥泞地、沙0.0180.0230.0290.0450.0700.09-0.18本设计中考虑选择隧道路况，=0.05 则=0.05x14x1000x9.8=6860 则在平地行驶发动机的功率为其中 ——发动机到驱动轮的总效率 ——车辆的最大行驶速度 取 =0.96x0.97x0.97x0.97=0.88 =20Km/h 则Kw v F P f Te 31.43360020686088.01360010max =⨯⨯=⋅⋅=η 2、爬坡工况图4 作用于车辆上的阻力车辆爬坡时所受阻力主要有行驶阻力、坡道阻力、风速阻力和加速阻力。
由于车辆行驶速度较低，且在爬坡时加速运动较少，故仅考虑行驶阻力与坡道阻力对车辆的影响。
2.1 滚动阻力计算：其中 ——车轮滚动阻力系数，不同工况下的数值见下表 ——车轮垂直于地面的载荷混凝土 冻结冰雪地 砾石路 坚实土路 松散土路 泥泞地、沙0.0180.0230.0290.0450.0700.09-0.18本设计中考虑选择隧道路况，=0.05 则=N 27.621725cos 8.910001405.0=⨯⨯⨯⨯ 2.2 坡道阻力计算N G F i 23.5798325sin 8.9101425sin 3=︒⨯⨯⨯=︒⋅=故车辆在爬坡工况时，牵引力应为行驶阻力与坡道阻力之和N F F F i f k 52.6442923.5798327.6217=+=+=2.3 爬坡功率计算其中 ——发动机到驱动轮的总效率 ——车辆爬坡速度取 =0.96x0.97x0.97x0.97=0.88 =3Km/h 则Kw v F P k Te 86.603600352.6442988.01360010max =⨯⨯=⋅⋅=η 3、取平地行驶工况与爬坡工况发动机功率的较大值为发动机的型号选取功率，即P=60.86Kw4、发动机的选取选用东风康明斯生产的工程机械用发动机，转速选取2200r/min，其B系列发动机参数如表1所示：表1 B系列发动机参数选用4BTA3.9-C100型柴油发动机作为轮式底盘动力发动机扭矩-转速特性曲线发动机功率-转速特性曲线发动机比油耗-转速特性曲线由上述三组发动机外特性曲线得出以下结论：1、发动机运行在1400rpm-1500rpm之间时，将输出最大扭矩，最大扭矩为410N.m，该转速适用于台车爬坡工况；2、发动机运行在2000rpm-2200rpm之间时，发动机将输出额定功率，即74KW，可考虑用在短距离转场工况，提高作业效率；3、发动机运行在1800rpm左右时，发动机的燃油经济性最好，可考虑用在远距离转场工况下达到节能需要。
浅谈汽车动力性评价标准摘要：本文研究了汽车动力性评价的各种方法和评价指标,介绍了动力性评价的主要参数：最高车速、加速时间、最大爬坡度、发动机最大功率、比功率、驱动轮输出功率、驱动力等相关评价参数；介绍了汽车的动力性衰退现象和汽车动力性评价的实验方法。
关键词:汽车动力性评价指标加权系数优化设计1汽车动力性评价的各种方法及评价指标概述1．１汽车动力性概述汽车动力性是汽车最基本的使用性能.汽车无论是用作生产工具还是用作生活用具,其运行效率均取决于是否拉得动、跑得快，即取决于运行速度。
在运行条件(地理、道路、气候条件及运输组织条件等）一定时，汽车的平均运行技术速度主要取决于汽车的动力性。
显然汽车动力性越好，汽车运行的平均技术速度就越高，汽车运行效率也就越高.因此汽车工程界,用车的、购车的、爱车的都很看重汽车的动力性。
汽车具有什么样的动力性算好，如何评定，观点不同，评价的依据也就不同，目前尚无统一公认的评价指标，更无标准。
汽车工程界基于具有最高的平均行驶技术速度的观点，以汽车的最高行驶速度、加速时间和最大爬坡度为量标，评定、比较汽车动力性的优劣.对于新车的动力性,人们基本上认同这三个指标.对于在用汽车动力性的评价量标就各不一样了.在用汽车的动力性在新车定型时便已确立，在使用时，再与其他车型横向比较动力性的高低就毫无意义了.就是在同型汽车间相互比较动力性，除了表明具体汽车间动力性存在差异外，也不能据此揭示该型汽车结构、性能的优劣。
由于使用条件的差异,在用汽车间不具有横向比较的条件,缺乏可比性。
在用汽车固有动力性在使用过程不是恒定不变的，是随着运行过程中部件、零件的磨损、老化等逐渐衰退变差，直至跑不动，丧失工作能力。
这样动力性衰退便是汽车技术状况变差的征兆。
汽车运行过程、零部件磨损、老化等的进程受运行环境条件的影响有快有慢,即便是运行环境条件相同、累计行程一样的同型汽车，由于使用水平的差异，其零部件磨损、老化的进程也不一样，汽车动力性衰退变差的进程也因此千差万别，而比较汽车在使用过程的动力性与固有动力性，即可判别在用汽车的技术状况。
交通运输专业课程设计任务书要求：本次计算设计以小组为单位进行，每组计算两种车型(大型车、小型车)。
先通过手工计算并绘图（选取5-8个特征点），然后计算机编程实现并绘图，并打印计算说明书和程序。
答辩时应交上查阅资料，计算草稿，设计说明书。
具体设计要求如下：1.汽车动力性经济性分析计算通过查阅收集有关资料，计算分析给定型号汽车的动力性能及燃油经济性，并绘出该车型的发动机外特性曲线，驱动力——行驶阻力平衡图，动力特性图，百公里油耗曲线等。
根据计算结果和实际情况，分析该车型发动机参数和底盘性能参数匹配是否合理，并提出修改意见。
2.汽车平均技术速度的分析计算通过计算给定型号汽车在假设给定路面上行驶的平均技术速度来分析该车型在实际运行中的应用。
3.参数有的车型参数不完整，请查阅相关资料或用经验公式计算选取，并经手动计算分析后修正获得。
4.说明书全班统一设计格式（封面、目录、版式。
具体参照毕业设计说明书格式—见校园网）；说明书内容包括：任务书、目录、各车型参数分析、计算、图表、结论、设计体会等。
一、车型参数车型二：黄河JN1181载货汽车一、发动机X6130附表一）Nmax=154.5kw(相应转速2100r/min)Mmax=784N.m(相应转速1300r/min)二、整车参数：1.尺寸参数：全长L=7920mm，全宽B=2500mm，全高H=2910mm，轴距L1=4300mm,前轮距B1=1972mm，后轮距B2=1824mm.2.重量参数变速箱传动比i1=7.034,i2=4.594,i3=2.638,i4=1.554,i5=1,i倒=5.968。
主减速器比io=5.196。
车轮：11.00-20。
三、使用数据：滚动阻力系数f=0.03；道路阻力系数：强度计算用Φ=1性能计算用Φ=0.8空气阻力系数：K=0.8；迎风面积：A=0.78X宽X高；最大速度：Vmax=80km/h；最大爬坡度：25%；传动系效率：η=0.9车型五：BJ122轻型载货汽车一、发动机475Q（附表一）Nmax=66马力(相应转速4500r/min)Mmax=11Kg.m(相应转速3000r/min)二、整车参数：1.尺寸参数：全长L=4425mm，全宽B=1695mm，全高H=1795mm，轴距L1=2400mm,前轮距B1=1440mm，后轮距B2=1260mm.2.重量参数（附表二）3.性能参数：变速箱传动比i1=5.03,i2=2.73,i3=1.60,i4=1,i倒=5.46。
底盘与发动机的动力性匹配计算
最高车速一般指在水平良好的混凝土或沥青路面上汽车节气门全开时能达到的最高行使速度。
从汽车驱动力–行驶阻力平衡关系进行分析：当汽车的驱动力和行驶阻力相等时，汽车处于平衡状态，此时汽车达到最高车速。
单级固定传动比变速器行驶方程式为：
F t=F f+F i+F w+F j
式中，F t为驱动力，F f为滚动阻力，F i为坡度阻力，F w为空气阻力，F j为加速阻力。
用图解法计算最高车速时可忽略F i和F j，所以上式可简化为：
F t=F f+F w
F t=T t q×i g×i o×ηt/r
式中，T t q为发动机转矩，i g为变速器传动比，i o为主减速器传动比（取4.1），ηt 为传动系机械效率（约为0.9），r为轮胎滚动半径（该车轮胎型号为P235/75R15，查表得r为0.356m）。
驱动力和发动机转速（F t–n）的计算结果见表1（计算过程略）。
U a=0.377×r×n/(i g×i o)
式中，U a为行驶速度，n为发出上式扭矩时的发动机转速。
n–U a的计算结果见表2（计算过程略）。
F w、F f、F w+F f与U a的计算结果见表3（计算过程略）。
F w=C D×A×U a2/21.15
A=B（轮距）×H（高）=1.51×1.71=2.8m2，C D取0.4。
F f=G×f
整车最大总质量m为2575k g。
v＜50k m/h时，f取0.018；
v=60k m/h时，f取0.019；
v=80k m/h时，f取0.02；
v=100k m/h时，f取0.022；
v=120k m/h时，f取0.025。
图1驱动力–行驶阻力平衡图
将表1、表2、表3中的数值进行综合分析，作出汽车驱动力–行驶阻力平衡图（见图1）。
从图1可以看出，汽车在不同车速时驱动力和行驶阻力之间的关系。
汽车在V档行驶时，F t5与F f+F w的曲线的交点即为汽车的最高车速U a m a x，此时驱动力与行驶阻力相等，汽车处于平衡状态，从图中可以看出该车的U a m a x=128k m/h。
表1F t–n
表2n–U a
表3F w、F f、F w+F f–U a
汽车加速时间计算
汽车加速时间通常指汽车从Ⅰ档起步，并以最大加速度。
选择恰当的换档时机逐步加速到某挡并达到指定车速（可以用0～100k m/h）所需要的时间。
计算从取设定限制转速时的驱动力为最高转速时驱动力和所需加速驱动力的平均值（面积），计算0～100k m/h的加速时间。
（注：换1次挡所用时间为0.8s，同时速度下降0.5k m/h。
）
估算该车在设定的限制转速为3000r/m i n；在驱动力–行驶阻力平衡图上，通过作图的方法找到变速器切入每档时的驱动力；计算Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ所需要的加速时间。
通过作图得出（见图2）：
图2加速性能及最大爬坡度 F t1=8143N；F t2=4428N；F t3=3009N；F t4=2145N。
由上图及（F f+F w）–U a数据表可知：
F1=F t1-(F f+F w)=8143-484=7658.3N
(F f+F w取U a在20k m/h)
V1=26.5k m/h
F2=F t2-(F f+F w)=4428-548.5=3879.5N
(F f+F w取U a在40k m/h)
V2=48.6k m/h
F3=F t3-(F f+F w)=3009-680
=2329N
(F f+F w取U a在60k m/h)
V3=71.7
F4=F t4-(F f+F w)=2145-855=1290N
(F f+F w取U a在80k m/h)
V4=100
汽车旋转质量换算系数δ值在m1～m5上分别取0.5、0.2、0.1、0.08、0.06。
m1=2575×(1+0.5)=3862.5k g
a1=F1/m1
t1=v1/a1=13.4s
m2=2575×(1+0.2)=3879.5k g
a2=F2/m2
t2=(v2-v1-0.5)/a2=17.2s
m3=2575×(1+0.1)=2832.5k g
a3=F3/m3
t3=(v3-v2-0.5)/a3=27.4s
m4=2575×(1+0.08)=2943k g
a4=F4/m4
t4=(v4-v3-0.5)/a4=64.6s
所以0～100k m/h的加速时间为：
t=t1+t2+t3+t4+0.8×3=125s
汽车的最大爬坡度计算
汽车的最大爬坡度用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度α表示，一般指Ⅰ挡的最大爬坡度。
由α=a r c s i n［F t-（F f+F w）］/G以及图2得出：
Ⅰ挡最大爬坡度α=a r c s i n8085/25750=18.2°，即33%，
Ⅴ挡最大爬坡度α=a r c s i n915/25750=2.0°，即3.5%。
小结
在该轻型车底盘上搭载J X493Z Q3发动机后，选定具有图1所示变速比的变速箱及后桥装置后，整车的最高车速达到128k m/h，该车速基本能满足普通公路路况和高速公路路况的行驶要求；加速时间为125s，这个时间偏长，但考虑到该车的动力系统为中低转速的柴油发动机，无法通过匹配布置达到更好的改良效果，所以基本上能满足客户的要求；该车Ⅰ挡的最大爬坡度α为33%（一般汽车的最大爬坡度α约为30%），Ⅴ挡最大爬坡度α达到3.5%，体现了该车具有较好的爬坡性能。
总之，经过动力性匹配计算，配备了V31底盘和J X493Z Q3柴油发动机的轻型车的动力性能基本满足我国现有的技术水平要求。
