一種汽車主減速器傳動比選擇方法

廖武，張永康

（安徽江淮汽車技術中心乘用車研究院底盤設計部，安徽 合肥 230601）

前言

本文選擇市場某款熱銷車型，依據用戶需要設定其百公里等速（90km/h）油耗范圍為（5.0-7.0）L/100km,加速時間（0-100km/h）范圍為(9.0-12.0)s，試對該車型進行動力裝置參數的選定與優化，并確定最佳方案。

已知參數：整車質量1330kg；最高車速200km/h；發動機怠速800r/min；最高轉速5000r/min；車輪半徑R=0.4064m；單個車輪轉動慣量 1.30kg·m2；發動機飛輪轉動慣量 0.22 kg·m2。

1 發動機功率的選擇

1.1 首先從保證汽車預期最高車速初步選擇發動機應有功率

根據公式

估算出發動機功率，其中m=1330kg；uamax=200km/h；空氣阻力系數 CD=0.30；迎風面積 A=2.0;滾動阻力系數f=0.020（設定測試路面為一般瀝青或混凝土路面）；總傳動效率ηT=0.95（變速器）×0.96（單級主減速器）=0.912。根據以上參數，可得發動機的功率為Pe=85kw。

1.2 參考同級汽車比功率統計值

粗略估計新車比功率值，得出最大功率值，經調查，同級汽車比功率平均值為 9.72，由此估計新車發動機功率為69.72×1.330=93kw。

2 變速箱傳動比范圍以及主減速器傳動比初定

由以往同系車型可以初步確定變速箱（5擋手動）各擋傳動比大小如表1所示：

表1 各擋傳動比大小

而由經驗值可初定主減速器傳動比為3.40。依據以上數據可以開始繪制燃油經濟性—加速時間曲線，即C曲線。

3 繪制不同主傳動比i 0時燃油經濟性—加速時間曲線

在以上數據的前提下改變主減速器傳動比，變速箱傳動比不變，繪制C曲線，進而得到滿足動力性與燃油經濟性要求的最佳主傳動比。

分別求出當主傳動比為3.00、3.20、3.40、3.60、3.80時的加速時間（s）與燃油消耗量（km/L），在燃油經濟性—動力性·坐標系中描出各對應點，并用平滑曲線連結，進而得到C曲線。

3.1 求加速時間（s）

由發動機轉速—轉矩數據擬合出轉矩Ttq曲線方程：

表2 發動機轉矩特性

可將發動機轉矩用四次多項式表示如下：

由以上數據公式可得出ua-a曲線如下：

圖1

表3 主減速器傳動比與加速時間

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；行駛車速 ua=90km/h；發動機功率 Pe=13.4kw。

再由發動機萬有特性曲線查得燃油消耗率 b，即可計算出燃油消耗量（km/L）如表4所示：

表4 主減速器傳動比與燃油消耗量

由以上數據可作出燃油經濟性—加速時間曲線如下所示：

圖2

4 確定滿足要求的最佳主傳動比

由C曲線可知，當主減速器傳動比為3.20-3.60時，均能滿足動力性與經濟性的要求，若選定3.40作為主減速器傳動比，則能兼顧動力性與經濟性的要求，故選擇i0=3.40作為最佳主傳動比。

5 結論

該文已現有的車型為基礎，結合經驗和理論，計算得到更符合實際使用要求的主減速器主傳動比，在該傳動比下，能使動力性和經濟性得到兼顧。該文對汽車主減速器主傳動比的選擇上具有一定的借鑒意義。