摩托車(chē)最小傳動(dòng)比設(shè)計(jì).doc

.摩托車(chē)最小傳動(dòng)比的探討摘要：本文從理論到實(shí)例探討了摩托車(chē)最小傳動(dòng)比。1、前言摩托車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性與發(fā)動(dòng)機(jī)和整車(chē)之間的傳動(dòng)系的參數(shù)選擇、匹配密切相關(guān)。如何獲得最佳傳動(dòng)系的匹配，是各個(gè)摩托車(chē)主機(jī)廠家十分關(guān)心的課題。目前主機(jī)廠家是在市場(chǎng)上采購(gòu)或自己開(kāi)發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行裝配，由于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的限制，一旦傳動(dòng)比確定，基本無(wú)法更改，只有末級(jí)傳動(dòng)比可做一定的調(diào)整。這樣，合理的匹配好末級(jí)傳動(dòng)比在主機(jī)廠的設(shè)計(jì)過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。2、理論分析1)摩托車(chē)行使阻力摩托車(chē)在道路上行使將受到各種與行使方向相反的作用力，這些力統(tǒng)稱為行使阻力。其中包括來(lái)自路面的滾動(dòng)阻力F和來(lái)自空氣阻力F,若摩托車(chē)在坡道上行駛時(shí)，還必須克服重力沿坡道的分力，即坡道阻力F，若加速行駛時(shí)還必須克服加速阻力F。因此摩托車(chē)總的行駛阻力為：F=F+F+F+F式中：F和F在任何條件下均是存在的。滾動(dòng)阻力F：是車(chē)輪在路面上滾動(dòng)時(shí)所引起的阻力總稱。產(chǎn)生的原因是由于輪胎斷面產(chǎn)生變形，形成撓曲作用，使輪胎內(nèi)部摩擦，產(chǎn)生彈性遲滯損失而消耗機(jī)械能以及輪胎與路面接觸部位不斷產(chǎn)生滑移摩擦而形成?？諝庾枇：空氣阻力分為壓力阻力和摩擦阻力兩部分。作用在摩托車(chē)外形表面法向壓力的合力在行使方向反方向上的分離稱為壓力阻力；由于空氣粘性在車(chē)表面產(chǎn)生的切向力的合力在行使方向的方向上的分力稱為摩擦阻力。坡道阻力F：當(dāng)摩托車(chē)在上坡行使時(shí)，坡道角為，摩托車(chē)重力沿坡道向下的分力表現(xiàn)為摩托車(chē)的坡道阻力，F(xiàn)=mgsin。加速阻力F：摩托車(chē)加速行使時(shí)，需要克服自身質(zhì)量加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力，這就是加速阻力。它包括摩托車(chē)平移質(zhì)量加速行使的慣性力和旋轉(zhuǎn)部件加速旋轉(zhuǎn)的慣性力矩等效作用在摩托車(chē)質(zhì)心上的慣性力。綜上所述，當(dāng)一輛摩托車(chē)在平直的公路上做勻速行使時(shí)，其只受到滾動(dòng)阻力和空氣阻力。2）功率平衡分析根據(jù)以上摩托車(chē)行使阻力情況的分析，摩托車(chē)要想在道路上行使，需摩托車(chē)所輸出的動(dòng)力必須克服上述的行使阻力。則功率平衡理論認(rèn)為摩托車(chē)行使時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到驅(qū)動(dòng)后輪的驅(qū)動(dòng)功率與摩托車(chē)的行使阻力功率應(yīng)平衡。圖1是摩托車(chē)的功率平衡圖，曲線1、2、3分別是對(duì)應(yīng)最小傳動(dòng)比為、時(shí)的摩托車(chē)輸出功率曲線，其中，。從圖1可以看出當(dāng)傳動(dòng)比為時(shí)，阻力功率曲線與發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線2交在最大功率點(diǎn)上，最高車(chē)速與最大功率車(chē)速相等，而另外的2條功率曲線與阻力曲線交點(diǎn)不在最大功率點(diǎn)上，且交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的車(chē)速均小于。當(dāng)傳動(dòng)比為時(shí)，摩托車(chē)的后備功率增加，燃油經(jīng)濟(jì)性能降低；而曲線3在曲線2的右方，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用率高，可摩托車(chē)的后備功率較小。由車(chē)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系式V=0.377 （1）總傳動(dòng)比 為=0.377 (2)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速（單位：r/min）r 驅(qū)動(dòng)輪工作半徑（單位：m）車(chē)速(單位：km/h)總傳動(dòng)比= (3)一次傳動(dòng)比（發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與主軸的傳動(dòng)比）；變速傳動(dòng)比（主軸到副軸的傳動(dòng)比）；二次傳動(dòng)比（發(fā)動(dòng)機(jī)副軸上輸出鏈輪到后輪上大鏈輪的傳動(dòng)比）3)設(shè)計(jì)目的及設(shè)計(jì)原則 對(duì)摩托車(chē)最小傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)目的是使得摩托車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性相互兼顧，并達(dá)到最優(yōu)的效果，既有較好的動(dòng)力性，又有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。通常摩托車(chē)最高車(chē)速對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的比值應(yīng)在0.91.2之間。普通用途的摩托車(chē)取值范圍一般在1.01.05之間。在進(jìn)行摩托車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)，假定=0.377（11.05）R/ (4)式中： 最高車(chē)速 km/h最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速 r/min R驅(qū)動(dòng)輪工作半徑 m最小傳動(dòng)比4、實(shí)例分析 現(xiàn)以我公司125-28摩托車(chē)為例進(jìn)行最小傳動(dòng)比的探討1）125-28市場(chǎng)反饋有如下幾個(gè)問(wèn)題：a、在整車(chē)最高檔位最高車(chē)速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在6500r/min左右；b、用戶反應(yīng)動(dòng)力性不足，加速性能不好。 c、四檔最高車(chē)速比五檔高。 2) 125-28基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)輪輪胎規(guī)格90/90-18P發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率/轉(zhuǎn)速(kw/rpm)7.1/8000發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩/轉(zhuǎn)速(N.m/rpm)9.5/6500初級(jí)傳動(dòng)比68/20=3.4一檔傳動(dòng)比37/14=2.643二檔傳動(dòng)比32/18=1.778三檔傳動(dòng)比25/19=1.316四檔傳動(dòng)比23/22=1.045五檔傳動(dòng)比21/24=0.875末級(jí)傳動(dòng)比45/14=3.214末級(jí)傳動(dòng)比42/14=3最小總傳動(dòng)比（五檔） 3.4*0.875*3=8.925四檔總傳動(dòng)比 3.4*1.045*3=10.659車(chē)速（km/h）90858075706560504030轉(zhuǎn)速(rpm)7070667062905890550051104710391031502360代入公式(1)式得驅(qū)動(dòng)輪工作半徑(m)0.30140.30160.30110.30150.30130.30110.30150.30270.30060.3009計(jì)算摩托車(chē)驅(qū)動(dòng)輪的工作半徑可根據(jù)后輪出力的測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算得來(lái)也可理論計(jì)算，此處采取根據(jù)后輪出力數(shù)據(jù)求得。由于在行使測(cè)試中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及車(chē)速讀取均為人為讀取，數(shù)據(jù)將有一定的誤差，可多計(jì)算幾個(gè)車(chē)速時(shí)的數(shù)據(jù)取平均值更為準(zhǔn)確。故計(jì)算得到125-28驅(qū)動(dòng)輪工作半徑R=0.3014 m。將驅(qū)動(dòng)輪工作半徑代入（3）式得理論設(shè)計(jì)最高車(chē)速。Vmax=0.377（11.05）R/ km/h=0.377（11.05）80000.3014/8.925 km/h=(101.85106.94)km/h3) 125-28實(shí)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)五檔最高車(chē)速（km/h）85.9四檔最高車(chē)速(km/h)88起步加速(s)13.8超越加速(s)15爬坡能力()20.2根據(jù)以上實(shí)測(cè)車(chē)速為85.9km/h，代入由（1）推出的公式五檔 n=6747rpm四檔 n=8015.6 rpm4) 從以上數(shù)據(jù)看，當(dāng)在四檔時(shí)，其最高車(chē)速的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速點(diǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率點(diǎn)左右。5)優(yōu)化計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)要求最高車(chē)速大于90km,則在此假定該車(chē)速設(shè)計(jì)為94km，其中最高車(chē)速對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速比按設(shè)計(jì)原則選取為11.05。由V=0.377得五檔時(shí)的最小傳動(dòng)比=9.6710.15=，其中、為發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部傳動(dòng)比，其基本無(wú)法改變，可調(diào)整的只有。則=3.253.41而末級(jí)傳動(dòng)比中，發(fā)動(dòng)機(jī)上的輸出鏈輪受到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱結(jié)構(gòu)的限制，其齒數(shù)基本無(wú)法變化，故調(diào)整大鏈輪的齒數(shù)來(lái)調(diào)整傳動(dòng)比。由= 得 大鏈輪齒數(shù)=小鏈輪齒數(shù)=14（3.253.41）45.547.7取整則得出大鏈輪可取45、46、47、48齒。由于公司內(nèi)有45齒大鏈輪，而46、47、48齒的需開(kāi)模投入，故在此采用45齒鏈輪試驗(yàn)。6）優(yōu)化后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比項(xiàng)目原車(chē)改1初級(jí)傳動(dòng)比68/2068/20五檔傳動(dòng)比21/2421/24末級(jí)傳動(dòng)比42/1445/14最小傳動(dòng)比8.9259.5625五檔最高車(chē)速（km）85.9（底盤(pán)）95.2（路試）四檔最高車(chē)速(km)88（底盤(pán)）89.3（路試）起步加速(s)13.813.2超越加速(s)1514.4爬坡度()20.224.4經(jīng)濟(jì)車(chē)速油耗對(duì)比車(chē)速原車(chē)油耗改進(jìn)后油耗350.921.03401.031.08451.151.17501.291.36551.591.56后輪出力車(chē)速（km/h）908580757065605040原車(chē)轉(zhuǎn)速（rpm）707066706290589055005110471039103150功率(kw)5.445.355.094.724.343.883.442.472.02改進(jìn)后轉(zhuǎn)速(rpm)75507140672063105890547050504200功率(kw)5.665.625.525.264.874.403.912.932.16通過(guò)優(yōu)化，該車(chē)出現(xiàn)的問(wèn)題得到了一定的解決，動(dòng)力性得到了部分提升，爬坡能力也有所提高，四檔車(chē)速已不高于五檔車(chē)速。從最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，改進(jìn)后的該車(chē)的加速性能任不是很理想，還可選取較大的大鏈輪齒數(shù)，以更多提高其動(dòng)力性，可適當(dāng)犧牲其部分燃油經(jīng)濟(jì)性（目前其燃油經(jīng)濟(jì)性很好）。5、總結(jié)1）普通用途摩托車(chē)最小傳動(dòng)比設(shè)計(jì)應(yīng)遵循功率平衡原則設(shè)計(jì)，使得其最高車(chē)速點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速的比值在11.05之間為益。2）考慮末級(jí)傳動(dòng)裝置的可布置性和制造工藝性。如鏈輪的布置空間是否受到限制；當(dāng)鏈輪齒數(shù)發(fā)生變化，鏈輪的包角也會(huì)發(fā)生變化，為了保證鏈輪的可靠性，輪距是否需要調(diào)整等。3）考慮振動(dòng)、噪聲、排放等性能。傳動(dòng)比發(fā)生變化，同樣的車(chē)速其發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)