摩托車最小傳動(dòng)比設(shè)計(jì).doc

.摩托車最小傳動(dòng)比的探討摘要：本文從理論到實(shí)例探討了摩托車最小傳動(dòng)比。1、前言摩托車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性與發(fā)動(dòng)機(jī)和整車之間的傳動(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)摩托車行使阻力摩托車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。空氣阻力F：空氣阻力分為壓力阻力和摩擦阻力兩部分。作用在摩托車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)摩托車在上坡行使時(shí)，坡道角為，摩托車重力沿坡道向下的分力表現(xiàn)為摩托車的坡道阻力，F(xiàn)=mgsin。加速阻力F：摩托車加速行使時(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質(zhì)心上的慣性力。綜上所述，當(dāng)一輛摩托車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)以上摩托車行使阻力情況的分析，摩托車要想在道路上行使，需摩托車所輸出的動(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)功率與摩托車的行使阻力功率應(yīng)平衡。圖1是摩托車的功率平衡圖，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，最高車速與最大功率車速相等，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)的車速均小于。當(dāng)傳動(dòng)比為時(shí)，摩托車的后備功率增加，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，可摩托車的后備功率較小。由車速與發(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)摩托車最小傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)目的是使得摩托車的動(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。通常摩托車最高車速對(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。普通用途的摩托車取值范圍一般在1.01.05之間。在進(jìn)行摩托車設(shè)計(jì)時(shí)，假定=0.377（11.05）R/ (4)式中： 最高車速 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、在整車最高檔位最高車速時(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)五檔最高車速（km/h）85.9四檔最高車速(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)要求最高車速大于90km,則在此假定該車速設(shè)計(jì)為94km，其中最高車速對(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8.9259.5625五檔最高車速（km）85.9（底盤）95.2（路試）四檔最高車速(km)88（底盤）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)車速油耗對(duì)比車速原車油耗改進(jìn)后油耗350.921.03401.031.08451.151.17501.291.36551.591.56后輪出力車速（km/h）908580757065605040原車轉(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，四檔車速已不高于五檔車速。從最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，改進(jìn)后的該車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，同樣的車速其發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)