貨車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)匹配與總體設(shè)計(jì)

1、太原科技大學(xué)汽車(chē)?yán)碚撜n程設(shè)計(jì)（論文）載貨汽車(chē)動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì)摘 要隨著我國(guó)公路運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)貨物運(yùn)輸在綜合運(yùn)輸體系中所占比重逐年上升，載貨汽車(chē)保有量的增加加劇了能源消耗，而動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配是在保障載貨汽車(chē)動(dòng)力性基礎(chǔ)上改善燃油經(jīng)濟(jì)性的有效方法，也是汽車(chē)工程和汽車(chē)運(yùn)輸工程研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)問(wèn)題之一，因此研究載貨汽車(chē)動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì)具有十分重要的實(shí)際意義。本文以載貨汽車(chē)的動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì)為主線，通過(guò)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行動(dòng)力性計(jì)算和傳動(dòng)系總成的選型來(lái)設(shè)計(jì)一款最高時(shí)速90Km/h、最大爬坡度30%、最大總質(zhì)量ma=8700kg的載貨汽車(chē)。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容如下：1) 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定：通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的

2、外特性曲線計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率及轉(zhuǎn)速、最大轉(zhuǎn)矩及其轉(zhuǎn)速，最終選擇中國(guó)重汽MC05.14-40型號(hào)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。2) 傳動(dòng)系最小、最大傳動(dòng)比的確定：通過(guò)最高車(chē)速和最大爬坡度計(jì)算出最小傳動(dòng)比i6=0.733、最大傳動(dòng)比i1=5.864，選擇一汽CA6TBX070M型號(hào)的六檔變速器，中國(guó)重汽MCY05J單后橋型號(hào)主減速器，主減速比i0=5.293) 動(dòng)力性計(jì)算：通過(guò)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力及加速性能計(jì)算繪制出汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖、加速度曲線圖、加速度倒數(shù)曲線圖、二擋原地起步加速到70km/h加速時(shí)間圖，并計(jì)算出該車(chē)最大爬坡度imax=0.381，最高車(chē)速u(mài)max=90.01km/h，70公里加速時(shí)

3、間t70=30.93s4) 汽車(chē)總體布置：該貨車(chē)采用平頭式、4x2前置后驅(qū)的布置形式。關(guān)鍵詞：載貨汽車(chē)；傳動(dòng)參數(shù)；動(dòng)力性匹配；發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系部件定型目 錄摘 要I課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)11設(shè)計(jì)題目12性能參數(shù)要求13具體設(shè)計(jì)任務(wù)14參考文獻(xiàn)1第1章整體主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定21.1.發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇21.1.1.發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及轉(zhuǎn)速的確定21.1.2.發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速的確定31.2輪胎的選擇41.3.傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的確定51.4傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比確定5第2章傳動(dòng)系各總成選型62.1發(fā)動(dòng)機(jī)選型62.2離合器的選型72.3變速器的選型72.4傳動(dòng)軸選型82.5驅(qū)動(dòng)橋的選型82.5.1驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和布置形

4、式的選擇82.5.2主減速器結(jié)構(gòu)形式82.5.3驅(qū)動(dòng)橋的選型8第3章整車(chē)性能計(jì)算93.1汽車(chē)動(dòng)力性能計(jì)算93.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線93.1.2汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力103.1.3動(dòng)力特性因數(shù)123.1.4最大爬坡度及附著率133.2汽車(chē)加速性能計(jì)算143.3汽車(chē)功率平衡計(jì)算18第4章發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系部件的確定214.1發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系部件確定214.2總體布置圖21第5章設(shè)計(jì)總結(jié)225.1全文工作總結(jié)225.2設(shè)計(jì)心得體會(huì)22參考文獻(xiàn)23II課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1 設(shè)計(jì)題目載貨汽車(chē)動(dòng)力總成匹配與總體設(shè)計(jì)2 性能參數(shù)要求根據(jù)給定的參數(shù)，設(shè)計(jì)一輛最高速度90km/h、最大爬坡度30%的載貨汽車(chē)

5、表0-1 設(shè)計(jì)參數(shù)表額定裝載質(zhì)量（kg）最大總質(zhì)量（Kg）比功率（Kw/t）比轉(zhuǎn)矩（Nm/t）學(xué)號(hào)500087002047203 具體設(shè)計(jì)任務(wù)1) 查閱相關(guān)資料，分析設(shè)計(jì)題目，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋以及車(chē)輪的選型設(shè)計(jì)。2) 根據(jù)所選總成進(jìn)行汽車(chē)動(dòng)力性估算，實(shí)現(xiàn)整車(chē)的優(yōu)化配置。3) 繪制設(shè)計(jì)車(chē)輛的總體布置圖。4) 完成1萬(wàn)字的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4 參考文獻(xiàn)1) 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.2) 余志生.汽車(chē)?yán)碚?機(jī)械工業(yè)出版社.3) 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造.人民交通出版社.4) 汽車(chē)工程手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.5) 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）.1第1章 整體主要參數(shù)的確定第1章 整體

6、主要目標(biāo)參數(shù)的初步確定1.1. 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇在汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)是重要的組成部分之一，發(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞直接影響到整車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。除了混合動(dòng)力汽車(chē)外，目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用于貨運(yùn)汽車(chē)上的發(fā)動(dòng)機(jī)有兩類(lèi)：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1。柴油機(jī)與汽油機(jī)不僅使用的燃料不同，而且因排放對(duì)環(huán)境造成的污染、工作噪聲、振動(dòng)、使用可靠性、耐久性及質(zhì)量大小等諸多方面均有較大的區(qū)別2。相比于汽油機(jī)，柴油機(jī)主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1) 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力強(qiáng)勁。相對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在尺寸方面限制較小，因而可以制造出壓縮比很高的發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生更大功率與扭矩。2) 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作方式為壓燃式，采用稀薄的混合氣燃燒，因此

7、熱效率高，工作可靠，工作壽命也要比汽油機(jī)高。3) 柴油機(jī)排放低，尤其是一氧化碳和碳?xì)浠衔锱欧诺?，在環(huán)保節(jié)能方面性能突出。而且柴油機(jī)及價(jià)格相對(duì)便宜，工作可靠，燃油經(jīng)濟(jì)性好，所以在我國(guó)載貨汽車(chē)上得到普遍使用。確定了發(fā)動(dòng)機(jī)的基本形式應(yīng)按照要求合理選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率愈大汽車(chē)的動(dòng)力性愈好，但發(fā)動(dòng)機(jī)功率過(guò)大會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)利用功率降低，燃油經(jīng)濟(jì)性下降，動(dòng)力傳動(dòng)系質(zhì)量也要增大3。因此，應(yīng)合理選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。1.1.1. 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)所設(shè)計(jì)汽車(chē)應(yīng)達(dá)到的最高車(chē)速vamax（km/h），用下式估算發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率。(1-1)式中：T傳動(dòng)系效率，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋單級(jí)主減速的4X2汽車(chē)可取9

8、0%ma汽車(chē)的總質(zhì)量（kg）g 重力加速度（m/s2）fr滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)貨車(chē)取0.02CD空氣阻力系數(shù)，貨車(chē)取0.601.00A汽車(chē)正面投影面積（m2）汽車(chē)的空氣阻力系數(shù)與迎風(fēng)面積參照下表1-1 進(jìn)行選取A=6m2，CD=0.8。表1-1 汽車(chē)的空氣阻力系數(shù)與迎風(fēng)面積車(chē)型迎風(fēng)面積A/m2空氣阻力系數(shù)CDCDA/m2備注貨車(chē)3-70.6-1.0客車(chē)4-70.5-0.8將T=90%，ma=8700kg代入式1-1得為了檢驗(yàn)計(jì)算的合理性，我們通過(guò)式1-2計(jì)算其比功率與同級(jí)汽車(chē)的比功率統(tǒng)計(jì)值對(duì)比。（1-2）代入數(shù)據(jù)到式1-2得 表1-2 汽車(chē)動(dòng)力性參數(shù)范圍汽車(chē)類(lèi)別最高車(chē)速（km/h）比功率（kw/t

9、）比轉(zhuǎn)矩（Nm/t）貨車(chē)最大總質(zhì)量/t1.86.080-13515-2538-446.014.075-12010-20233-47比功率12.04kw/t在表1-2給定的范圍10-20kw/t之內(nèi)，所以初步選定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為102.8kw。柴油機(jī)最大功率 對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速 在1800-4000r/min之間，總質(zhì)量大些的貨車(chē)柴油機(jī)值在1800-2600r/min之間。采用高轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)雖然能提高功率，同時(shí)也有使活塞運(yùn)動(dòng)的平均速度增快、熱負(fù)荷增加、壽命降低等缺陷。1.1.2. 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速的確定發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率確定之后，還應(yīng)考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩 。發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性因數(shù)、加速性能和爬坡

10、能力都有直接影響。發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩適應(yīng)系數(shù) 則標(biāo)志著汽車(chē)行駛阻力增加時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)沿著外特性曲線自動(dòng)增加扭矩的能力。 值越大則換擋次數(shù)可顯著減小。車(chē)用柴油機(jī)的 值多在1.05-1.25之間4,這里 取1.2.發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和相應(yīng)的轉(zhuǎn)速確定后，可按照式（1-3）求發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 （1-3）初選 =2400r/min，=1.2代入上式1-3得 一般用發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性系數(shù) ，表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速適應(yīng)行駛工況的程度， 值越大，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速適應(yīng)性越好。采用 值大的發(fā)動(dòng)機(jī)可以減小換擋次數(shù)，減輕司機(jī)疲勞、減少傳動(dòng)系的磨損和降低油耗。通常，柴油機(jī)取1.2-1.6，以保證汽車(chē)具有適當(dāng)?shù)淖畹头€(wěn)定車(chē)速。初取 =1450r/min

11、，則 ， 。1.2 輪胎的選擇輪胎的尺寸和型號(hào)是進(jìn)行汽車(chē)性能計(jì)算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)5。選擇的依據(jù)是車(chē)型、使用條件、輪胎的額定載荷以及汽車(chē)的行駛速度。參照汽車(chē)軸荷分配表1-3來(lái)計(jì)算前后輪胎所受的載荷。表1-3 汽車(chē)的軸荷分配車(chē)型滿(mǎn)載空載商用貨車(chē)4x2后輪單胎前軸后軸前軸后軸32%-40%60%-68%50%-59%41%-50%通過(guò)式1-4、1-5來(lái)計(jì)算前后輪胎滿(mǎn)載和空載時(shí)的負(fù)荷 （1-4）（1-5）將汽車(chē)的前后軸距、空載滿(mǎn)載的總質(zhì)量代入，汽車(chē)前后輪胎負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1-4表1-4 汽車(chē)滿(mǎn)載、空載狀態(tài)下輪胎負(fù)荷滿(mǎn)載空載前軸（N）后軸（N）前軸（N）后軸（N）2984155419269

12、9922050通過(guò)查閱貨車(chē)輪胎標(biāo)準(zhǔn)GB2977-2008載重汽車(chē)輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷和參考同類(lèi)車(chē)型所選的輪胎，輪胎規(guī)格選擇如下表1-5。表1-5載貨汽車(chē)輪胎的規(guī)格、尺寸及使用條件輪胎規(guī)格層數(shù)主要尺寸/mm使用條件斷面寬外直徑最大負(fù)荷/N相應(yīng)氣壓P/（0.1Mpa）標(biāo)準(zhǔn)輪輞允許使用輪輞普通花紋10.00R20162781055263006.37.57.5V1.3. 傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的確定載貨汽車(chē)若無(wú)分動(dòng)器，則傳動(dòng)系的最小傳動(dòng)比等于主減速器的主減速比乘以最高檔的傳動(dòng)比 。主減速器比 是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，在汽車(chē)總體設(shè)計(jì)時(shí)確定的。普通載貨汽車(chē)最高檔通常選用直接檔6 , 主減速器比可按下式（

13、1-6）進(jìn)行估算 （1-6）式中： 驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑（m），近似等于自由半徑r發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速（r/min）貨車(chē)最高車(chē)速，=90km/h變速器最高檔傳動(dòng)比，=1所以 ，初取 =5.29確定了主減速器減速比在反過(guò)來(lái)進(jìn)一步確定變速器最高檔傳動(dòng)比，按照下式（1-7）進(jìn)行計(jì)算（1-7）代入數(shù)據(jù)到式（1-7）得1.4 傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比確定確定最大傳動(dòng)比時(shí)要考慮三方面問(wèn)題：最大爬坡度、附著率及汽車(chē)最低穩(wěn)定車(chē)速。就普通載貨汽車(chē)而言，傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比 是變速器的I擋傳動(dòng)比 與主減速器傳動(dòng)比 的乘積。當(dāng)已知時(shí)，確定傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比也就是確定變速器I擋傳動(dòng)比。7汽車(chē)爬大坡時(shí)車(chē)速很低，可忽略空氣阻力，汽車(chē)最大驅(qū)動(dòng)

14、力通過(guò)下式（1-8） （1-8） （1-9）前面已經(jīng)計(jì)算得到r=0.527，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩=491；主減速器比 ，數(shù)據(jù)代入式（1-9）得。根據(jù)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面附著條件按下式（1-10）計(jì)算 （1-10）求得變速器I擋傳動(dòng)比為 （1-11）式中：道路系數(shù)，在良好道路面上取 汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋承受的載荷（N）設(shè)計(jì)采用單橋驅(qū)動(dòng)，軸荷分配見(jiàn)表1-3，則綜上所述，初步選取變速器I擋傳動(dòng)比 第2章 傳動(dòng)系各總成選型2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)選型根據(jù)所需發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速，初步選擇中國(guó)重汽MC05.14-40型號(hào)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表2-1所示表2-1 MC05.14-40型號(hào)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

15、主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)中國(guó)重汽MC05.14-40額定功率（kw）103最大扭矩時(shí)轉(zhuǎn)速（r/min）1400額定轉(zhuǎn)速（r/min）2400怠速時(shí)轉(zhuǎn)速（r/min）700最大扭矩（Nm）5357第2章 傳動(dòng)系各總成選型2.2 離合器的選型離合器是汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)系的部件，主要功用是：保證汽車(chē)平穩(wěn)起步、保證傳動(dòng)系統(tǒng)換擋時(shí)工作平順、防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載8。為了保證離合器在任何工況下都能可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，離合器的靜摩擦力矩 應(yīng)滿(mǎn)足下式（2-1） （2-1）式中： 離合器的后備系數(shù)后備系數(shù)是離合器設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度，在選擇時(shí)，應(yīng)考慮摩擦片在使用中磨

16、損后離合器仍能可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、防止離合器滑磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、防止傳動(dòng)系過(guò)載及操縱輕便等因素9。為可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，值不宜選的太大；采用柴油機(jī)時(shí)，由于工作粗暴，選取值應(yīng)偏大些。汽車(chē)離合器的取值范圍見(jiàn)表2-2表2-2 離合器后備系數(shù)的取值范圍車(chē)型后備系數(shù)乘用車(chē)及最大總質(zhì)量小于6t的商用車(chē)1.20-1.75最大總質(zhì)量為6-14t的商用車(chē)1.50-2.25掛車(chē)1.80-4.00根據(jù)表2-2，初步選取。所以離合器靜摩擦力矩由式（2-1）求得 。根據(jù) ，我們初步選定了東風(fēng)傳動(dòng)軸有限公司生產(chǎn)的，轉(zhuǎn)矩容量為1050Nm的DSP220拉式膜片彈簧離合器。2.3 變速器的選型輕型貨車(chē)和

17、中型貨車(chē)比功率小，所以一般采用五檔變速器，重型貨車(chē)的比功率更小，使用條件也更為復(fù)雜。重型車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間長(zhǎng)，油耗量大，且本身自重很大，一般采用6檔甚至十幾個(gè)檔的變速器，以適應(yīng)復(fù)雜的使用條件，使汽車(chē)具有足夠的動(dòng)力性與良好的燃油經(jīng)濟(jì)性10。由前面的計(jì)算我們知道變速器的最小傳動(dòng)比 ，最大傳動(dòng)比 ，所以我們選擇一汽CA6TBX070M型號(hào)的六檔變速器，具體參數(shù)如下表表2-3 一汽CA6TBX070M型號(hào)六檔變速器參數(shù)系列最大扭矩檔位123456CA6TBX070M685超速檔5.8643.5252.111.28610.7332.4 傳動(dòng)軸選型該車(chē)前后軸距不大，傳動(dòng)軸不需要分段處理。傳動(dòng)軸中由滑動(dòng)叉和

18、矩形或漸開(kāi)線型花鍵軸組成的滑動(dòng)花鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度變化。當(dāng)傳遞轉(zhuǎn)矩的花鍵伸縮時(shí)，產(chǎn)生的軸向阻力 為 （2-2）一般驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)軸均采用一對(duì)十字軸萬(wàn)向節(jié)。十字軸萬(wàn)向節(jié)兩軸夾角不宜過(guò)大，當(dāng) 由4增至16時(shí)，滾針軸承壽命下降至原來(lái)壽命的1/4.十字軸萬(wàn)向節(jié)夾角的允許范圍如表2-4所示表2-3 十字軸萬(wàn)向節(jié)夾角的允許范圍萬(wàn)向節(jié)安裝位置或相連兩總成不大于驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)軸汽車(chē)滿(mǎn)載靜止一般汽車(chē)6越野汽車(chē)12行駛中的極限夾角一般汽車(chē)15-20短軸距越野汽車(chē)302.5 驅(qū)動(dòng)橋的選型驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是增大又傳動(dòng)軸傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左右車(chē)輪，并使左右車(chē)輪具有差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車(chē)架

19、之間的垂向力、縱向力和橫向力。11 2.5.1 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和布置形式的選擇驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式和布置形式有關(guān)，貨車(chē)的驅(qū)動(dòng)輪采用非獨(dú)立懸架，相應(yīng)的采用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。2.5.2 主減速器結(jié)構(gòu)形式減速器形式的選擇與汽車(chē)的類(lèi)型和使用條件有關(guān)，主要取決于動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車(chē)性能所要求的主減速比 的大小及驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及減速形式等。單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于主減速比 的汽車(chē)上。由于所設(shè)計(jì)的載貨汽車(chē)的軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式為 型，所以選用單級(jí)主減速器。2.5.3 驅(qū)動(dòng)橋的選型根據(jù)計(jì)算的主減速比，初步選擇中國(guó)重汽生產(chǎn)的MCY05J單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋，具體

20、參數(shù)見(jiàn)下表2-4表2-4 MCY05J單級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋型號(hào)MCY05J單后橋型式中央單級(jí)減速器額定軸荷5500速比5.29板簧座中心距（mm）940標(biāo)準(zhǔn)輪距（mm）1595差速器鎖止裝置無(wú)制動(dòng)器形式鼓式制動(dòng)器重量不包括潤(rùn)滑油305第3章 整車(chē)性能計(jì)算3.1 汽車(chē)動(dòng)力性能計(jì)算3.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線我們無(wú)法直接計(jì)算，我們參考經(jīng)驗(yàn)公式（3-1）來(lái)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)的估算：（3-1）式中： 最大扭矩（Nm）最大功率時(shí)對(duì)應(yīng)的扭矩（Nm）最大功率時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速（r/min）最大轉(zhuǎn)矩時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速（r/min）利用matlab繪制的發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線如下圖（3-1）11第3章 整車(chē)性能計(jì)算圖3

21、-1 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線Matlab程序如下：n=700:10:2400;Mx=535-0.00008025.*(1400-n).2;Pe=Mx.*n/9550;plotyy(n,Pe,n,Mx);title(發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線圖);xlabel(n(r/min);ylabel(P/kw);3.1.2 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力汽車(chē)行駛過(guò)程中必須克服滾動(dòng)阻力 和空氣阻力 的作用，加速時(shí)會(huì)受到加速阻力 的作用，上坡時(shí)會(huì)受到重力沿坡道分力坡度阻力 的作用。汽車(chē)行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的平衡方程為 （3-2）發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速n下發(fā)出的轉(zhuǎn)矩 ，經(jīng)汽車(chē)傳動(dòng)系傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力 按下式計(jì)算 （3-3） 式中： 發(fā)動(dòng)機(jī)

22、轉(zhuǎn)矩（Nm） 變速器速比 轉(zhuǎn)減速器速比，在驅(qū)動(dòng)輪不打滑的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n（r/min）所對(duì)應(yīng)的汽車(chē)的車(chē)速（km/h） 為 （3-4）滾動(dòng)阻力 （3-5）式中：f滾動(dòng)阻力系數(shù) 坡道的坡度角空氣阻力 為 （3-6）利用matlab繪制出汽車(chē)行駛-阻力平衡圖（3-2）圖3-2 驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖從圖3-2可以看出，選用中國(guó)重汽MC05.14-40型號(hào)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的載貨汽車(chē)最高車(chē)速在90km/h附近。Matlab程序如下：for ig=5.864,3.525,2.11,1.286,1,0.733 Ua=0.377*r*n/ig/i0; Ft=Mx*ig*i0*eff/r; plot(Ua,Ft)

23、; hold on;endFf=G*f;ua=0:0.1:max(Ua)Fw=CdA*ua.2/21.15;plot(ua,(Ff+Fw);title(驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力圖);xlabel(Ua/(Km/h);ylabel(Ft/N);gtext(Ft1),gtext(Ft2),gtext(Ft3),gtext(Ft4),gtext(Ft5),gtext(Ft6),gtext(Ff+Fw);x,y=ginput(1);disp(汽車(chē)最高車(chē)速);disp(x);disp(Km/h);3.1.3 動(dòng)力特性因數(shù)分析汽車(chē)的動(dòng)力性我們也可以通過(guò)汽車(chē)的動(dòng)力特性圖來(lái)分析，動(dòng)力因數(shù)以符號(hào)D表示。 （3-7）通過(guò)

24、matlab繪制出的動(dòng)力特性圖如下圖（3-3）所示圖3-3 動(dòng)力特性圖Matlab程序如下：for ig=5.864,3.525,2.11,1.286,1,0.733 Ua=0.377*r*n/ig/i0; Ft=Mx*ig*i0*eff/r; Fw=CdA*Ua.2/21.15; Dmax=(Ft-Fw)/G; plot(Ua,Dmax); hold on;endtitle(汽車(chē)動(dòng)力特性圖);xlabel(Ua/(km/h);ylabel(Dmax);gtext(1),gtext(2),gtext(3),gtext(4),gtext(5),gtext(6);3.1.4 最大爬坡度及附著率最大

25、爬坡度 為I擋時(shí)的最大爬坡度。最高檔的最大爬坡度亦引起注意，特別是貨車(chē)，因?yàn)樨涇?chē)經(jīng)常是以最高檔行駛的，如果最高檔的爬坡度過(guò)小，迫使貨車(chē)在遇到較小的坡度時(shí)經(jīng)常換擋，這樣就影響了行駛的平均車(chē)速。 （3-8）即最大坡度： （3-9）克服最大爬坡度時(shí)的附著率C （3-10）式中：C汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪附著率a汽車(chē)質(zhì)心至前軸距離（m）L汽車(chē)軸距（m） 汽車(chē)質(zhì)心高度（m）利用matlab繪制的各擋爬坡度如下圖（3-4）圖3-4 汽車(chē)各檔爬坡度Matlab程序如下：for ig=5.864,3.525,2.11,1.286,1,0.733 Ua=0.377*r*n/ig/i0; Ft=Mx*ig*i0*eff/r;

26、Ff=G*f; Fw=CdA*Ua.2/21.15; i=tan(asin(Ft-(Ff+Fw)/G); plot(Ua,i); axis(0 90 0 0.4) hold on;endtitle(汽車(chē)爬坡度);xlabel(Ua/(km/h);ylabel(i(%);gtext(1),gtext(2),gtext(3),gtext(4),gtext(5),gtext(6);3.2 汽車(chē)加速性能計(jì)算汽車(chē)的加速能力可用它在水平良好路面上行駛時(shí)能產(chǎn)生的加速度評(píng)價(jià)，由于加速度數(shù)值不易測(cè)量，實(shí)際中常用加速時(shí)間來(lái)表示汽車(chē)加速能力。比如用直接擋行駛時(shí)，由最低穩(wěn)定車(chē)速加速到一定距離所需時(shí)間表明汽車(chē)的加速能力

27、。 （3-11）式中： 汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)在這里取道路坡度為零的平直路面上行駛進(jìn)行計(jì)算，即 。通過(guò)計(jì)算得汽車(chē)各擋加速度曲線如圖3-5所示圖3-5 加速度曲線圖Matlab加速度程序如下：for ig=5.864,3.525,2.11,1.286,1,0.733 Ua=0.377*r*n/ig/i0; q=1+Iw/(m*r2)+If*ig2*i02*eff/(m*r2); Ft=Mx*ig*i0*eff/r; A=(Ft-(Ff+Fw)/q/m; plot(Ua,A); hold on;endtitle(加速度曲線);xlabel(Ua/(km/h);ylabel(a);gtext(a1),

28、gtext(a2),gtext(a3),gtext(a4),gtext(a5),gtext(a6);進(jìn)而繪制各檔加速度倒數(shù)曲線如圖3-6圖3-6 加速度倒數(shù)曲線圖Matlab加速倒數(shù)曲線程序如下：for ig=5.864,3.525,2.11,1.286,1,0.733 Ua=0.377*r*n/ig/i0; q=1+Iw/(m*r2)+If*ig2*i02*eff/(m*r2); Ft=Mx*ig*i0*eff/r; A=(Ft-(Ff+Fw)/q/m; plot(Ua,1./A); hold on;endtitle(加速度倒數(shù)曲線);xlabel(Ua/(km/h);ylabel(1/a)

29、;gtext(1/a1),gtext(1/a2),gtext(1/a3),gtext(1/a4),gtext(1/a5),gtext(1/a6);由 得 （3-12）通過(guò)上式可求得汽車(chē)從初始車(chē)速0全力加速到70km/h的加速時(shí)間，結(jié)合汽車(chē)的行駛性能曲線，可以作出汽車(chē)連續(xù)換擋加速時(shí)間曲線如圖3-7所示。圖3-7 二擋原地起步加速到70km/h時(shí)間曲線圖從圖3-7可以看出，該貨車(chē)二擋原地加速到70km/h的加速時(shí)間為30s。Matlab加速時(shí)間程序如下：u(1)=0.377*r*700/i0/3.525;dt=0.01;w=1;t(1)=0;ig=3.525;while(u(w)=0.377*24

30、00*r/3.525/i0) ig=2.11 end if(u(w+1)=0.377*2400*r/2.11/i0) ig=1.286 end if(u(w+1)=0.377*2400*r/1.286/i0) ig=1 end if(u(w+1)=0.377*2400*r/1/i0) ig=0.733 end t(w+1)=(w+1)*dt; w=w+1;endfigure;plot(t,u);title(二擋原地加速起步加速到70km/h時(shí)間曲線);xlabel(時(shí)間t/s);ylabel(車(chē)速u(mài)/(km/h);x1,y1=ginput(1);disp(加速到70km/h的時(shí)間);disp(

31、x1);3.3 汽車(chē)功率平衡計(jì)算汽車(chē)行駛時(shí)，不僅驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力平衡，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和汽車(chē)的行駛阻力功率也總是平衡的。汽車(chē)功率行駛平衡方程式： （3-13）與力的平衡處理方式相同，功率平衡方程可用圖解法表示。若以縱坐標(biāo)表示功率，橫坐標(biāo)表示車(chē)速，將發(fā)動(dòng)機(jī)功率 、汽車(chē)經(jīng)常遇到的阻力功率 對(duì)車(chē)速的關(guān)系曲線繪制在坐標(biāo)圖上，得到汽車(chē)功率平衡圖如圖3-8.圖3-8 汽車(chē)功率平衡圖Matlab功率平衡圖程序如下：for ig=5.864,3.525,2.11,1.286,1,0.733 Ua=0.377*r*n/ig/i0; Pe=Mx.*n/9550; plot(Ua,Pe); hold on;endua=0

32、:0.1:max(Ua);Pf=G*f.*ua/3600;Pw=CdA.*ua.3/76140;plot(ua,(Pf+Pw)/eff);hold on;plot(ua,114,-);title(汽車(chē)功率平衡圖);xlabel(Ua/(km/h);ylabel(P/kw);gtext(1),gtext(2),gtext(3),gtext(4),gtext(5),gtext(6),gtext(Ff+Fw)/eff);x,y=ginput(1);disp(汽車(chē)最高車(chē)速);disp(x);disp(Km/h);我們稱(chēng)為汽車(chē)的后備功率。就是說(shuō)在一般情況下維持汽車(chē)的等速行駛所需的發(fā)動(dòng)機(jī)功率并不大，發(fā)動(dòng)機(jī)

33、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度較小。當(dāng)需要爬坡或加速時(shí)，駕駛員加大節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，使汽車(chē)的全部或部分后備功率發(fā)揮作用。因此，汽車(chē)的后備功率越大，汽車(chē)的動(dòng)力性越好。利用Matlab繪制的后備功率如下圖（3-9） 圖3-9 汽車(chē)后備功率Matlab程序如下：for ig=5.864,3.525,2.11,1.286,1,0.733 Ua=0.377*r*n/ig/i0; Pe=Mx.*n/9550; Pf=G*f.*Ua/3600; Pw=CdA.*Ua.3/76140; Ph=Pe-(Pf+Pw)/eff; plot(Ua,Pe-(Pf+Pw)/eff) hold on;endtitle(汽車(chē)后備功率);xlabel(Ua/(km/h);ylabel(Ph/kw);gtext(1),gtext(2),gtext(3),gtext(4),gtext(5),gtext(6);22第4章 發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系部件的確定第4章 發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系部件的確定4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系部件確定根據(jù)前面的計(jì)算，可以確定