一种汽车主减速器传动比选择方法

廖武，张永康

（安徽江淮汽车技术中心乘用车研究院底盘设计部，安徽 合肥 230601）

前言

本文选择市场某款热销车型，依据用户需要设定其百公里等速（90km/h）油耗范围为（5.0-7.0）L/100km,加速时间（0-100km/h）范围为(9.0-12.0)s，试对该车型进行动力装置参数的选定与优化，并确定最佳方案。

已知参数：整车质量1330kg；最高车速200km/h；发动机怠速800r/min；最高转速5000r/min；车轮半径R=0.4064m；单个车轮转动惯量 1.30kg·m2；发动机飞轮转动惯量 0.22 kg·m2。

1 发动机功率的选择

1.1 首先从保证汽车预期最高车速初步选择发动机应有功率

根据公式

估算出发动机功率，其中m=1330kg；uamax=200km/h；空气阻力系数 CD=0.30；迎风面积 A=2.0;滚动阻力系数f=0.020（设定测试路面为一般沥青或混凝土路面）；总传动效率ηT=0.95（变速器）×0.96（单级主减速器）=0.912。根据以上参数，可得发动机的功率为Pe=85kw。

1.2 参考同级汽车比功率统计值

粗略估计新车比功率值，得出最大功率值，经调查，同级汽车比功率平均值为 9.72，由此估计新车发动机功率为69.72×1.330=93kw。

2 变速箱传动比范围以及主减速器传动比初定

由以往同系车型可以初步确定变速箱（5挡手动）各挡传动比大小如表1所示：

表1 各挡传动比大小

而由经验值可初定主减速器传动比为3.40。依据以上数据可以开始绘制燃油经济性—加速时间曲线，即C曲线。

3 绘制不同主传动比i 0时燃油经济性—加速时间曲线

在以上数据的前提下改变主减速器传动比，变速箱传动比不变，绘制C曲线，进而得到满足动力性与燃油经济性要求的最佳主传动比。

分别求出当主传动比为3.00、3.20、3.40、3.60、3.80时的加速时间（s）与燃油消耗量（km/L），在燃油经济性—动力性·坐标系中描出各对应点，并用平滑曲线连结，进而得到C曲线。

3.1 求加速时间（s）

由发动机转速—转矩数据拟合出转矩Ttq曲线方程：

表2 发动机转矩特性

可将发动机转矩用四次多项式表示如下：

由以上数据公式可得出ua-a曲线如下：

图1

表3 主减速器传动比与加速时间

3.2 求燃油消耗量（km/L）

等速（90km/h）百公里油耗（L/100km）公式为：

其中 ρg=7N/L；行驶车速 ua=90km/h；发动机功率 Pe=13.4kw。

再由发动机万有特性曲线查得燃油消耗率 b，即可计算出燃油消耗量（km/L）如表4所示：

表4 主减速器传动比与燃油消耗量

由以上数据可作出燃油经济性—加速时间曲线如下所示：

图2

4 确定满足要求的最佳主传动比

由C曲线可知，当主减速器传动比为3.20-3.60时，均能满足动力性与经济性的要求，若选定3.40作为主减速器传动比，则能兼顾动力性与经济性的要求，故选择i0=3.40作为最佳主传动比。

5 结论

该文已现有的车型为基础，结合经验和理论，计算得到更符合实际使用要求的主减速器主传动比，在该传动比下，能使动力性和经济性得到兼顾。该文对汽车主减速器主传动比的选择上具有一定的借鉴意义。