汽车传动比的选择
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汽车传动比的选择
1、汽车最小总传动比i的选择
(1)汽车经常在高速挡行驶，使用最小总传动比的时间最为预繁，因此确定展小总传动比是十分重要的在不带分动箱的情况下，总传动比为:i1=i2一i0式中:i变速器某挡速比驱动价主传动比.
当变速箱处在展高挡、速比为时，最小总传动比为imn=1式中:
以真接挡为最高挡时.imn=1
以照速挡为最高挡时，imn=1
一般解速挡的速比可在07~085内选取所以求出后，也相应产生了。
(2)小总传动比的选保应该以达到设计规定的最高车速Vmn为目标。
如果单纯从吃车传动比来考虑，已知发动机的最大(额定)功辛转速为1，要求的最高车速为假定对应在发动机展大功点上，即Vmm=0.377，故jee=0.377X-ne
假如汽车最高车速V设定在发动机最大功率点以上，一般取大于10%。
（3）事实上最高车速Y与发动机的功率性能曲线以及道路条作有切关系，因此往往需要用作图法求取，这可见“动力计复”一章中的实例观作如下讨论：
图5-1是汽车行驶中的功率平衡图，横座标为汽车行驶速度（Km/h），纵座标为发动机功率和行驶阻力功率。
下方为汽车在平路上的行驶阻力功率曲线，上方是在三种不同最小总传动比下的发动机功率曲线，由于总传动比的不同，发动机转速与车速之间的对应关系就存在差异，因此总传动比大的功率曲线3处在左边，总传动比小的功率曲线1处在右边，总传动比中间的功率曲线2居中。
现举例说明，见图5-1。
假定某汽车当最小总传动比im=4.62时，阻力功率曲线正好与发动机功率曲线2的最大功率点相交，此时V2ma=91Km/h，发动机最大功率为80Kw（2800r/min），而装用另外两种最小总传动比（im分别为5.15及4.0）时，其发动机功率曲线与阻力功率曲线均不与发动机最大功率点相交，而且Vimax及V3max均小于V2max，所以可得出如下结论：
结论：
①当imi=4.62时，使V2ma时的阻力功率等于发动机最大功率，则汽车的最高车速最大。
这说明：只有当某一传动比使发动机功率曲线与阻力功率曲线相交在发动机额定（最大）功率点上时才能使汽车达到最高车速。
②当imo=5.15时，发动机功率曲线3位于曲线2的左边，V3max小于V2max，但汽车的后备功率较大，即动力性能有所加强，它尚有潜力克服较大道路阻力而不换低档，但经济性往往变差，这是因为其后备功率较大，发动机总的负荷率必然较低，影响经济性。
合理的选择是：最高车速时的发动机转速比发动机额定转速高10%左右。
③当imim=4.0时，发动机功率曲线位于曲线2的右面，Vimm仍小于V2max，同时这时汽车的后备功率减小，即汽车的动力性能比i=4.62时的要差，不利于爬坡，一遇外界阻力时，必须换入低档。
不过，虽然其最高车速较低，后备功率也较低，但发动机总的使用负荷率较高，燃料经济性一般就较好，然而Vm时发动机转速不应比最大功率时的转速n低得过多，否则，使最高档的利用率降低，需要经常换至较低档才能克服外界阻力，反而使经济性能有所下降，同时使动力性能进一步恶化，所以选用过小的总传动比是不可取的。
（4）在选择最小总传动比时同时应考虑汽车最高档时的爬坡能力和加速能力，即应具有足够的最高档的最大动力因素Domnae表2-1给出了各种汽车应有的Domox的值。
最小总传动比jnin与Domx有下列关系：
Domor- ( Mmor " itmin " n =CbA一21.15 V2) W
式中：IMmax发动机最大扭矩（NIM）
imm最小总传动比n5
Y5.最高档时发动机最大扭矩转速（au）所对应的车速。
（5）发动机的额定功率及额定转速确定以后，itaa的最终选定应使经济性能和动力性能都得到兼顾，所以一般就取最高车速Vaar处在比发动机额定功率转速高10%的转速点上，即保留一定的功率储备，同时经济性损失不大，如上述结论(2)。
（6）汽车的最小总传动比的范围：对于载重车为5~7，轿车为3~6。二汽EQ153一8T车采用直接档时为6.5×1=6.5，采用超速档时为6.5×0.814=5.29。
2、汽车最大总传动比iau的选择
选择汽车最大总传动比时，应考虑三方面间题：
·要求的最大爬坡度
·头档最大扭矩时的地面附看力
·汽车最低稳定转速
（1）对于不带分动箱的汽车来说，最大总传动比imaz是变速箱头档速比oi与驱动桥主传动比的乘积。
即：
imaae= br1 =1je
如果已知，则选择aa也就是选择（变速箱一档速比）了i。
汽车上坡时车速低，空气阻力可以忽略不计，则汽车的最大驱动力应为：Poug ≥FrtFee 即 Maas ≥W·f·cos a me+Wsin a aaxr=(fcos a mactsin a masr)W=W anr·We
故lu1 ≥W· Wmar ………①
式中：W汽车总重（N）
f道路滚动阻力系数
amo：要求的能吧最大坡度的坡角。
Ymax=fcos.amactsinamax爬坡时道路最大阻力系数Mmax.发动机发出的最大扭矩。
有的汽车规定在满载时用一档要求能越过30%的坡度。
（2）求出后，还应按下式验算道路地面附着力。即：地面附着力必须大于最大驱动Pыхkie7 ...2,力Bmge即：
Zp ≥Pkmo=Mmax一1k1.io
式中：Z为各驱动轮在地面上的法向反作用力之和，可以实测求得或计算（N）为道路附着系数，一般为0.5~0.6。
如果z·p小于Paos，则发动机发出最大扭矩时，轮胎在地面上边驱动边转。
对于一般货车，为了能充分发挥发动机的扭矩，可改变驱动桥的轴负荷，提高2值，使地面附着力增大或调整传动比。
（3）最低稳定车速。
式中：nan发动机的最低稳定转速（r/nin）
Vaa.汽车最低稳定车速，按使用要求选取
汽车的最大总传动比jnas载重车为35~50，轿车为12~18，而ina/kaia，载重车为6~8，
轿车为3~4，二汽EQ153汽车的传动系参数im=6.54×6.5=42.51，kmap/nia=42.51/5.291=8.034.
3、汽车传动系变速箱档数与各档速比的选择
变速箱的档数取决于使用条件。
从动力性而言，档数多可增加发动机在最大功率附近工作的机会，提高汽车的加速与爬坡的动力性能。
就经济性而言，档数增多即可使汽车较大部分时间在发动机经济转速范围内运行，降低了使用油耗。
所以档数增多可使经济性能和动力性能都得到改善。
轿车一般采用四档，总重3.5T以下的轻卡大多数用四档，总重3.5~10T中型卡车多数采用五档，总重10T以上重型卡车多数采用六档或更多的（以上均不包括倒档）。
档位增多，使变速箱结构复杂，操作也不方便，因此载重车常用一般为六档（重型牵引车变速器的档位数为10左右）。
选定了imax及imin，并确定了变速箱的档数，就可根据汽车的性能要求，选择变速箱中间其他各档的速比，选择原则一般按下列几点考虑。
（1）汽车在行驶中的换档操作过程是在发动机额定功率点与最大扭矩点之间发生的。
即由低档换至高档时，先将汽车加速至发动机额定功率点，然后经过空档进入高一档。
由高档换低档，如爬坡时，汽车逐渐减速，必须在降至发动机最大扭矩点时，换入低档。
换高档时假定换档在瞬间完成，汽车的速度保持不变，即第I档终了的车速应与第Ⅱ档开始的车速相等，第Ⅱ档终了的车速应与第Ⅲ档开始的车速相等，其他档依此类推（实际上换高档时车速也是要下降的，换档时车速越高，则下降越多）。
图5-2就是换档的“路线”示意图。
汽车先用一档起步，车速与发动机转速按一档的速比沿OA方向上升和前进。
当到达发动机额定转速n点时，车速达到Va，这时车速Va正好与二档发动机最大扭矩转速n,时的车速相对应。
换档时离合器脱开瞬间，汽车因惯性基本上仍以Va前进，而发动机转速因松油门而下降至n，这时车速Va与发动机转速n,时所对应的二档车速V相等。
这样，使离合器平顺无冲击地进行了啮合。
见图5-2。
（2）现作如下推算：
后，发动机转速降至n，这时的车速Va应与Va1相等，即：
Va=0.377 -n1r/ir2.io =Va1=0.37 -n2r/ir2.io
故n/ia=ta/s1 或 is1/4a=ta/n1
这样，离合器才能无冲击地平顺啮合。同样，在二档终了时，发动机转速升至n2，换三档时发动机转速仍降至n1，则发动机始终在同一转速范围n1~na之间工作。
这样，操作比较方便、发动机工作全面。
显然，速比如果按等比级数分配就可以实现这一点。即：
ik1/ik2=io/ikg=is/i4 …=i(n-1)/im=na/ng
设ng/ni=S，而且变速箱具有n个档。
重叠相乘，ik1/ik2×ik2/ik3×ik3/ik4×……xi(n-1)/ian=9rl
得：ik1/ian=gr-l，故S=(m-1)ik1/ik2
这就是最高档速比与第一档速比的大致关系式。
（3）如果上式应用于五档变速箱，五档为直接档，即i5=1时，则S=ik4/ik5=ik1
1=S4
ik1/lk2= (ik1)14
. ik2/ik3=ik1/ik3=ik1
ik2/ik3=ik1/ik3=ik1
. ik3=ik1/ik1=ik1=S2
·. ik4=ik1/ik1=ik1=S
显然，ik1=S4；ik2=S3；ik3=S2；ik4=S；ik5=1；而S=ng/mg，这是简单的等比级数（但这仅是一种假定，实际情况并不完全符合）。
如果应用于六档变速箱，第六档为超速档，ik6<1，第五档为直接档ik5=1，则：ik5/ik6=S, ik6=1/S+
不过，这样算出来的超速档速比往往偏小，不宜采用，因为超速档传动比的选择常不是从有利于加速性能出发，而是从汽车在平直路面上维持合理最高车速和降低燃油消耗为目的。
一般超速档速比可在0.7~0.85范围内选取。
（4）采用等比级数选择变速箱各档速比的优点，除了换档时能使离合器平顺接合而无冲击外，还可以使汽车发动机的特性更好地与汽车动力性的要求相互匹配，即：加速过程中油门全开，各档均达到发动机最大功率转速na才换入到高一档位，因此汽车从一档起步后，各档均由n上升至na的工作范围不变。
按等比级数分布的传动比能使发动机经常接近外持性最大功率额定点的范围内运转，从而增加了汽车后备功率，提高汽车的加速和爬坡能力。
（5）但是还必须看到，汽车行驶中的实际惜况是有出入的，因换档过程中由于外部阻力的影响，车速常有下降，换档时车速越高，换档过程中车速下降越多。
因此：0.377r*rg>0377ha* 1o
面二档终了速度更大于三档起始车速，即ik1/ik2<n2/n1，结果是：ik1/ik2>ik2/ik3> …>i(n-1)/hm
所以变速箱低档相邻速比的间隅应比高档速比间隔要大。
由于档位低、动力因素大，低档位的间隔取值大也是合理的。
同时档位高，档位间隔小，也有利于高档的频繁使用和发挥增压发动机的高速性能，因此完全等比级数是不适用的，而且也不尽合理。
此外，从变速箱的结构设计而论，传动齿轮的齿数都是整数，要完全符合等比级数也是做不到的。
所以实际变速箱的速比分布已与等比级数有一定差距。
何况汽车和发动机的性能均有差异，与变速箱的速比还存在着匹配的问题，同一种变速箱的速比有时也有几种方案可供选择。
对于变速箱速比的合理性往往还取决于汽车道路试验的结果，需对汽车换档过程中的加速性能进行测定和由驾驶人员对操作适应性等进行评定后才能作出正确结论。
（6）对EQ153—8T载重汽车用变速箱的速比作如下介绍和简要分析。
其速比为：（带有第6档超速档）
i,=6.540; i2=3.780; i=2.17 i=1.44; i=1; i,=0.814档位间隔：
i/i=1.730; i/i=1.743; i/i =1.507
i/i=1.440; i/i=1.228
6BT发动机额定功率转速为2600r/min，最大扭矩转速一般为1500 r/min，所以S=2600/1500=1.73，这与i,/i及i/i2分别为1.73及1.743是吻合的，i/i、i/i5及i/i逐渐递减，间隔相应缩小，这也符合档位高间隔小的原则，因此上述速比分配是合理的。
变速箱速度特性见图5-3。
变速箱速比与主传动比结合后，必须与发动机的性能相匹配，特别是应满足汽车设计中所要求的最高车速和最大爬坡度，并尽可能保证加速性能，缩短换档加速的时间。
变速箱速比的选择还应满足换档过程中离合器接合的平顺性。
变速箱速比和主传动比还应与发动机经济工况相匹配，使汽车的常用行驶工况与发动机经济工况重合或接近，从而可以提高汽车的经济性。
.在选择汽车最小总传动比时（包括变速箱最高档速比），应结合汽车行驶的道路条件，使汽车的负荷曲线相交于发动机最大功率点或转速略高于功率点，从而使发动机的功率得以全面利用，同时还应发挥各档的最大产用。