机械传动汽车的驱动力：汽车使用性能与试验

时间：2023-09-25 理论教育 版权反馈

【摘要】：据此可求出汽车在各档位、不同车速下的驱动力和功率，建立汽车的驱动力图和输出功率图。表3-1 系数A、B取值表2.传动系统的机械效率发动机有效功率Pe，经传动系统传至驱动轮的过程中，产生了功率损失Ps。传动系统的机械效率受多个因素影响，其实际数值在一定范围内变化，但对汽车进行一般动力性分析时，为简单起见可将它视为常数。

T_t由T_e经传动系统传至驱动轮而产生，若变速器、主减速器的传动比为i_g、i₀，传动系统的机械效率为η_t，则T_t（N·m）的值（对于普通汽车）为

T_t=T_ei_gi₀η_t

若汽车装有分动器、轮边减速器、液力传动等装置，计算T_t时应计入相应的传动比和机械效率。

这样，驱动力F_t表示为

根据式（2-1），发动机有效转矩T_e（N·m）与有效功率P_e（kW）和转速n（r/min）间有如下关系：

因此，汽车的驱动力F_t也可表示为

因此，汽车的驱动力F_t取决于发动机有效转矩T_e或有效功率P_e、传动系传动比i_gi₀和机械效率η_t、车轮半径r。参数T_e、P_e、η_t和r的确定方法如下（i_gi₀的确定方法见本章第六节）。

1.发动机有效转矩T_e和有效功率P_e

发动机有效功率P_e（kW）、有效转矩T_e（N·m）和燃油消耗率g_e（g/kW·h）随曲轴转速n_e（r/min）的变化关系曲线，称之为发动机的速度特性曲线。节气门全开（或高压油泵在最大供油位置）时的速度特性曲线，称为发动机的外特性曲线，如图2-1所示；而节气门部分开启（或部分供油量位置）时的速度特性曲线，称为发动机部分负荷特性曲线，如图2-2所示。P_e和T_e的关系见式（2-1）。

汽车使用性能指在一定使用条件下汽车以最高效率工作的能力，因而分析汽车驱动力时大多采用发动机的使用外特性。利用发动机使用外特性中的转矩T_e（N·m）曲线和功率P_e（kW）曲线，可以确定转矩T_e和功率值P_e在转速n_e（r/min）的整个变化范围内的数值。据此可求出汽车在各档位、不同车速下的驱动力和功率，建立汽车的驱动力图和输出功率图。

为了便于计算，常采用多项拟合公式来描述由台架试验测得的发动机外特性曲线。若已知发动机的最大功率P_emax及其相对应的发动机转速n_p，则发动机外特性的功率曲线可近似用下式描述：

式中 A、B——系数，见表3-1。

表3-1 系数A、B取值表

2.传动系统的机械效率

发动机有效功率P_e（kW），经传动系统传至驱动轮的过程中，产生了功率损失P_s（kW）。驱动轮功率P_t（kW）和传动系统的机械效率η_t为(www.daowen.com)

根据功率损失产生的部位，P_s由传动系统中的各个部件——变速器、传动轴、万向节、主减速器等的功率损失所组成，其中变速器和主减速器的功率损失所占比重最大。根据功率损失的成因，P_s可分为机械损失和液力损失两大类。前者指齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失，其大小与参与啮合齿轮的对数、传递的转矩大小等因素有关；后者是消耗于旋转零件搅动润滑油、零件表面与润滑油之间的表面摩擦等的功率损失，其大小与润滑油的品种、温度、油面高度以及齿轮等旋转零件的转速有关。

对变速器的所有档位来说，档位越高，机械效率也越高。直接档的机械效率一般最高，这是因为其他啮合的齿轮不传递转矩，使机械损失减小。同一档位且传递转矩不变时，转速愈高效率愈低；而同一档位且转速不变时，机械效率随传递转矩的增加而有所提高，如图3-3所示。若负荷及所传递的转矩增大时，液力损失的比例降低，机械效率较高；转速低时，搅油导致的液力损失小，因而比转速高时机械效率高。

图3-3 变速器传动效率与传递转矩、润滑油温度的关系

（实线：n=1500r/min，虚线：n=2500r/min）

就汽车的使用过程来说，新车磨合期结束后的传动效率最高，此后随行驶里程的增加而缓慢下降；当各部件磨损至配合间隙超过允许值后，机械效率急剧下降。经过大修后，汽车传动系统的机械效率虽然可以得到提高，但因修竣出厂时汽车的技术状况不及出厂新车，故其机械效率也不及新车。

传动系统的机械效率受多个因素影响，其实际数值在一定范围内变化，但对汽车进行一般动力性分析时，为简单起见可将它视为常数。传动系统的机械效率可按传动系统的结构组合由变速器、主减速器等各部件机械效率数值相乘估算，其各总成机械效率的取值可参考表3-2。传动系统的机械效率也可参照同类车型的机械效率确定。单级主减速器的货车取0.9，双级主减速器的货车取0.85，有级机械式变速器传动系统的轿车取0.90～0.92，4×4全轮驱动货车取0.85，6×6全轮驱动货车取0.8，越野汽车则取0.80～0.85。

表3-2 传动系统各总成的机械效率