当前课程知识点：汽车理论 > 第三章：汽车动力装置参数的确定 > 知识点3.3：传动系挡位数与各挡传动比的选择 > 传动系挡位数与各挡传动比的选择
同学们大家好
下面呢介绍第三章
汽车动力装置参数的选定里边的
第三个知识点
传动系挡位数和各挡传动比的选择
不同类型汽车
系统具有不同的传动系的挡位数
它主要原因就在于
他们的使用条件是不一样的
对整车性能的要求是不同的
对汽车本身的功率
实际上它也是不一样的
当然从这个方面也可以说
也可以表明
也就是汽车的挡位数
主要是根据使用条件
第二个呢就是对整车性能
你的要求是高还是低
第三个话你本身给它
配置的发动机的功率怎么样
或者说你的比功率是怎么样
传动系的挡位数
实际上对于汽车的动力性
和燃油经济性
有着非常密切的关系
就动力性而言
你挡位数越多
实际上也就增加了发动机
在最大功率附近工作的机会
这样的话呢
当然就可以提高你的动力性
对于燃油经济性而言
挡位数越多实际上
增加了发动机在低燃油消耗区
工作的可能性
因此呢降低了油耗
因此呢挡位数多
它呢实际上对于燃油经济性
和动力性
它都是一个正的因素
所以呢经常我们是说
挡位数越多
这个动力性就会越好
燃油经济性也是就会变得越好
不像我们刚才确定
最小传动比的时候
你的话把它确定大了
对动力性好
确定小了对燃油经济性好
它两个之间是个矛盾
挡位数的多少
当然小了对这两个都不好
多了对这两个都好
这个还基本上呢
它是一个同方向的
当然了挡位数多了
它还影响到挡和挡之间的
这样一个传动比
比值过大会造成
换挡的困难
这个因为呢
我们在发动机
因为我们在换挡的时候
一般来讲呢
是希望发动机
他的转速他也要跟着调整的
因为我们的车速基本上是不变的
比如我们的挡位
它是2
速比是2
实际上也就意味着
当车速不变
发动机呢
它的变化
它实际上也就是两倍
你比如我一挡换二挡的时候
我的话
原来转速是四千转
这样的话呢
它非要降多两千转的时候
才能够使得它没有冲击的
把这挡换上
因此呢我们经常是要求
这个比值不应该大于1.7到1.8
这是对于货车
当然对于换挡舒适性
要求较高的轿车来讲
一般这个比值不应该大于1.5到1.6
因此呢如果最大传动比
和最小传动比
这个比值比较大的车
挡位数呢也应该相对来讲多一些
一般来说使用条件好
工况简单
对整车性能要求不高的汽车来讲
汽车本身的比功率
又非常大的汽车
这样呢挡位数呢就可以少一点
当然了反过来
如果我们的使用条件比较复杂
对整车性能要求呢
相对来讲又比较高
尤其是对于动力性
和燃油经济性
都要求高的
这样一个汽车来讲
汽车本身的比功率
如果又相对来讲不大
这个时候汽车挡位数呢
就相对来讲应该多一些
越野汽车遇到的使用条件呢
实际上是最为复杂的
并且呢还经常呢
在军队里用的时候
还得牵引火炮
或者挂车行驶等等
因此呢它的最大传动比
和最小传动比
相差经常是非常大的
所以呢它的传动系的挡位数
经常比起同吨位的
普通汽车来讲
它要高出一倍
也就是说呢
在越野汽车上
经常配了一个副变速箱
两个挡的副变速箱
这样它在和主变速箱配合
这样就使得它大了一倍
在变速器当中
如果挡位数超过五个
那么就会使得结构大为复杂
同时呢操纵机构也变得非常的复杂
打个比方
对于我一个五挡的
这样一个变速箱来讲
我们经常呢在排挡的时候
它排三列就行了
中间的话比如是三四挡
左边是一二挡
右边的话是第五挡和一个倒挡
这样的话呢
这个挡非常容易选
中间你就是
你不用力
它就在中间呆着
你往左边扒拉扒拉
它就在一二挡
你往右扒拉扒拉
它就到了五挡和倒挡
这样非常好
假如大于五个挡
你比如我是一个六挡汽车
这时候我的排挡
前进挡只有6个
还有一个倒挡
这个时候我就在中间
我就得有两列了
因此呢
它到底是在哪一个点上呆着
我假如不去看挡
有时候我就判断不清楚
有时候就判断不清楚
这个时候呢
它就使得挡位相对来讲比较困难
因此呢对于手动挡的汽车来讲
一般来讲到五个为止
当然现在的话也有一些
到了六个挡的
这个时候呢
它当然它会把二三挡放在中间
五六挡呢放在这个右边
再往右边
它是一个倒挡
它把倒挡的话作为一个特殊的
这么一个挡位
把它标识出来
而对于七挡的手动挡的车
几乎就见不着了
因为在这种情况下
确实中间这两列
这个驾驶员是很难区别的
当变速箱的挡位超过五个以后
也就市面上经常你也会遇到
什么九个挡变速箱
十挡变速箱
这种情况下呢
经常它也就是说呢是一个主箱
再配合一个副箱
配合一个两挡到三挡的副箱
最后它的传动比的话
是这两个箱子传动比的乘积
你比如一个五挡变速箱
在配合
一个三挡的
这样的话
就可以三五十五个挡
尤其是对于重型车
现在有16挡的变速箱
它实际上是一个主挡
四个挡的这样一个变速箱
配合了两个
两个挡的副变速箱
最后把它
实际上三个挡
实际上是三个变速箱
把它串起来
最后构成的
这样一个16个挡
在选定了汽车的最小传动比
最大传动比
以及传动系的挡位数以后
应该来确定
中间各挡的这样一个传动比
下面呢我们就看一看
中间各挡位的传动比的选择方式
一般来说汽车的传动系
各挡的传动比
应该按照等比级数来确定
因为这样子的话呢
会使得你的动力性
会能够最好的发挥
同时呢你的换挡呢
也容易相对来讲比较平顺
比如我们的一个红旗的
一个轿车CA7220
它的5挡变速器
各挡传动比分别等于
它的一二挡的速比呢是1.69
这个呢实际上显得稍稍大了一点
二三挡的速比是1.46
三四挡是1.36
四五挡是1.25
它呢彼此的话
实际上把这第一挡
一二挡把它去除掉的话
它彼此相差是不大的
并且的话呢
它还符合一二挡的速比
大于二三挡的速比
然后大于三四挡的速比
同时大于四五挡的速比
我们还有一些轿车
比如我们过去的上海760轿车
和一些挡位非常多的货车的变速器
它们的速比的排挡的话
是完全按照等比级数来分配的
所以可以认为
一般汽车各挡传动比
基本上大致上符合
一二挡的速比等于二三挡的速比
并且呢它有一个公比
我一般来讲呢
这个公比常常用q
来把它表示出来
当我们的公比q确定了以后
这样子的话实际上我们也就
第一挡的速比就等于
q乘以二挡的速比
然后二挡的速比呢
就等于q乘以三挡的速比
同时呢依此类推
如果呢我们是一个五挡变速箱
并且的话
第五挡的速比等于1的话
那么各挡传动比呢
与q就会有这样一个
比较简单的关系
比如四挡变速(箱)它就等于Q
三挡变速(箱)等于Q的平方
一挡的速比呢
就等于q的四次方
并且的话各挡传动比
与一挡传动比的关系就是
四挡的传动比
等于一挡传动比的四分之一次方
三挡传动比呢
是一挡传动比的四分之二次方
二挡传动比呢
是一挡传动比的四分之三次方等等
用等比级数来分配变速器
各挡的传动比
主要有这么几点好处
第一个就是换挡平稳
也就是我们换挡的时候
你总是在一定的发动机转速区间内
进行换挡
第二点呢就是功率利用比较充分
第三就是便于和副变速器结合
构成更多挡位的变速器
下面我们就来看一看
这三个方面的好处
通过这个图呢我们来说明一下
它的换挡的平稳
它这个横坐标呢是发动机的转速
这个纵坐标呢
当然它是它的这个功率
这个右边的这个纵坐标呢
是代表了它的车速
整个换挡的过程
比如我们最开始是从一挡来行驶
然后呢到达了某一个
比较高的转速
比如到了n2这个时候
那我们比如
来换挡了
我们摘下挡来
因为呢在你换挡的期间
整个车速基本上
它是不变的
假如我们一二挡的速比
正好呢就是一个确定值
那么它很可能到了n1转速的时候
就可以平稳的换上了二挡
二挡呢继续加速
加速到转速等于n2的时候
那么我们就来换三挡
这个时候我们只需要
通过耳朵来判断
我的转速到达n1了
因为呢这个转速是和频率有关的
一听到了某一个转速下
那么他很可能就到了
这个时候呢我就可以
非常习惯的把离合器合上
也就可以了
这个的话
它就可以非常平稳
没有冲击的换上三挡
同样呢四挡和五挡
依此类推
这样的话呢容易在这个区间里边
换挡的时候
没有任何的冲击
所以采用等比级数
进行分配这个速比的时候
它容易在换挡的时候
比较的平稳
第二个好处呢
就是充分利用发动机的功率
提高汽车的这个动力性
当汽车需要大功率的时候
如果排挡合适
也就是说我们需要大功率
全力加速或者上坡的时候
比如我就在测量
我零到百公里的加速时间
因为这个时候呢
当然希望所利用的功率是最大的
所利用的功率是最大的
这个时候
假如我们按照等比级数来分配
那么我们这个时候呢
对发动机功率就会利用的
非常充分
下面呢我们比较三种不同的
传动比的变速器
当然了为了比较方便
我们就认为这个都是三挡的变速器
在加速过程中
发动机功率发挥的
这样一个程度
第一个方案
也就是按照
完全按照等比级数
也就一二挡的速比
等于二三挡的速比
第二个方案呢
就是一二挡的速比小于二三挡的速比
第三个方案呢
就是一二挡的这个速比
大于二和三挡之间的速比的比值
下面呢我们来比较一下三种方案
功率利用的这个情况
我们通过下图来做这样一个比较
这个图最上边这一栏
实际上呢就是相当于按照等比级数
分配的这样一个变速箱
这个中间这一栏呢
就是一二挡之间的速比的比值
小于二三挡之间的这个速比的
这样一个比值
然后第三栏的话呢
也就最下面那一栏呢
就一二挡的速比的比值
大于二三挡之间的这个比值
假如我们按照等比级数分配的时候
那我们可以看到
这个发动机的功率
是利用的非常的充分的
然后呢当然再利用一挡的时候
无论我们采用哪个变速箱
它的利用的范围都是一样的
当利用第二挡进行加速的时候
那么这个区别呢也就有了
当我们的一二挡的速比
小于二三挡之间的速比的时候
在这种情况下
实际上我们就少利用了
这一块高功率的这个区域
也就是转速从n1到n1'
这个区域我没用着
反而用了一个呢
低功率的这样一个区域
从n1''到n1之间的
这样呢我们可以看到
这两个的差值
你舍弃了高功率的区域
多用了这个低功率的这个区域
当然当我们的一二挡的速比
大于二三挡的速比的时候呢
实际上也就是说
在你第二挡行使的时候
用了一段低功率的区域
而在三挡加速的时候呢
那么我们又丢弃了一块
高功率的区域
通过这个图的对比我们可以知道
假如我们的变速箱
采用按等比级数来分配的话
那么发动机的功率利用是最为充分的
根据上面这样一些比较可以看出
假如我们按照等比级数这样来分配
可以在汽车需要大功率的时候
比较好的利用发动机功率
比较大的一段
来增加汽车的后备功率
提高汽车的加速或者爬坡的这个能力
按等比级数分配
传动比的另一个好处
也就是说呢
便于和副变速器结合
构成更多的挡位数
假如我们原来有一个五挡变速器
各挡位之间的公比
分别是q的平方
q四次方 六次方 八次方
假如呢与另一个两挡的副变速器
相配合
那么它的传动比分别是1和q
这样的话呢
我们就很容易的
把它构成一个十挡的变速器
这样呢
各挡间的公比呢就是q
它的传动比系列
就变成了1 q q方
一直到q的9次方
这样子的话呢
它能够非常容易的
把它分配它的这样的一个速比
假如我们不是按照等比级数来分配
那么这个要构置
那就要变成复杂的多
实际上对于挡位数较少的
这样一些变速器来讲
各挡传动比之间的比值
常常不正好相等
也就是说呢不是正好按照
等比级数来分配的
这主要是考虑到
汽车各挡这个利用率
差别非常大的这样一个缘故
汽车为了节省燃油
主要是用较高挡位行驶的
例如对于一个中型货车
五挡变速器当中
一二三挡
实际上它的利用率
一般来讲只有10%到15%
所以较高挡位相邻两挡间的
传动比的间隔应该小一点
特别是最高挡和次高挡
之间传动比呢
相对来讲可以布置的小一些
因此呢实际上各挡传动比
经常呢并不是按照等比级数来分配
而是按照这样一个规律
也就是说呢
一二挡的速比常常大于
二三挡之间的速比
然后呢大于等于这个
最后三四挡
依此类推
这样呢就可以使得
这个我们利用率较高的这个高挡
那么它们的速比之间的差距小一点
这个呢更加有利于
在这种情况下来驾驶汽车
有关传动系各挡位
传动比的确定呢就介绍这么多
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