汽车设计论文

关于影响汽车动力性因素的分析与研究姓名：叶思成学号：13101938[摘要]为了提高汽车的动力性，使汽车具有合理的动力性参数，必须对影响汽车动力性的各种因素进行分析。本文从发动机特性、传动系参数、汽车质量和使用等因素着手，全面分析与论述了影响汽车发动机动力性的诸多因素，希望给相关业内提供理论借鉴，以期共勉。[关键词]发动机参数传动系参数汽车结构参数底盘技术状况动力性是汽车最基本而又最重要的性能，是实现汽车其他性能的前提。汽车的动力性是指汽车在水平良好的路面上直线行驶时依据自身动力所能达到的最高行驶速度。其动力性能的大小主要受制于汽车发动机的参数。一、发动机参数的影响发动机的最大功率、最大转矩和外特性曲线形状对汽车动力性影响很大。1、汽车发动机功率对汽车动力性的影响。活塞式发动机的汽车在车速低时后备功率小，能提供的驱动力也小。这是因为该发动机低转速时功率较小，若不配备变速器，只能驶过很小的坡度。汽车上配备的发动功率越大，则汽车的动力性越好，但功率过大，会使经济性降低。为了评价汽车的动力性能，可用汽车的比功率作为指标。比功率是指发动机最大功率Pemax与汽车总质量m之比，也称功率利用系数，是选择发动机功率的重要依据之一。2、汽车发动机的转矩特性对汽车动力性有很大影响。低速发动机，其转矩变化较大，适应性系数（发动机最大转矩与最大功率时的转矩之比）稍高，在低速范围内，具有较大的转矩，但转速低将导致功率下降，降低了高速行驶时的汽车动力性。高速发动机，其转矩变化较小，适应性系数稍减，但选择了适当的传动系后，可以使转矩随转速增加而下降缓慢。这样可以保证汽车在任一档位的全部速度变化范围内均有良好的加速性。这对高速汽车尤其重要，使其具有良好的超车性能，保证高速行驶，现代汽车发动机多向高速方向发展。二、传动系参数的影响传动系对汽车动力性的影响取决于主减速器传动比、变速器档数与传动比等。1、主减速器传动比汽车发动机一经确定，其动力性可随主减速器传动比的变化而变化。当主传动比为，阻力功率曲线与发动机外特性曲线相交于最大功率处，此时Uamax的数值最高。若主传动比大于或小于时，Uamax的数值均稍有降低。从提高汽车的加速性出发，应尽可能大。但若过分增大，将使汽车最高速度Uamax减小，并使发动机以较高转速工作而影响其寿命。提高还将使汽车燃油经济性降低。此外，由于的加大，与之相应的主传动器外形尺寸也加大，使结构过于复杂，并减小了驱动桥的离地间隙，影响汽车的通过性。对于一般用途的汽车，为了保证其有足够的后备功率，在选择时，应使阻力功率曲线与发动机功率曲线交点所决定的最大速度高于最大功率时的速度，交点处的最大速度与最大功率时的速度的比值应为1.1～1.25，但此时燃油经济性稍差。2、变速器参数为了扩大发动机的转矩变化范围，克服活塞式发动机特性曲线上的缺陷，汽车必须在传动系中采用变速器，以改善汽车的动力性。影响汽车动力性的变速器参数有变速器档位数及各档位的传动比。1）变速器的档位数对汽车动力性有很大影响。变速器档位数越多，越接近等功率发动机。增加变速器档位数，后备功率可以增加。但档位数增多，变速器结构变得复杂，操纵也显得复杂。因此，有级变速的实际档位数仍有所限制，一般采用三至五个档位变速器。2）变速器传动比要分别考虑最低档位传动比和各档位传动比。最低档传动比对汽车动力性有重大影响，最低档传动比越大，汽车所能克服的道路阻力越大，但应考虑驱动轮与道路之间的附着条件是否可以满足，驱动轮上的最大驱动输入法能大于驱动轮与道路之间的附着力。变速器各档位传动比之间的分配对汽车动力性也有影响，各档位传动比要合理分配。分配得当，能使发动机经常在接近外特性最大功率Pemax处的大功率范围内运转，从而增加了汽车的后备功率，提高了汽车的加速能力和上坡能力。如果各档位传动比分配不当，还将致使换档困难，影响汽车的动力性。三、汽车结构的影响1、汽车的外形尺寸汽车的外形尺寸直接影响空气阻力系数CD和迎风面积。所以改善汽车外形和缩减汽车的有关尺寸会使汽车的动力性明显得到改善，也是汽车节能的有效措施。2、汽车的总质量汽车的总质量对汽车的动力性有很大影响。除了空气阻力之外，所有行驶阻力都与汽车总质量有关。在其他条件相同的情况下，汽车总质量增加，则汽车动力性下降。所以，减轻汽车自重，会以改善汽车的动力性。载荷相同的汽车，自重较小者，总质量了较小，因而动力性较好。对于自重占汽车总质量比例较大的汽车，减轻自重所得的效果亦显著。减轻汽车总质量的主要措施是：增加铝合金与复合材料在汽车上应用的比例，改善汽车各总成乃至零件的结构，在满足强度的条件下，尽可能减小结构尺寸；采用承载式车身、前轮驱动、少片弹簧，提高轮胎的可靠性。3、轮胎的尺寸与结构轮胎尺寸与结构，直接影响汽车的驱动力和驱动力的发挥。另外，减小滚动阻力系数也可以相应使汽车的动力性得到提高，同时也降低了汽车油耗。轮胎花纹对附着力和滚动阻力有着较大的影响，不同汽车对轮胎花纹的选用应考虑行驶的环境条件。实践证明，子午线轮胎在降低滚动阻力系数的综合性能比斜交线轮胎要好，其滚动阻力系数比斜交线轮胎低20%～30%。四、底盘技术状况的影响底盘技术状况直接影响汽车动力的传动效率和行驶阻力。1、传动系的功率消耗约为传递功率的10～15%，其中变速器和主减速器的功率损失占绝大部分。若传动系机件技术状况不良，在行驶中出现离合器打滑、分离不彻底，变速器自动脱档，传动轴发响、抖动等故障，这都意味着会消耗能量，使汽车的动力性降低。在汽车使用过程中应定期对传动系各总成、部件进行保养、维护，保证其正常工作。2、行驶系中轮辋轴承的松紧度对驱动力的传递和行驶阻力也有很大的影响。轮辋轴承调整过紧，将增加车轮旋转阻力和摩擦损失；如果调整过松，车轮行驶时会出现摆动，使车轮滚动阻力增加，同时也会使制动鼓易与制动蹄片相碰擦，增大旋转阻力。3、车轮定位的正确与否，对车轮的行驶阻力也有着显著的影响。轮胎气压不符合标准，轮胎形变增大将增加轮胎的滚动阻力。前、后桥与车架的相互位置若安装不正确，将会使汽车在行驶中不能维持直线行驶而跑偏，导致行驶阻力增加。制动器的调整必须保证其工作可靠，制动发咬会损耗功率。此外，驾驶者的合理使用和正确维护与否将直接导致汽车发动机、底盘、车身、电气设备等技术状况的好坏，从而影响到汽车的动力性乃至使用寿命。参考文献[1]韦竞秋.汽车工程应用力学[M].汽车的动力性，2013，（2）：65-98.[2]谭颖，周广侠.汽车实习指导驾驶员，2011，（5）：127-131.[3]周开利，邓春晖主编.MATALB基础及其应用教程[M].北京：北京大学出版社，2007（03）.[4]余志生.汽车理论[M].第五版.北京：机械工业出版社，2009.[5]刘磊.基于经济性与排放性的轻型货车动力系统匹配优化方法研究[D].淄博：山东理工大学，2008.[6]何仁.汽车动力性燃料经济性模拟计算方法及应用[M].北京：机械工业出版社，1996[7]飞思科技产品研发中心.MATLAB6.5辅助优化计算与设计.电子工业出版社，2003[8]曹孟德，郭汜.最优化技术方法及Matlab的实现[M].北京：化学工业出版社，2005[9]许褚，高延龄.汽车运用工程基础.北京：清华大学出版社，2004.10[10]万里翔，许攸.汽车发动机主要性能指标确定方法的研究.武汉理工大学学报，2001.12[11]张翼德.汽车动力性燃油经济性的综合评价.汽车工程，1996