课程设计八挡半挂车 基于整车匹配的变速器总体设计及整车动力性计算-博泰典藏网
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课程设计八挡半挂车 基于整车匹配的变速器总体设计及整车动力性计算
导读：2.1.3绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图，这一点能为变速器传动比的设计起到一定指导意义，2.2整车动力性及变速器传动比计算，2.2.1计算最高车速，通过初步计算得知该冷藏半挂车在发动机最大功率下最大行驶速度为uamax=95.6，下面要通过最大车速来反求变速器的最小传动比，然而这只是初步求解的参数尚且需要进一步设计中进行修正和优化但由于汽车变速器存在直，2.2.2计算最大爬坡度，根据汽车结构计
2.1.3绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图，汽车功率平衡图
汽车行驶的阻力主要有四部分组成即滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速阻力，则有如下方程式来描述汽车在行驶中遇到的阻力：
F=Gf+CDA2duua+Gi+δm
(2.1) 21.15dt
(G为作用在汽车上的重力，f为滚动阻力系数CDA为空气阻力系数与汽车迎风面积的乘积，i为坡度，ua为汽车车速。)
假设汽车在水平路面并以某稳定车速行驶行驶则可以忽略坡度阻力与加速阻力，公式变CDA2ua
(2.2) 21.15
CA2则阻力的功率为：PF=(Gf+Dua)ua
21.15为：F=Gf+
代入已知数据得到：
7.962ua21.15 7.962ua)ua 21.15PF=(?0.013+
并且已知该冷藏半挂车的传动效率ηT=0.85
令ηTPmax=PF(Pmax为汽车发动机最大功率)
求得uamax=95.67km/h（用matlab多项式roots命令求解步骤略）
接下来取ua的值0~100km/h绘制行驶阻力曲线与行驶阻力功率曲线，在matlab命令窗口编写程序function opration_resistance_plot（见附录）运行即得到图fig2.2
图fig2.2所表现出的行驶阻力随车速增加不断增大，这就要在通过提高车速来增加发动机负荷率以提高经济性的同时考虑汽车自身阻力大小所消耗的能量，若是仅仅提高发动机转速，而使外部汽车阻力过分增大反而会使汽车燃油经济性降低，得不偿失，所以要充分利用发动机转速又不能使车速过高，这一点能为变速器传动比的设计起到一定指导意义，比如最高挡的传动比不宜设置过低。
2.2整车动力性及变速器传动比计算
2.2.1计算最高车速
通过初步计算得知该冷藏半挂车在发动机最大功率下最大行驶速度为uamax=95.67km/h，然而考虑到需要为发动机预留一定的后备功率设定最高车速uamax=95km/h。 下面要通过最大车速来反求变速器的最小传动比，由公式ua=0.377rn
(2.4) igi0
推知：ig=rn(并且已知最大车速uamax=95km/h，nmax=2100r/min，uai0
i0=4.77，r=
代入以上各参数求得igmin=0.94，若是以该传动比设置挡位则该挡位为超速挡，利于提高燃油经济性，然而这只是初步求解的参数尚且需要进一步设计中进行修正和优化但由于汽车变速器存在直接挡ig=1，而该igmin=0.94与该挡位十分接近所以取igmin=1。
2.2.2计算最大爬坡度
根据汽车结构计算理论等效爬坡度，冷藏半挂车采用后轮驱动，并且已知汽车的各种参数，由等效坡度公式：q=a1-?Lhg，并代入已知数据L=3.2m，a=1.947m，?=0.75，hg=0.9m
求知q=57.83%，那么实际角度α=arctan0.4?
但是要考虑发动机的实际最大转矩与变速器最大传动比igmax，由公式(2.1)在爬坡时略去最大加速阻力与空气阻力得：F=Gf+Gi，
(2.5) 而汽车所能发出的驱动力为：Ft=Ttqigi0ηT
令Ft=F，即有Ttqigi0ηT
r=Gf+Gi， 进一步推知：ig=(Gf+Gi)rr=0.536m，f=0.013，G=4.116?105N，，(其中i0=4.77，Ttqi0ηT
ηT=0.85，Ttq=1570N?m)
代入以上已知数据推出：ig=0.45+34.66i；
当i=0.5783时，有最大传动比igmax=20.5。
此时的最大传动比igmax只是初步计算的理论值，还要考虑冷藏半挂车的实际运行路况，冷藏半挂车常需要坐长途运输行驶的路况较为良好，按照次级公路要求最大坡度也不得大于18%换算成角度为10.2?，但也需要考虑一些特殊情况，比如深入一些偏远农村常会遇到一些大坡度特殊路况不利于汽车行驶，但是设置的传动比过高无疑会使汽车换挡困难，噪音增大，不利于驾驶，所以设定坡度值为18?即32.49%，比较折中的处理。
当坡度为32.49%时反求冷藏半挂车的传动比由式ig=0.45+34.66i，并代入i=0.3249求得此时的最大传动比igmax=11.7。
2.2.3确定各挡传动比
下面来确定冷藏半挂车的挡位，根据要求该冷藏半挂车的变速器要求设置八个挡位，首先按照理论按照等比级数来设置各个挡位，这样能够充分利用发动机提供的功率，可以在汽车需要大功率时，较好的利用发动机特性曲线提高汽车动力性并利于提高行驶平顺性，而后根据实际需求――往往是各个挡位的使用频率，对初步设置的挡位做一些调整，但是各挡位之间的传动比比值不宜大于1.7~1.8，这样易造成换挡困难。
本次设计的变速器为八挡变速器但是并不是一体的而是通过一个主变速器与一副变速组合而成，主变速器采用四挡，副变速器为二挡变速器，设计思路如下：
首先确定设主变速器传动比比值为q2，则四个挡的挡位传动比为igmin，igminq2，igminq4，igminq6；
而副变速器的两个传动比的比值为1，q；那么下面即可把二者组合形成一个八挡的变速器如下：igmin，igminq，igminq2，igminq3，igminq4，igminq5，igminq6，igminq7；
由2.2.2节所计算出来的igmax=11.7，并令igminq7=igmax由此求得q=1.421那么各个挡位的传动比就此初步得到11.70 ,8.23, 5.79 ,4.08 ,2.87 ,2.02 ,1.42, 1.00最终的到各挡位传动比的理论值如下表2.2
接下来需要对初步设定传动比后的汽车再次进行稳定车速时的汽车驱动力―行驶阻力平衡图，由由已知的发动机外特性曲线：
2Ttq=-0.578?10-3ne+0.1567?10ne+0. ,
以及公式(2.4)
(2.6)联立得到汽车驱动力方程，鉴于公式比较复杂，下面将在matlab中通过复合代换实现该函数的绘制，在此略去函数的求解。
汽车在水平路面稳定车速下行驶时的阻力为：
∑F=Gf+CDA2ua
(ηT=0.85, i0=4.77, CDA=7.96)
(2.9) 21.15
代入已知数据绘制水平路面稳定车速下的冷藏半挂车汽车驱动力―行驶阻力平衡图，新建matlab程序M文件命名为plot_drawing,程序 function plot_drawings（见附录）在matlab窗口中输入M文件名称plot_drawings敲回车运行即得到冷藏半挂车汽车驱动力―行驶阻力平衡图，见图fig2.3
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