汽车动力系统匹配的关键要素与选择策略分析

# 汽车动力系统匹配
## 发动机功率的选择
### 基于最高车速（uₘₐₓ）
- 计算公式
  - P_e = \frac{1}{\eta_T} \left(\frac{G}{f} 3600 u_{amax} + \frac{C_D A}{76140} u_{amax}^3 \right)
  - 说明
    - ηₜ：传动系效率
    - G：整车质量
    - f：滚动阻力系数
    - C_D：空气阻力系数
    - A：迎风面积
### 基于比功率
- 定义
  - 单位质量汽车具有的发动机功率，单位 kW/t
- 计算公式
  - 汽车比功率 = \frac{1000 P_e}{m} = \frac{f}{g} 3.6 \eta_T u_{amax} + \frac{C_D A}{76.14 m \eta_T} u_{amax}^3
- 典型值
  - 货车比功率：10-15 kW/t
  - 轿车比功率：20-30 kW/t
## 最小传动比的选择
### 动力性与经济性平衡
- 后备功率比值（uₘₐₓ / uₚ）
  - ≈1：动力性与经济性均衡
  - <1：经济性优但动力性差
  - >1：动力性优但经济性差
### 驾驶性能限制
- 过小
  - 加速性差
  - 噪声大
- 过大
  - 燃油经济性差
  - 发动机高速噪声大
### 计算示例
- 通过最高车速与后备功率关系确定 *i₀*
  - D_{0\text{max}} = \frac{0.377 n_{min} r u_{amin}}{}
  - nₘₙ：发动机最低稳定转速
## 最大传动比的选择
### 确定条件
- 最大爬坡度
  - i_{g1} \geq \frac{G}{f} \cos \alpha_{max} + \sin \alpha_{max} \cdot r T_{tq_{max}} i_0 \eta_T
- 最低稳定车速
  - i_{tmax} = \frac{0.377 n_{min} r u_{amin}}{}
- 附着率条件
  - F_t \leq \phi F_p
  - φ：附着率
### 实际应用
- 山区货车
  - 采用大传动比主减速器提高爬坡能力
  - 空载时经济性下降
## 传动系档数和各档传动比的选择
### 挡位数影响
- 多挡位（如5挡及以上）
  - 提升动力性（高功率区运行时间）
  - 提高燃油经济性（低油耗区运行时间）
- 重型货车
  - 采用6-12挡变速器，适应复杂路况
### 传动比分配原则
- 等比级数分配
  - 各挡传动比按公比（1.5-2.0）分配
  - 优化换挡：高挡位传动比略递减，减少换挡频率
### C 曲线优化
- 通过燃油经济性-加速时间曲线（C曲线）平衡动力性与经济性
- 选择主减速器传动比拐点值