发动机功率与传动系设计：选择与优化方法解析

# 发动机功率与传动系设计
## 第一节 发动机功率的选择
### 最高车速（$u_ \text max  $）
- 公式
  - $P_e = \frac 1  \eta_T  \left  \frac G f  3600  u_ \text max   + \frac C_D A  76140  u_ \text max  ^3 \right$
    - $\eta_T$：传动系效率  
    - $G$：整车质量（kg）  
    - $f$：滚动阻力系数  
    - $C_D$：空气阻力系数  
    - $A$：迎风面积（m²）  
### 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
  - $汽车比功率 = \frac 1000 P_e  m = \frac f g  3.6 \eta_T  u_ \text max   + \frac C_D A  76.14 m \eta_T  u_ \text max  ^3$
- 比功率范围
  - 货车比功率：**10-15 kW/t**  
  - 轿车比功率：**20-30 kW/t**
## 第二节 最小传动比的选择
### 动力性与经济性
- 平衡
  - $u_ \text max   / u_p$（$u_p$ 为发动机最大功率对应车速）
    - 接近 1：动力性与经济性均衡  
    - 小于 1：经济性优但动力性差  
    - 大于 1：动力性优但经济性差  
### 驾驶性能限制
- 影响
  - 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
- 公式
  - $D_ \text 0max   = \frac 0.377 n_ \text min   r  u_ \text amin$
    - $n_ \text min  $：发动机最低稳定转速（r/min）  
    - $r$：车轮滚动半径（m）  
    - $u_ \text amin  $：最低稳定车速（km/h）
## 第三节 最大传动比的选择
### 确定条件
- 最大爬坡度
  - $i_ \text g1   \geq \frac G f \cos \alpha_ \text max   + \sin \alpha_ \text max     r T_ \text tqmax   i_0 \eta_T$  
- 最低稳定车速
  - $i_ \text tmax   = \frac 0.377 n_ \text min   r  u_ \text amin$  
- 附着率条件
  - $F_t \leq \phi F_p$（$\phi$ 为附着率）  
### 实际应用
- 应用场景
  - 山区货车需大传动比主减速器以提高爬坡能力，但空载时经济性下降。
## 第四节 传动系档数与各档传动比的选择
### 档位数影响
- 多挡位优势
  - 提升动力性（高功率区运行时间增加）  
  - 提高燃油经济性（低油耗区运行时间增加）  
- 重型货车应用
  - 常采用 **6-12 挡变速器**以适应复杂路况  
### 传动比分配原则
1. 等比级数分配
   - 各挡传动比按公比（如 **1.5-2.0**）分配，便于换挡且充分利用发动机功率。  
2. 实际调整
   - 高挡位传动比略递减以优化换挡频率。  
### C曲线优化
- 燃油经济性与加速时间
  - 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。