摘要：本文在考慮變速器檔位利用率時(shí)，以驅(qū)動(dòng)功率損失率作為動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)，有效效率利用率作為燃油經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，以?xún)烧叩募訖?quán)值作為目標(biāo)函數(shù)，以確定最佳的主減速器傳動(dòng)比和變速器的各檔傳動(dòng)比，試圖定量反映汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配程度，使汽車(chē)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性都能得到充分發(fā)揮。 關(guān)鍵詞：傳動(dòng)比；匹配；優(yōu)化方法 1．問(wèn)題的提出 在設(shè)計(jì)和汽車(chē)改進(jìn)時(shí)，當(dāng)汽車(chē)的總質(zhì)量、質(zhì)量分配、空氣陰力及輪胎滾動(dòng)阻力等已經(jīng)確定后，如何進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的合理匹配，對(duì)保證汽車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性是非常重要的。 近年來(lái)圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的匹配，各國(guó)學(xué)者進(jìn)行很多探討。一般采用汽車(chē)原起步連續(xù)換檔加速時(shí)間作為動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)，多工況燃油消耗量或?qū)嶋H工作區(qū)與經(jīng)濟(jì)工作區(qū)的接近系數(shù)作為燃油經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，用汽車(chē)原起步連續(xù)換檔加速時(shí)間與多工況燃油消耗量或接近系數(shù)的加權(quán)值作為目標(biāo)函數(shù)，而這些指標(biāo)實(shí)際上是汽車(chē)基本性能指標(biāo)的綜合。 作為汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的最優(yōu)匹配評(píng)價(jià)指標(biāo)和目標(biāo)函數(shù)，應(yīng)該能定量反映汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配程度，能反映汽車(chē)動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性的發(fā)揮程度，能夠提出動(dòng)力系統(tǒng)改善的潛力和可能途徑，本文以驅(qū)動(dòng)功率損失率作為動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)，有效效率利用率作為燃油經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，以?xún)烧叩募訖?quán)值作為目標(biāo)函數(shù)，試圖解決上述問(wèn)題。 2．汽車(chē)的動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo) 2.1 汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力 作用于車(chē)輪上的轉(zhuǎn)矩是由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生并經(jīng)傳動(dòng)系傳至驅(qū)動(dòng)輪上的。若Ｔe表示發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩(Nm)，igj表示變速器的傳動(dòng)比，i０表示主減速器傳動(dòng)比，ηtj表示傳動(dòng)系各檔的傳動(dòng)效率，rr表示驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑（m），則對(duì)于n檔變速器，第j檔的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力Ftj為 2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠提供的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性曲線常是試驗(yàn)臺(tái)上未帶空氣濾清器、水泵、風(fēng)扇、清聲器、發(fā)電機(jī)等條件下測(cè)得的。帶上全部附件設(shè)備時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線稱(chēng)為使用外特性曲線。使用外特性曲線的功率小于外特性的功率。一般汽油發(fā)動(dòng)機(jī)使用外特性的最大功率比外特性的最大功率約小15%；貨車(chē)柴油機(jī)的使用外特性最大功率約小5%；轎車(chē)與輕型汽車(chē)柴油機(jī)約小10%，在加速過(guò)程的不穩(wěn)定工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)所能提供的功率一般要較穩(wěn)定工況時(shí)下降5%-8%。為了便于設(shè)計(jì)，常采用多項(xiàng)式來(lái)描述由試驗(yàn)臺(tái)測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)外特性轉(zhuǎn)矩，即 式中，n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min），發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩模型中的多項(xiàng)式系數(shù)由a0、a1、…am最小二乘法來(lái)確定，m隨特性而異，一般在3，4，5中選取。 圖1為裝有內(nèi)燃機(jī)和4檔變速器汽車(chē)與裝有理想動(dòng)力傳動(dòng)系汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)特性曲線。雙曲線為理想動(dòng)力傳動(dòng)系汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力曲線，曲線上方的區(qū)域因發(fā)動(dòng)機(jī)功率所限為汽車(chē)不能達(dá)到的范圍。 第j檔時(shí)驅(qū)動(dòng)力Ft曲線與橫坐標(biāo)（車(chē)速u(mài)a）所圍成為的面積為

驅(qū)動(dòng)功率損失率反映實(shí)際汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)特性與理想動(dòng)力傳動(dòng)系的差距，它反映了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能發(fā)揮程度，其值越小，發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系在動(dòng)力性能方面匹配就越好。 3．汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo) 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際燃消耗率 發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率表示發(fā)動(dòng)機(jī)將燃油化學(xué)能轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)有效功的效率，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效效率ηe與燃油ge消耗率之間存大如下關(guān)系: 式中: Hu燃油的低熱值(kJ/kg)，汽油43961.4kj/kg，柴油42496KJ/Kg。 發(fā)動(dòng)機(jī)有效效率的最大值出現(xiàn)在萬(wàn)有特性的理想工作區(qū)，也就是在燃油消耗率最低區(qū).而在實(shí)際行駛條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)能否工作在理想工作區(qū)(經(jīng)濟(jì)區(qū))與汽車(chē)行駛工況、偉動(dòng)系參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)特性有關(guān)。

5．目標(biāo)函數(shù) 基于對(duì)汽車(chē)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的不同考慮，目標(biāo)函數(shù)可有三種方式： （1）對(duì)于要求高動(dòng)力性能汽車(chē)，如越野車(chē)、高級(jí)轎車(chē)，則宜選用動(dòng)力性最值的傳動(dòng)比，即 （2）對(duì)于要求高燃料經(jīng)濟(jì)性的汽車(chē)，如城市公共汽車(chē)，低排量家用轎車(chē)，則選用燃油經(jīng)濟(jì)性最值的傳動(dòng)比，即λ１＝０，λ２＝1.0 （3）對(duì)于大多數(shù)汽車(chē)而言，即要求有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，又能保證足夠的動(dòng)力性。此時(shí)可對(duì)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性作同等重要的考慮，即λ１＝0.5，λ２＝0.5 綜合上述各項(xiàng)條件，即可得考慮變速器檔位利用率時(shí)，使汽車(chē)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性都能得到充分發(fā)揮的主減速器傳動(dòng)比和變速器各檔的傳動(dòng)比。 參考文獻(xiàn)： [1]何仁等．汽車(chē)傳動(dòng)系最有匹配評(píng)價(jià)指標(biāo)的探討． 汽車(chē)工程，1996（1）. [2]清華大學(xué) 余志生主編汽車(chē)?yán)碚?北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1989. [3]唐換文等編著 使用最優(yōu)化方法 大連 大連理工大學(xué)出版社 2000.