汽车传动系参数设计-汽车总体设计

电动汽车动力传动系统的设计应该满足车辆对动力性能的要求和续驶里程的要求。确定汽车的动力性，就是确定汽车沿行驶方向的运动状况，即最高车速、加速性能、爬坡度。为此，需要掌握作用于汽车的各种外力，即驱动力与行驶阻力。根据这些力的平衡关系建立汽车行驶方程式，就可以计算汽车的最高车速、加速度和最大爬坡度。

图21-1 汽车的驱动力

汽车的行驶方程式为

F_t=∑F （21-1）

式中，F_t为驱动力；∑F为行驶阻力之和。

（1）驱动力

如图21-1所示，发动机产生的转矩经传动系统传至驱动轮上，此时作用于驱动轮上的转矩T_t产生一个对地面的圆周力F₀，地面对驱动轮的反作用力F_t（方向与F₀相反）即为驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力。其数值为

式中，T_t为作用与驱动轮上的转矩；r为车轮半径。

由于电动汽车采用电动机驱动，所以在电动汽车中T_t是由电动机输出的转矩经传动系统传递到车轮上的。令传动系统总传动比为∑i，主减速器的传动比为i₀，变速器的传动比为i_g，传动系统的机械效率为η_t，驱动电动机的输出转矩为T_tq，则有

T_t=T_tq∑iη_t （21-3）

i=i₀i_g （21-4）

（2）行驶阻力

汽车在水平道路上等速行驶时，必须克服来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。当汽车在坡道上上坡行驶时，还必须克服坡度阻力。汽车加速行驶时还需要克服加速阻力。因此汽车行驶的总阻力为

∑F=F_f+F_w+F_i+F_j （21-5）

式中，F_f为滚动阻力；F_w为空气阻力；F_i为坡度阻力；F_j为加速阻力。

①滚动阻力F_f可以等效地表示为

F_f=Wf （21-6）

式中，W为作用于车辆上的法向载荷；f为滚动阻力系数，它与路面种类、行驶车速以及轮胎的结构、材料、气压等有关，一般按经验公式取值。(www.xing528.com)

②空气阻力可表示为

式中，C_D为空气阻力系数；A为迎风面积；ρ为空气密度，一般ρ=1.2258N·s²·m^-4；v_r为相对速度，在无风时即为车辆的行驶速度。

在无风条件下汽车的运动，v_r即为汽车的行驶速度v_a。如v_a以km/h计，A以m²计，则空气阻力（N）为

③坡度阻力的计算公式为

F_i=Gsinα （21-9）

式中，α为坡度，一般道路的坡度均较小，此时sinα=tanα=i。

④加速阻力的计算公式为

式中，δ为车辆旋转质量换算系数；m为车辆质量；为行驶加速度。

这样，汽车行驶阻力为

车辆行驶时，不仅驱动力和行驶阻力相互平衡，电动机功率和车辆行驶阻力的功率也总是平衡的。在车辆行驶的每一时刻，电动机发出的功率P_e总是等于机械传动损失的功率与全部运动阻力所消耗的功率之和。在纯电动汽车中，P_e为电动机的输出功率。车辆运动阻力所消耗的功率有滚动阻力功率P_f、空气阻力功率P_w，坡度阻力功率P_i以及加速阻力功率P_j，即

根据以上的推导，可得车辆行驶过程中的平衡方程为

对纯电动汽车而言，式中P_e为电动机输出功率（kW）；n为电动机输出转速（r/min）。