不同路面對配有AT自動變速箱的汽車的最低穩(wěn)定車速的影響的研究

王聰，秦毅，張林濤

（陜西保利特種車制造有限公司，陜西 西安 710000）

前言

汽車最低穩(wěn)定車速通常是指在汽車發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)情況下的車速，我國常用的大部分軍用越野重型汽車都是十幾年前甚至幾十年前定型的產(chǎn)品，采用的變速箱基本上都是機械變速箱，而裝機械變速箱的汽車的最低穩(wěn)定車速計算與裝有AT變速箱的最低穩(wěn)定車速有著很大區(qū)別。

1 機械變速箱的最低穩(wěn)定車速計算

以某裝有機械變速箱的軍用越野車為例，不計坡道阻力，按照水平路面理論計算：

1.1 整車相關(guān)參數(shù)

整車重量：20000kg；輪胎半徑：575mm；變速箱一檔速比：12.42分動器低檔速比：2.214；車橋速比：5.73；整車迎風面積：7m2發(fā)動機輸出特性參數(shù)，見下圖：

圖1

圖2

1.2 最低穩(wěn)定車速計算

1）按傳動比計算

2）按功率平衡計算

車輛行駛滾動阻力系數(shù)f，不同路面的系數(shù)如下表：

表1

計算結(jié)果：

a.帶入整車相關(guān)參數(shù)，由傳動比計算最低穩(wěn)定車速：

b.由功率平衡計算接1km/h-4km/h的整車功率消耗Pe：

表2

uamin---最小穩(wěn)定車速；nmin---發(fā)動機最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；rr---輪胎滾動半徑；io---車橋速比；if---分動器低檔速比；ig---變速器一檔速比；Pe---車輛行駛消耗功率；f ---車輛行駛滾動阻力系數(shù)；ηr---傳動系統(tǒng)效率，取0.72；CD---空氣阻力系數(shù)，取1；A---汽車迎風面積；

1.3 分析

由發(fā)動機的功率曲線圖 2中可以看出，發(fā)動機怠速600r/min時，最大功率為P=60kw，根據(jù)計算結(jié)果表2，發(fā)動機怠速穩(wěn)定時最大功率遠大于在各種路面上汽車在 1km/h-4km/h時所消耗的功率。

由上述計算結(jié)果可以看出，由于在最低穩(wěn)定車速時，發(fā)動機能輸出功率遠大于克服阻力所需要的功率，因此最低穩(wěn)定車速往往可直接由發(fā)動機最低轉(zhuǎn)速以及汽車傳動系總速比決定；而由于發(fā)動機ECU的怠速穩(wěn)定控制是依靠發(fā)動起噴油量大小來決定的，具有穩(wěn)定輸出轉(zhuǎn)速，但功率可改變的特性，因此最低穩(wěn)定車速由傳動系統(tǒng)的速比決定，基本不受路面影響。

2 AT自動變速箱的最低穩(wěn)定車速計算

同樣以上述某軍用越野車為例，換裝某型號AT自動變速箱，自動箱機械部分一檔速比 4.4，分動器速比不變，重新做動力匹配后，車橋速比調(diào)整為6.73。

2.1 配有液力變矩器的自動變速箱車速計算

由1.2我們知道，在汽車較低車速時，發(fā)動機功率遠大于行駛所需要的功率，因此直接按傳動比計算：

其中，由于自動箱一檔速比 ig=ibij，其中 ib為變矩器速比（即變矩比），ij為機械部分速比，ij1=4.4。

由于液力變矩器的特性：

圖3 液力變矩器的結(jié)構(gòu)與特性

如圖3所示，液力變矩器具有如下特性：

a.液力變矩器的變速比恒大于1。

b.液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩隨著汽車的行駛工況自動的改變。

根據(jù)最低車速時行駛力矩平衡方程：

Ft為驅(qū)動力，F(xiàn)f為汽車行駛路面滾動阻力，F(xiàn)w為風阻力，ij為變速箱機械部分速比，Mw為變矩器輸出轉(zhuǎn)矩。

在不同路面上1km/h-4km/h的液力變矩器輸出轉(zhuǎn)矩Mw：

表3

由計算結(jié)果表 3，渦輪輸出扭矩在不同的路面上變化很大，由于變矩器的特性， 不同輸出扭矩對應(yīng)不同的變矩比，同時對應(yīng)不同的傳動比，因此配有液力變矩器的自動變速箱的傳動比ig隨著路面的變化而改變。

根據(jù)上述某軍車自動變速箱資料，變矩比在1到1.96之間變化，因此，在不同路面上，汽車最低穩(wěn)定車速是不一樣的。

3 結(jié)論

配有機械變速箱的軍用越野車的最低穩(wěn)定車速大小和路面無關(guān)，只由發(fā)動機功率，傳動系統(tǒng)的各檔速比決定。

配有帶液力變矩器的AT變速箱的軍用車輛的最低穩(wěn)定車速不是恒定的，隨著路面的變化而變化，具體的計算要根據(jù)變矩器的特性曲線得到不同輸出扭矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩比才能計算出實際的最低穩(wěn)定車速。

參考文獻

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