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【蓝版出品】由分析风云2的变速器齿比到设计理想变速器齿比
1 163 发布于 2012-10-18 21:51:14 只看楼主 热门标准
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【全文都是分析5档手动变速器的齿比设计,其它变速器不在讨论范围内】

    通过对常见车型手动变速器齿比的分析,以及风云2维修手册的变速器章节的说明,结合自己的驾驶感觉,我发现风云2的变速器QR515MHA的齿比匹配很有问题,为了节约成本而达到节油的目标,采用了主流车型少见的很小齿比的主减速器(3.55),但是1档的总传动比却是主流车型很少见的12点几,我很奇怪奇瑞的工程师是不是有脑子!!!下面详细说明:

首先给出风云2的5档手动变速器的参数:

风2的QR515MHA是从QQ613的变速器QR513系列上发展来的,更换了小齿比的主减速器及相关部件,其它的与QR513系列是一模一样的,
下面是两款变速器的参数表:

可以看到,5个前进挡和倒档的齿比完全一样!奇瑞你不差这点钱吧?即使发展而来,也要改进啊,后面详细说明为什么匹配非常差。下面是风2的变速器油的加注位置,DIY的童鞋要记住了:

我在网上搜罗的一些数据显示:

1.主减速器的齿比多在3.5-4.5之间,3.7的、3.8的、4.2的4.3的4.4的很常见;

2.1档总传动比多在14-17之间,以15点多和16点多最为常见;

3.多数车型(指常见销量大的及网上排名比较热门的家用轿车)的最大加速度在0.50上下,好的也不过0.53-0.55;

4.节油车型的5档2000转速度多在80km/h及以上;

5.小型车及紧凑型车的轮胎直径多在600mm上下;

分析发现:

1.为满足高速下的超车加速性,4档的齿比多为略大于1.000,比如:1.02几、1.05几;

2.为满足经济性,5档的齿比多为0.8几和0.7几,但最小不低于0.700(设计上考虑到传动效率的要求);

下面是关于设计的一些参数和公式:



看不清,切割开来:




下面是我对QR515MHA和QR513的对比与分析:



下面是专业的计算公式和参数:





下面根据风云2现款变速器的参数计算一下满载静止情况下的推重比,看看是否符合0.5-0.6的要求:

满载质量1575kg,重力G=mg=1575*9.8=15435牛;

最大推力(驱动轮的轮端牵引力)=1档最大扭矩*1档齿比*主减速比/轮胎半径=140*3.545454*3.55/0.29775=5918.0206牛;

那么满载静止最大推重比=5918.0206/15435=0.3834;严重低于行业设计标准(推重比为0.50-0.60)。

 

再看看5档2000转的速度:

发动机2000转的时候,轮胎的转数=2000/5档的总传动比=2000/(0.864865*3.55)=651.40845转;

轮胎行驶过的距离=转数*周长=651.40845*2*π*0.29775=1218.66691米,折合时速73.120km/h,速度表有偏差(速度表为76.2);也不符合节油的需要,不过也差不太多,勉强算是节油,如果轮胎是设计范围内的最大轮胎,有可能达到80.

 ----------【2012.10.21.7:50今天继续...】--------

这是去年我在C30论坛发帖子设计理想变速器齿比时,找的几款车的变速器齿比:

当时只是根据罗列的数据绘制出曲线图,然后根据数学函数曲线,找出最适宜的函数对应关系,设计各档位的齿比,没有按照专业公式先设计1档和5档齿比,再确定主减速比。不过今天看来,两种方法都差不多,毕竟在售车型都是按照专业公式设计的,只要仔细分析它们的车重、加速度、轮胎直径、极速、等数据,是能够找出设计规律的。

下面进行试计算:

首先说明一点:在公式中有一个参数“驱动轮与路面的附着系数”,一般在设计时取0.50-0.60,实际上在干燥的柏油路和混凝土路面上,附着系数可达到0.7-0.8,在设计上取值偏小,是为了适应更广泛的路面,不至于使轮胎的驱动力突破抓地力的极限,减少驱动轮打滑的现象。

还有一点:“推重比”,即:驱动轮的牵引力与车重之比,描述的是车子的加速能力。在设计中,也是让推重比略小于附着系数,不至于使轮胎出现打滑现象,在设计时,往往用推重比代替附着系数这个参数,推重比多取值0.50-0.55,20万以下的家用轿车几乎没有设计超过0.55的。

 我的设计目标是:

主减速器齿比设计三种大小,中间值满足一般驾驶需要,5档2000转速度不低于80;大齿比的满足A级车轮胎直径650mm时,2档极速破百,1档最大推重比最好能达到0.55;小齿比的满足A0级车轮胎直径600mm时,1档最大推重比不低于0.50。

先确定几个参数的取值:

发动机最大扭矩:不低于(排气量×90),即:1.5的不低于135牛米、1.6的不低于144牛米、1.8的不低于162牛米、1.3的不低于117牛米...

车重:小型车满载质量为1125+375=1500kg,紧凑级车满载质量为1325+375=1700kg。

最大推重比=最大扭矩×1档总传动比÷轮胎半径/(满载质量×9.8)。

计算小型车

满载重力=1500*9.8=14700牛,最大推力=14700*0.50=7350牛=135*1档总传动比÷0.300,1档总传动比=16.333,这是主减速器小齿比时最大推重比不小于0.50的设置;假设小齿比为3.5,则1档齿比=16.333/3.5=4.666,这个值偏大许多,多数车型的1档齿比为3.5-4.0,过高的1档齿比会使5档齿比偏大,达不到节油的目的,现在多数轿车的传动比变化范围是4.0-5.0,

-----------先出去一下,送孩子去美术班,回来继续.......

【2012.10.21.12:56】刚吃完午饭,继续:

如果1档齿比为4.666,则5档齿比最小为4.666/5=0.9333,这个齿比是很多车的4档齿比,不能达到节油的目的,看来为了节油,只能牺牲一点推重比了。

令:主减速比为中间值4.0时的最大推重比≥0.50,则1档齿比=16.333/4.0=4.08333,这个齿比算是正常范围内,再看5档齿比:4.08333/5=0.81666,这个齿比也正常。

再看看主减速比4.0时,5档2000转速度为80时的齿比:轮胎直径为600mm的周长=π*0.6=1.88495556米,时速80的轮胎每分钟转速=80*1000/60/周长=707.3553转,5档的齿比=2000转/轮胎转速/4.0=0.706858,这个值刚好在允许的设计范围内最小(0.70)。

计算紧凑级车

满载重力=1700*9.8=16660牛,最大推力=16660*0.50=8330=144*1档总传动比÷0.325,那么1档总传动比=18.800,很大哦,如果主减速比是4.0,则1档的齿比是18.8/4=4.700,这个值超出4.5了,罕见。如果主减速比是4.5呢?则1档齿比是18.8/4.5=4.1777,这个值算是正常的。下面看看5档2000转速度80的齿比:

时速80的轮胎每分钟转速=80*10000/60/(π*0.65)=652.943转,5档总速比=2000/轮胎转速=3.063052785,如果主减速比是4.0,则5档齿比=0.76576,如果主减速比是4.5,则5档齿比=0.680678,太小了,超出设计允许范围之外了。

 综上所述:3.5和4.5两个极端值都超出了设计允许范围,三个主减速比的设想不符合实际要求。又因为:小型车和紧凑型车两个级别的车型满载质量的大小关系是1700/1500=1.13333倍,在主减速比3.5-4.5的范围内,3.75和4.25两个值恰好符合其比例关系,而且围绕4.0上下很平均。于是改为:“设计两个主减速比”,一大一小,3.75的匹配小型车,4.25的匹配紧凑型车。

我先做个表格,利用自动计算功能,显示起来也比较直观:

经过多次试计算对比,我发现在满载的情况下满足0.5的推重比,在设计要求的齿比范围最大为4.5以内时,是不可能实现的,而在空载情况下就可以轻松实现。

为了便于与不同的主减速器匹配获得相应的总速比,又不至于扭矩过剩导致转速太高而车子前进的距离短,我初步设定1档齿比为3.500,根据设计要求齿比范围最大为4.5,则5档齿比为3.5/4.5=0.7778,我设定为0.780小型车匹配3.75的主减速比,不会扭矩过剩,紧凑型车匹配4.25的主减速比,放大扭矩,满足更重的车重。下面验证计算:

小型车:1档总传动比=3.5*3.75=13.125,最大空载推重比=135*13.125/0.3/(1125*9.8)=0.5357,在0.50-0.60的要求内,加速表现还很不错的!假如是风云2的1档,则最大空载推重比是140*13.125/0.29775/(1200*9.8)=0.52477,也是相当猛的,看汽车之家的评测文章,1档最大加速度达到0.5的不多,达到0.52和0.53的更是凤毛麟角(针对12万以内的家用轿车而言)。

紧凑型车:1当总传动比=3.5*4.25=14.875,最大空载推重比=144*14.875/0.325/(1325*9.8)=0.507568,达到了设计要求,事实上,现在的1.6发动机的最大扭矩多在150牛米以上,而且紧凑型车质量超过1.3吨的不多,除了老速腾、福克斯、奇瑞A3这样的紧凑级运动家轿因为用了多连杆后悬挂而重量接近1吨4,但是人家主力发动机是1.8的,这样的扭矩才能匹配。假如是奇瑞新A3的扭矩和车重匹配这样的1档,则最大空载推重比是160*14.875/0.31595/(1360*9.8)=0.56518,加速相当凌厉!而实际上新A3的1档总速比为13.701,还不如老A3的14.889,但是老A3的最大扭矩只有147牛米,奇瑞为新A3匹配了新变速箱,但是也把优点更新掉了。

---------累了,休息........

2012.10.22.【今天回来继续】:

下面验证计算5档2000转的速度:

小型车:5档2000转的速度=轮胎周长×每分钟轮胎转数×60分钟÷1000,而每分钟轮胎转数=2000转÷(5档齿比×主减速比),代入数值为:0.6*π*2000/(0.78*3.75)*60/1000=77.3315km/h,而3000转的速度为77.3315*1.5=116km/h,已经好于风云2的2000转73.120km/h(表速有偏差,为76.2)、3000转109.68km/h(表速为114.3)。

紧凑型车:5档2000转的速度=0.65*π*2000/(0.78*4.25)*60/1000=73.92km/h,与风2的5档表现几乎一样,当然主减速比大了,5档极速就小了,除非突破设计的限制——传动范围3.0-4.5,因为过大的齿比范围会造成齿轮齿数增加、尺寸增大、变速箱体积增加,不过突破一点点应该没多大问题,就算尺寸增加,也增加不了多少。

先假设5档齿比为0.75的情况:则紧凑型车5档2000转的速度=0.65*π*2000/(0.75*4.25)*60/1000=76.876,仍不理想,那么反过来计算:令5档2000转紧凑型车的速度达到80,则80=0.65*π*2000/(x*4.25)*60/1000,x=0.7207,也就是说:5档齿比≤0.7207时,紧凑型车的5档2000转能达到80或以上。还好,在设计限制范围内(最小不小于0.7),再看看齿比范围是多少,超出设计限制的范围(3.0-4.5)多不多:3.5/0.72=4.86,超出不少。那么,以5档齿比0.72为基础计算1档齿比:0.72*4.5=3.24,有点低,放在紧凑型车上,1档总传动比=3.24*4.25=13.77,最大空载推重比=150*13.77/0.325/(1300*9.8)=0.49885,这里的最大扭矩和车重我都换用了现在市面上主流的车型的数据,因为1.6的发动机扭矩现在普遍都超过150牛米了,而紧凑型车重多在1300kg以下,所以还是能够满足实际需要的。那么就定下来:5档齿比为0.7201档齿比为0.72*4.5=3.24.

下面分别看看小型车和紧凑型车的1档空载最大推重比和5档2000转的速度各是多少:

小型车:1档空载最大推重比是135*3.24*3.75/0.3/(1125*9.8)=0.49592,实际上目前1.5的发动机最大扭矩都超过了这个数值,并且接近140牛米,少数还超过了140接近145牛米,实际上的推重比超过了0.5,比如:风2的140牛米,如果是这样的齿比设置,最大推重比是0.5143,达到了设计要求不低于0.5。

5档2000转的速度=0.6*π*2000/(0.72*3.75)*60/1000= 83.7758km/h,相当好!3000转的速度是125.66km/h,很省油。

紧凑型车1档空载最大推重比是150*3.24*4.25/0.325/(1300*9.8)=0.49885,丰田1.6和大众1.6的机子最大扭矩是155牛米,新A3和瑞虎DVVT的机子是160牛米,新福克斯1.6也超过了160牛米,这样算的话,155牛米的推重比为0.5155,160牛米的推重比为0.5321,均满足了设计要求不低于0.5。

5档2000转的速度=0.65*π*2000/(0.72*4.25)*60/1000=80.0798km/h,达到了节油目的。

总结:

1档齿比为3.24、5档齿比为0.72的变速器齿比设置,与两款主减速比3.754.25搭配,为小型车和紧凑型车匹配1.5和1.6的自然吸气发动机,是完全能够符合设计要求,同时又达到节油目的的。我个人认为这样的齿比设置和搭配是成功的,能够大大节约制造成本的

下面就是2、3、4档的齿比设置了:

5个档的齿比排列符合等比数列,公比为q,则:q的4次方=最大齿比/最小齿比=3.24/0.72=4.5,q=1.4564753,在实际设置中,低速档之间的公比要适当拉大一些,要不然车子起步后挂2档走的很慢,2档走起来后挂3档也走得很慢,不符合实际驾驶需要,而3、4之间,4、5档之间要适当缩小,不然的话,3档要踩到很高的转速才能换入4档,同样4档要踩很高的转速才能挂入5档,否则会拖档,也就是说:换挡后转速过低,不利于发动机动力的衔接,更不利于发动机健康运转。

设计上有个限制:相邻档位之间的齿比之比最大在1.7-1.8,否则会造成动力衔接脱节,两个档位的转速变化超出发动机的健康正常转速区间。我分析了一些车型,1、2档之间的比值多在1.7多,也有1.65以上的,这里我取1.7,则2档齿比=3.24/1.7=1.90588,这也是多数车型的正常值范围(1.9几-2.1几)。

下面先看看1档和2档的极速和2000转的速度,涉及到2档能否破百的问题:

1档极速(小型车)=轮胎周长×每分钟轮胎转数×60÷1000=π·D·(6000转÷1档总传动比)×60÷1000,而1档总传动比=3.24*3.75=12.15,则:1档极速(小型车)=3.1415926*0.6*(6000/12.15)*60/1000=55.85km/h,不低啊!

1档极速(紧凑型车)=3.1415926*0.65*[6000/(3.24*4.25)]*60/1000=53.38km/h,也是很不错的。

2档极速(小型车)=3.1415926*0.6*[6000/(3.24/1.7*3.75)]*60/1000=94.945km/h;

2档极速(紧凑型车)=3.1415926*0.65*[6000/(3.24/1.7*4.25)]*60/1000=90.746km/h;

而2档极速破百的话,在1、2档齿比之比为1.7的前提下,要求1档极速必须达到100/7=58.8235km/h!这就要求小型车1档总传动比必须≤11.5358,要么缩小1档齿比,要么缩小主减速比。1档齿比已经很小了,那么可以缩小主减速比,11.5358/3.24=3.56044,假设用3.55的主减速比,那么1档极速(小型车)=3.1415926*0.6*[6000/(3.24*3.55)]*60/1000=58.9970,按照1、2档齿比之比为1.7的关系,2档极速=58.9970*1.7=100.29497,终于破百了!可是1档最大推重比呢?由0.49592降到了0.4695(按135牛米算),实际上现在的1.5机子扭矩都接近140,如果是风2的140牛米,则最大推重比为0.48687,都还接近0.5,也说得过去。

再有一个办法就是提高1、2档之间的齿比之比,使之大于1.7,同时又小于1.8的设计极限。现在保持主减速比不变,使1、2档齿比之比为1.8,看看1档最大推重比怎么样:

2档极速(小型车)破百的话:1档极速(小型车)=100/1.8=55.5555,在不改变1档齿比和主减速比的前提下,前面算过了,是55.85,能够达到要求,而且推重比还增大了(极速低了,牵引力就大了)。

由于1.8太大,换挡时的动力衔接很不好,而且换挡后落差很大,顿挫感强,我取中间值1.75再试试:

1档极速=100/1.75=57.1428,1档总传动比=11.8751,如果不改变1档齿比,那么主减速比=3.66516,,推重比也小了,从0.49592降到0.48470(按135牛米算),变化不大,可以接受。

现在有一个问题需要解决:那就是1、2档的齿比之比在1.8以内尽量选大,同时在满足2档破百的条件下,主减速比还不能过小,要保证推重比。有三个参数需要验算才能确定:1档齿比、2档齿比、主减速比。(都是指的小型车)。

----------------今天先到这里----------2012.10.22.23:12-------

【2012.10.24.20:00】继续啊:

昨晚上夜班时,粗略估算了一下从微型车到小型车再到紧凑型车的所需的1档最大总传动比和5档最小总传动比,大体上能够满足要求,微型车2000转5档能达到80km/h,小型车能达到83,紧凑型车能达到87,微型车和小型车的2档极速不能破百,但紧凑型车的2档极速能够破百,并且5档更省油。

今天回来我准备网罗一些车型的关键数据(如:轮胎、车重、动力、变速器齿比等),综合分析以后,再决定设置几种合适的主减速比、或者是两款1档齿比不同的变速器一大一小。我初步设计是:不同齿比范围的变速器两款,与三款齿比大小不同的主减速器搭配,形成6种结果不同的组合,来广泛适应从排量0.8到2.0的全系列自然吸气发动机,最大输入扭矩为130牛米和200牛米,这样可以大大节约变速器的制造成本,实际上相当于仅仅制造了两款不同的变速器,和三个主减速器,但却得到了6中变速器的效果,也方便匹配同款车型的普通版、运动版、AMT版。

下面先上点按关注度排名的每个级别车型的截图:

①微型车:





②小型车:





③紧凑型车:





数据的收集和整理是个漫长的过程,需要些时间,车友们可能要等一段时间。明天进京,干嘛去?保密......

-----------【2012.11.2.11:00更新】-----------

数据搜集很漫长,目前暂时搜集了这么些:







紧凑型车的更多了,还没弄。从这些车型的数据,我们也可以看出一些端倪:

1.轮胎直径:微型车平均为550mm,小型车平均为600mm,紧凑型车平均为;

2.车重:微型车平均为900kg,小型车平均为1100kg,紧凑型车平均为;

3.匹配的最大扭矩:微型车平均为90Nm,小型车平均为135Nm,紧凑型车平均为;

-----------2012.11.02.13:45.【补充:紧凑型车的数据:轮胎、车重、扭矩等】--------------

如图:






小结:

1.轮胎直径:微型车平均为550mm,小型车平均为600mm,紧凑型车平均为636mm(将来的趋势是205/60 R16的,为652.4mm,我暂且取值650mm,方便计算);

2.车重:微型车平均为900kg,小型车平均为1100kg,紧凑型车平均为1300kg

3.匹配的最大扭矩:微型车平均为90Nm,小型车平均为135Nm,紧凑型车平均为150Nm

好了,如果轮胎、车重、扭矩的搭配,不出现跨级别搭配,那么就是这三种搭配了,按照主流发动机的扭矩输出来看,升扭矩多在90以上,正好1.0的为90Nm,1.2的为108Nm,1.3的为117Nm,1.4的为126Nm,1.5的为135Nm,1.6的为144Nm,1.8的为162Nm,2.0的为180Nm,这是目前小排量发动机包括的几种排量,当然还有为数不多的不足1.0的,先不考虑了。

前面说过:本着最少成本得出多种组合的设计思路,共有6种组合,从动力方面看,需要取6个阶梯排列的值,那么暂定取:1.0的,1.2的,1.4的,1.6的,1.8的,2.0的。

从轮胎上有三种:550、600、650,车重也是三种,让它们分别去搭配低动力1.3、中动力1.5、高动力1.9的(只是数学计算上的的值,不是真的搭配1.9的)。

现在的问题是:设计成3×2还是2×3的组合?当然2×3的组合成本低(2种波箱配3种尾牙),但是3×2的组合似乎更合理、匹配更完美。有待验算......

 ------------------【2012.11.10.更新】------------------

经过对比试计算,现在我得到两组变速箱挡位齿比的排列数据,一款是齿比范围4.0的,适合微型车和部分1.2、1.3的小型车,另一款是齿比范围4.5的,适合紧凑型车和部分1.4、1.5的小型车。它们是:

1.微型车和部分动力较弱的小型车:齿比范围4.0,从1档到5档的齿比排列是1.65-1.45-1.35-1.25;

2.紧凑型车和部分动力较强的小型车:齿比范围4.5,齿比排列是1.65-1.5-1.4-1.3.

下面是8款车的变速器数据分析:


变速器设计教材上的齿比范围是3.0-4.0,可是当今的轿车大多都突破了这一数值,有的甚至达到了5.0.最常见的是在4.0-4.5,从表格统计中也能看出:还在守着老旧教材4.0的已经很少了,大多数都在扩大,想办法接近4.5甚至突破4.5.

关于1,、2档齿比之比q1/q2,设计上要求不超过1.7-1.8,因为过大的落差会导致动力衔接不上、换挡困难。多数车型在1.75左右,经过我驾驶过的十多种车型的感受,1、2档的落差仍然有些大,与2档的衔接不到位,发动机扭矩高原不能实现平稳过渡,所以我设计1,、2档齿比之比q1/q2=1.65,一方面实现动力衔接容易,另一方面提高1、2、3档的加速度与加速连贯性,适合城市低中速行驶的中国国情。

我先公布我设计的风云2理论上的最佳齿比(低速有劲儿,高速省油):

1、5档总齿比:2.8,这个速比能保证5档2000转速度大于80;

2、齿比范围:4.5,越大越能使5档更省油,则1档总速比=2.8*4.5=12.6;

3、齿比排列:1.65-1.5-1.4-1.3,则2档总齿比为12.6/1.65=7.63636363,3档总齿比为7.636363/1.5=5.09090909,4档总齿比为5.090909/1.4=3.63636363, 5档总齿比为3.636363/1.3=2.79720,约等于2.8,就令5档总齿比为2.8吧。

验证计算与比较:

1、5档2000转速度=2000/5档总比*(πD)*60/1000=80.178km/h,(三厢195/55 R15轮胎);

2、1档最大加速度=发动机最大扭矩*1档总比/轮胎半径/(车重*9.8)=0.503778;

3、1档6000转极速=6000/1档总比*πD*60/1000=53.452km/h,最大加速度=0.503778,(原车为53.517, 0.503g);

4、2档6000转极速=6000/2档总比*πD*60/1000=88.196km/h,最大加速度=0.30532,(原车为92.545, 0.291g)

5、36000转极速=6000/3档总比*πD*60/1000=132.294km/h,最大加速度=0.2035,(原车为133.322, 0.202g)

6、46000转极速=6000/4档总比*πD*60/1000=185.211km/h,最大加速度=0.1454,(原车为178.222, 0.151g)

7、56000转极速=6000/5档总比*πD*60/1000=240.534km/h,最大加速度=0.12213,(原车为219.376, 0.123g)

可以看出:我设计的齿比在1、2、3档(城市低中速使用较多)的加速度均有略微的提升,尤其是2档提升的最明显(原车在拥堵路段用2档低速跟车时总是太快而频繁踩刹车,而起步后换入2档再加速总是欠缺力量),而4、5档极速略有提升,跑起来后匀速更省油。

总的来说:2档加速更快、低速更有劲,高速5档匀速更省油(原车2000转73),是最大的改进。

想改装并且有条件改装的车迷们,这款变速箱的齿比可改变的有3处:

1.提升1、2档齿比,使之低速加速更快;【以我设计的2档总比为基础,乘以1.75=1档总比13.363636,最大加速度提升至0.53431】

2.减小5档齿比,使之更省油;【使5档总比小于2.8,就可以使5档2000转大于80】

3.改变主减速比,使之符合你的驾驶要求。【改成3.7-3.8的适合喜欢加速的但费油,要求省油的就维持现状吧】

改装车迷们可以去找大众MQ2000变速箱的齿轮来试试,它的5档齿比有好几种搭配,主减速器也有至少两种齿比。要是成功了,别忘了发上来改装的齿轮规格给大家参考。

============================2012.11.11.更新:【理想齿比隆重登场】===================



齿比范围 :4.5

齿比排列:1.65、1.5、1.4、1.3

1档总比:12.6

5档总比:2.8

1档齿比:3.5

2档齿比:3.5/1.65=2.121212

3档齿比:3.5/1.65/1.5=1.414141

4档齿比:3.5/1.65/1.5/1.4=1.010101

5档齿比:1档齿比/4.5=3.5/4.5=0.777778

主减速比:12.6/3.5=3.6

特点:

1、该款变速器齿比设置能满足:轮胎直径为600mm的车辆在5档2000转的速度大于80km/h,省油;

2、该款变速器齿比设置能满足:轮胎直径为600mm、车重为1100kg、发动机最大扭矩为128.333Nm的小型车(相当于1.4L排量的、且升扭矩不小于90Nm/L的发动机)的最大加速度大于0.50,有劲儿。

**************************************************************************

=====================【下面是紧凑型车的理想齿比】================

仅仅是主减速比不同,它能满足:轮胎直径为650mm、车重为1300kg、发动机最大扭矩为145Nm的紧凑型车(相当于1.6L排量的、且升扭矩不小于90Nm/L的发动机)的最大加速度大于0.50,它的1档总比为14.277586,主减速比为3.96600,它的5档总比为3.172800,5档2000转速度为77.233km/h,也算比较省油。

事实上,现在的1.6L发动机的升扭矩都超过了90,也就是最大扭矩大于145,平均水平在150Nm左右,相当于1.7L的扭矩水平:1.7*90=153Nm,而像大众的155,丰田的155,奇瑞的160,新福克斯1.6的162,均接近1.8L发动机的最大扭矩1.8*90=162Nm,而紧凑型车的主流轮胎配置为205/55 R16和205/60 R16以及老旧的195/65 R15,它们的直径分别为:631.9mm、652.4mm、634.5mm,平均不到650mm,所以计算1.6L发动机匹配的变速器主减速比我暂时按160Nm、轮胎直径650mm、车重1300kg来算。

5档2000转速度大于80的5档总比=2000/[80*1000/60/(πD)]=3.06305,除以5档齿比0.777778,那么主减速比就等于3.93821,;再看最大推重比:=160*1档齿比3.5*3.9382/0.325/(1300*9.8)=0.532640,相当大了,即是152Nm(升扭矩95)的最大推重比也达到了0.502657,为了不使扭矩过多浪费在低速档无谓的高转速上,我将主减速比设的略小一点,使5档更省油,来平衡掉低速档的费油。

下面按150Nm、轮胎直径650mm、车重1300kg计算最大推重比不低于0.50时的1档总比,这里先说明一下:实际中很多车的轮胎达不到650mm,而是略小,车重超过1300kg的也不多,因此实际作用在车上,加速度会大于0.50,所以请不要担心牵引力不足。

1档总比=1300*9.8*0.5*0.325/150=13.8016666666,则主减速比=13.80166666/3.5=3.94333333333;

如果扭矩按155和160来计算,结果分别是:155的-3.81613,160的-3.696875,;

如果是目前1.8L发动机的170Nm,则结果是:3.47941;

如果是目前的2.0L 的180Nm,则结果是:3.28611;由于1.8和2.0的轮胎会更大一些,所以需要的牵引力会更大一些,实际上主减速比不会这么小。

综上计算,为了同时满足1.6的、1.8的、2.0的,除了理想值3.6以外,还可以选3.5和3.7这两个主减速比,来满足1.8、2.0和1.6的,下面验证计算:

主减速比3.7匹配1.6的160Nm,最大推重比=160*3.5*3.7/0.325/(1300*9.8)=0.50042,实际轮胎小点,加速度要大点;

主减速比3.5匹配1.8的170Nm,最大推重比=170*3.5*3.5/0.325/(1300*9.8)=0.50296,;

主减速比3.5匹配2.0的180Nm,最大推重比=180*3.5*3.5/0.325/(1300*9.8)=0.53254,;和现实一样:同车型2.0的比1.8的有劲儿。

明天上班,后天回来更新【微型车】的理想齿比和主减速比,对微型车不感冒的车迷可以不用看了,当然,如果你是学汽车专业的,不妨闲来无事浏览一下。

============2012.11.14.更新【微型车理想齿比、主减速比设置】=====================

前面统计表明:微型车的平均车重为900kg,也有重的,比如奇瑞,有950公斤的也有1000公斤的,下面分别计算:

1.0L的按90Nm计,1.1L的按99Nm计,1.2的按108Nm计,

轮胎都按平均值550mm计,

1、车重900kg的:

(1)1.0L的:主减速比=900*9.8*0.5*0.55/2/90/3.5=3.850;

(2)1.1L的:主减速比=900*9.8*0.5*0.55/2/99/3.5=3.500;

(3)1.2L的:主减速比=900*9.8*0.5*0.55/2/108/3.5=3.208333;

2、车重950kg的:

(1)1.0L的:主减速比=950*9.8*0.5*0.55/2/90/3.5=4.063888;

(2)1.1L的:主减速比=950*9.8*0.5*0.55/2/99/3.5=3.69444;

(3)1.2L的:主减速比=950*9.8*0.5*0.55/2/108/3.5=3.386574;

3、车重1000kg的

(1)1.0L的:主减速比=1000*9.8*0.5*0.55/2/90/3.5=4.2777;

(2)1.1L的:主减速比=1000*9.8*0.5*0.55/2/99/3.5=3.888;

(3)1.2L的:主减速比=1000*9.8*0.5*0.55/2/108/3.5=3.56481;

综上计算结果:由于奇瑞的微型车都比较重,前面有了3.5、3.6、3.7三种主减速比,有的可以用在微型车上,那么再选择几个常用的车重与动力搭配的主减速比即可。我认为再选3.9的就够了(匹配1.0L的900kg和950kg、1.1L的1000kg),因为1000kg的车重匹配90Nm的动力显得太弱了。

至于小减速比,可以从经济性角度出发,选用3.2的搭配1.2L108Nm的动力与900kg车重相匹配,还有3.4的搭配1.2L108Nm的动力与950kg车重相匹配。

=================================【全文总结】===============================

5档手动变速箱的理想齿比设置为:

齿比排列:1.65-1.5-1.4-1.3;

齿比范围:4.5;

1档-5档的齿比依次为:3.5、2.121212、1.414141、1.010101、 0.777000777;

倒档齿比略小于3.5,由具体的齿轮齿数决定;

主减速比:3.2/3.4/3.5/3.6/3.7/3.9;

主减速比匹配的动力与车重:

3.2——1.2L(108Nm)与900kg的搭配;

3.4——1.2L(108Nm)与950kg的搭配;

3.5——1.8L(170Nm)与1300kg的搭配、2.0L(180Nm)与1300kg的搭配(或者搭配3.4);

3.6——1.4L和1.5L与1100kg的搭配;

3.7——1.6L与1300kg的搭配、1.3L与1100kg的搭配;

3.9——1.0L与900-950kg的搭配、1.1L与1000kg的搭配;

最大输入扭矩:满足比2.0L自然吸气发动机的最大扭矩略大即可,190Nm或200Nm均可(参考大众的MQ200,能匹配1.4的、1.6的、1.8的,范围很广,它的各档位齿比不变,只需更换不同齿比的主减速器便可广泛搭配多种动力和车重,大大节约了制造成本)。

=================================【全文结束】==========================

 下面附上奇瑞的ACTECO系列变速箱谱系图,有兴趣研究的朋友可作参考:













【End】

【蓝版出品】2012.11.14.22:12

最后编辑于2012-11-14 22:12:12
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