1、編號:動力系統(tǒng)匹配和選型設計規(guī)范編制：審核：批準：前言21 .適用范圍32 .引用標準33 .選型匹配設計主要工作內容及流程44 .產品策劃55 .資源調查56 .分析與篩選67 .設計參數(shù)輸入68 .預布置與匹配分析計算69 .法規(guī)對策分析18刖百本標準是為了規(guī)范我公司汽車動力總成（MT匹配設計而編制。標準中對設計程序、參數(shù)的輸入、參照標準、匹配計算等方面進行了描述和規(guī)定，此標準可作為今后汽車動力總成（MT匹配設計參考的規(guī)范性指導文件。1 .適用范圍本方法適用于基于現(xiàn)有動力總成資源，選擇滿足整車設計要求的動力總成（MT）的一般方法與原則。2 .引用標準GB16170-1996汽車定置噪聲限制

2、GB1495-2002汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法GB/T12536-1990汽車滑行試驗方法GB/T12543-2009汽車加速性能試驗方法GB/T12544-1990汽車最高車速試驗方法GB/T12539-1990汽車爬陡坡試驗方法GB/T12545.1-2008汽車燃料消耗量試驗方法GB/T18352.3-2005輕型汽車污染物排放限值測量方法3 .選型匹配設計主要工作內容及流程惜下架構方案或設計任務書參數(shù)輸入4 .產品策劃條件及基本技術指標。產品策劃的目的是依據(jù)整車設計要求，確定動力總成選型的范圍、根據(jù)整車設計任務書要求，確定以下輸入條件：整車輸入條件一車輛類型;市場定位一經濟型

3、、中級或高級；動力總成布置型式一前置后驅、后置后驅；整車尺寸參數(shù)一外形尺寸、輪距、軸距、整備質量、總質量、離地間隙；前懸和后懸；輪胎規(guī)格；風阻系數(shù)；整車重量參數(shù)一整備質量、載客量、總質量、軸荷分配；整車目標性能一動力性(最高車速、加速時間、汽車的比功率和比轉矩指標、最大爬坡度)、經濟性指標、排放水平；產品策劃的內容是根據(jù)整車設計要求，確定資源調查的具體指標范圍：型式(類型)、發(fā)動機功率范圍、對配套變速器的要求。5 .資源調查根據(jù)設計任務書及產品策劃要求進行資源調查，調查市場上發(fā)動機及變速器資源及相關信息，包括：(1)發(fā)動機、變速器技術參數(shù)外形尺寸一長寬高及相對變速器輸出軸尺寸技術指標一功率、扭

4、矩、速比、排放水平技術狀態(tài)一開發(fā)階段、定型產品、匹配車型、批量生產(2)品牌及產品來源一國產化、自主研發(fā)、合作開發(fā)(3)服務一配套車型、附件提供狀態(tài)、配套體系完整性(4)風險性分析一配套意向、批量供貨能力資源調查方法為信息收集與廠家專訪。6 .分析與篩選根據(jù)排量、功率、扭矩及排放指標并結合參考樣車的發(fā)動機艙尺寸與動力總成外廓尺寸對比，綜合評價技術狀態(tài)、產量、配套意向、品牌、服務、附件提供狀態(tài)、配套體系完整性，初選兩-三種動力總成進行進一步分析和對比調查。7 .設計參數(shù)輸入根據(jù)初選的兩-三種動力總成，確認供應商意向，并收集以下匹配計算資料及參數(shù)：(一)動力性計算參數(shù)發(fā)動機使用外特性或外特性曲線發(fā)

5、動機最低轉速nmin和最高轉速nmax主減速器傳動比變速器傳動比（各檔）（二）燃油經濟性計算參數(shù)發(fā)動機萬有特性圖（三）預布置參數(shù)動力總成外廓數(shù)模、主要附件數(shù)模、主要硬點數(shù)據(jù)（差速器中心、懸置安裝點）、重心及重量參數(shù)、安裝要求。8 .預布置與匹配分析計算8.1 預布置通過預布置初步確認動力總成布置可行性。根據(jù)造型設計確定的前懸、發(fā)動機罩型線、前圍板及縱梁位置、傳動軸容許安裝角等設計硬點，結合設計間隙要求并參考對標車或相近車型空氣濾清器、中冷器、冷凝器、散熱器、蓄電池和副車架規(guī)格統(tǒng)計尺寸或數(shù)模，以滿載狀態(tài)為基準進行動力總成模型布置，預測機艙尺寸、與主要總成的間隙及離地間隙是否滿足設計要求。預布置工

6、作的輸入條件：動力總成外形數(shù)模、差速器接口數(shù)模、機艙、縱梁及前結構設計硬點及線框模型、機艙內主要總成數(shù)模、輪胎規(guī)格、輪轂與傳動軸連接尺寸；安全性相關指標要求；預布置主要間隙要求如下表：序號內容間隙值（mm備注1發(fā)動機皮帶輪處與縱梁的最小間隙>302變速器與縱梁的最小間隙>303與散熱器及風扇的最小間隙>35排氣管前置式>20排氣管后置式4與副車架和轉向機的最小間隙>175與周圍固定的其他零部件的最小間隙>256滿載狀態(tài)時的最小離地間隙>120預布置狀態(tài)：預布置在整車坐標系下進行。預布置工作輸出結果：最小離地間隙，動力總成與縱梁、E/G罩外板、前圍板靜態(tài)

7、最小間隙，主要總成布置可行性及與周邊零件最小間隙；傳動軸靜態(tài)安裝角（一般不大于4。）；根據(jù)預布置結果判斷動力總成布置可行性。8.2 匹配分析計算根據(jù)整車設計參數(shù)及動力總成參數(shù)，計算整車的動力性、經濟性指標，同時進行離合器容量匹配計算，判斷選用動力總成是否能滿足整車動力性、經濟性指標，選用離合器是否適用，并提出改型意見。為綜合衡量和判斷動力總成的適用性提供依據(jù)。8.2.1 動力性計算動力性是汽車各項性能中最基本、最重要的性能之一。動力性的好壞，直接影響到汽車在城市和城際公路上的使用情況。因此在新車開發(fā)階段，必須進行動力性計算，以指導設計方案是否滿足設計目標和使用要求。動力性計算的主要內容如下：a

8、）汽車的最高車速b）加速時間（0100km/h連續(xù)換擋加速時間）c）最大爬坡度。8.2.1.1 汽車的最高車速計算汽車動力性能計算的主要依據(jù)是汽車的驅動力和行駛阻力之間的平衡關系，汽車的驅動力一行駛阻力平衡方程為：Ft=Ff+Fw+Fi+Fj其中：Ft一驅動力；Ff一滾動阻力；Fw空氣阻力；Fi一坡道阻力；Fj一加速阻力;驅動力：A=其中：Ttq發(fā)動機的轉矩，單位為Nm；ig變速器各個檔位的傳動比；io主減速器速比；刀T動力傳動系統(tǒng)機械效率；J車輪滾動半徑，單位為m。發(fā)動機外特性曲線是發(fā)動機功率、轉矩以及燃油消耗率與發(fā)動機曲軸轉速之間的函數(shù)關系。發(fā)動機的功率、轉矩隨發(fā)動機曲軸轉速變化的關系曲線

9、通過擬合方式確定，已知條件為功率曲線通過原點，最大功率點，最大轉矩點，最大功率點在功率曲線上的導數(shù)為零，最大轉矩點在轉矩曲線上的導數(shù)為零。轎車發(fā)動機在使用過程中還要為水泵、發(fā)電機、空調等設備提供動力，其使用外特性要比外特性小，用于汽車行駛的有效扭矩和有效功率均在原來基礎上有所減少，一般汽油發(fā)動機使用外特性比外特性約小10%,取有效扭矩=扭矩X90%,有效功率=功率X90%。傳動系統(tǒng)的機械效率主要由變速器傳動效率、傳動軸萬向節(jié)傳動效率、主減速器傳動效率等部分組成。參照汽車工程手冊，取變速器傳動效率為95%、傳動軸萬向節(jié)傳動效率為98%、主減速器傳動效率為96%。采用有級機械變速器傳動系的轎車傳動

10、系統(tǒng)效率一般在90%到92%之問。滾動阻力：Ff=mgfcos%其中：m汽車計算載荷工況下的質量，單位為kg；g重力加速度，單位為m/s2；f滾動阻力系數(shù)；道路坡角，單位為rad；滾動阻力系數(shù)采用推薦的轎車輪胎在良好路面上的滾動阻力系數(shù)經驗公式進行估算：其中，f00.00720.0120以上，取0.012;f10.000250.00280,取0.0027;f40.000650.002以上，取0.002;8c對于良好瀝青路面，取1.2;空氣阻力：F=CdA-D21J5其中：CD空氣阻力系數(shù)；A迎風面積，根據(jù)車身外表面及各種附件的數(shù)模投影計算迎風面積，單位為m2；Ua汽車行駛速度，單位為km/h。

11、坡道阻力：Fi=mgsin%其中：m計算載荷工況下汽車的質量，單位為kg；g重力加速度，單位為m/s2；a道路坡角,單位為rad。加速阻力：尸=CH1dr其中：$旋轉質量換算系數(shù)；1計算載荷工況卜汽車的質量，單位為誓汽車行駛加速度，單位為m/s2。在進行動力性初步計算時，如無汽車飛輪、輪胎等旋轉部件準確的轉動慣量數(shù)值，對于旋轉質量換算系數(shù)5,可根據(jù)下述經驗公式進行估算確定：8=1+（X+從二式中：司=2（其中卜一車輪的轉動慣量6廣竺5y”（其中II飛輪的轉動慣量（kg.m2）；如不知道2Iw和If的準確值，6i和S2值可按經驗取，范圍在0.03-0.05之間。在進行不同檔位的驅動力和阻力計算時

12、，汽車速度與發(fā)動機轉速之間的關系按下式換算：ua=037/%其中，Ua汽車行駛速度，單位為km/h；n發(fā)動機轉速，單位為r/min；i0主減速器傳動比；i變速器各個檔位的傳動比；n車輪的滾動半徑，單位為m。根據(jù)上述公式，編制相應的計算軟件，計算出汽車在任意發(fā)動機轉速、檔位下的驅動力、行駛阻力，進而可以繪制出汽車的驅動力一行駛阻力平衡圖。500045004000/350。-/?3000I025002000JS(KJ1000500050100J191150175200uu/(km-h-1)在驅動力一行駛阻力平衡圖中，最高檔下驅動力和行駛阻力曲線的交點處對應的速度值即為汽車的最高車速。8.2.1.2

13、 0-100Km/h加速時間計算汽車的加速能力一般用水平良好路面上直接檔行駛時，由最低穩(wěn)定車速加速到一定車速所需的時間表明汽車的加速能力。汽車加速時，驅動力除了用來克服空氣阻力、滾動阻力以外，主要用來克服加速阻力，此時不10考慮坡道阻力Fi(Fi=0)。根據(jù)驅動力-行駛阻力平衡方程得:由上式，編制相應軟件計算可得出汽車的加速行駛曲線:孫/(km*h加速時間:Jodu通過數(shù)值積分方法對上式進行積分求解，可以得到所需要的加速時間。如I擋與n擋加速度曲線有交點，以交點對應車速換擋；如無交點，則以I擋加速行駛至發(fā)動機轉速達到最高轉速時換入II擋；其他各檔間換檔時刻依此確定。換檔經歷時間按0.1秒計。8

14、.2.1.3 最大爬坡度計算最大爬坡度在計算爬坡度時，認為汽車的驅動力除了用來克服空氣阻力、滾動阻力外，剩余驅動力都用來克服坡道阻力，即加速阻力Fj為零。根據(jù)驅動力-行駛阻力平衡方程可以得到如下公式：Ff+Fi=Ft-Fw轉換后可得到如下公式：=arcsin(Ft-(Ff+Fw)/mg由上式，然后根據(jù)公式i=tga進行轉換，編制相應軟件計算得出汽車車速與相應檔位的爬坡度關系，繪制出爬坡度曲線圖計算出爬坡度。其中最大爬坡度為I擋時的最大爬坡度。I檔附著條件校核汽車發(fā)動機在I檔時可提供的最大驅動力在轉矩值最大時取得：_丁叫耳max一r同時，滿載時驅動軸載荷為FZ1,考慮良好的混凝土或瀝青路面，取路

15、面附著系數(shù)為？=0.8,這時路面可提供的最大附著力為：Fxi=?Fz1FX1應大于等于Ftmax,即汽車在實際行駛中可達到最大驅動力。計算結果應以滿足附著條件的爬坡度作為最大爬坡度，并應滿足設計指標要求。8.2.2 燃油經濟性計算8.2.2.1 等速百公里油耗的計算方法汽車等速百公里油耗指汽車在一定載荷(國標規(guī)定轎車為半載)下，以最高檔在水平良好路面上等速行駛100Km/h的燃油消耗量。汽車等速百公里油耗計算主要是依據(jù)汽車發(fā)動機的萬有特性曲線以及汽車功率平衡圖進行的12在汽車的行駛方程式的基礎上，在公式兩端同時乘以車輛速度Ua,經過單位換算、整理就可以得到汽車的功率平衡方程式：p二1gfcos

16、(a)/j"gsin(a)/1，/幺"；|涼小/一136003600761403600dt其中，Pe發(fā)動機功率，單位為kWo其它各個參數(shù)的意義和單位同上述說明。將發(fā)動利用上式就可以計算出汽車行駛功率平衡關系，以縱坐標表示功率，橫坐標表示車速,機功率、汽車的阻力功率對車速的關系繪制在坐標圖上，可繪制出功率平衡圖。050100%N皿X%/(km*h-1)13汽車的發(fā)動機功率可以根據(jù)功率平衡關系由阻力功率計算獲得。發(fā)動機功率同時要考慮發(fā)動機附件的功率隕失10%,可以用卜式來表示：P=&90%其中：P發(fā)動機功率；P克服阻力功率應提供的發(fā)動機功率不同車速下以最高檔位行駛時的阻

17、力功率計算：在汽車等速行駛情況下，阻力功率主要表現(xiàn)為滾動阻力功率、空氣阻力功率。這時的汽車功率平衡方程為：p=±_制綱j一期360076140其中：Pl克服阻力功率應提供的發(fā)動機功率，單位為kW；“T傳動系統(tǒng)各個檔位情況下的傳動效率；m一汽車試驗載荷，單位為kg；g一重力加速度，單位為m/s2;f一汽車滾動阻力系數(shù)；CD一空氣阻力系數(shù)；A一迎風面積，單位為m2;ua一汽車行駛速度，單位為km/h。特定檔位下發(fā)動機轉速和車速之間有如下關系：u=0.377"口-其中：ua汽車行駛速度，km/h；n發(fā)動機轉速，r/min；i0傳動系統(tǒng)各個檔位的傳動比；rd車輪滾動半徑，m。發(fā)動機

18、萬有特性曲線橫坐標通常是發(fā)動機轉速或車速，縱坐標則是發(fā)動機有效輸出扭矩、平均有效壓力或發(fā)動機有效功率等。14flII1I1I11140040012001600200024002g的32003600400044004SflO忖,(巾加一ltjh050100150里.F(km*h'對于四沖程發(fā)動機，平均有效壓力和發(fā)動機有效功率通過下式進行相互轉換。pVn1p=lX10120pme一發(fā)動機平均有效壓力，Kpa；V發(fā)動機氣缸工作容積，L。在發(fā)動機萬有特性曲線圖上，根據(jù)曲線進行插值計算，可以得到對應特定發(fā)動機轉速和發(fā)動機功率處的燃油消耗率gm,再根據(jù)下列公式即可計算得到特定速度下的等速百公里油耗

19、：0.P.W.sL02%思其中：Qs一等速百公里油耗，單位為L/100km；gm發(fā)動機的實際燃油消耗率，單位為g/(kW?h)；15P發(fā)動機工作功率，單位為kW；ua一汽車行駛速度，單位為km/h；P一燃油密度，單位為kg/L;g一重力加速度，m/s2;汽油的pg可取6.96-7.15N/L;燃油經濟性計算輸出結果：等速行駛工況燃油消耗量8.2.3離合器匹配計算8.2.3.1 輸入?yún)?shù)整車參數(shù)：Ma汽車總質量；r輪胎滾動半徑；動力總成參數(shù)：Temax最大扭矩；ig一擋速比；io主減速比；發(fā)動機轉速ne(為接合時轉速，車輛進行起步時發(fā)動機轉速，一般轎車取1000rpm,貨車取1500rpm);離合器參數(shù)：D摩擦片外徑；d摩擦片內徑；f靜摩擦