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1、汽车底盘节能技术课程教案教学目的和要求：掌握发动机与传动系匹配节能的基本原理，传动系参数选择与节能的关系，传动系参数的合理匹配。综合式液力变矩器、锁止式液力变矩器、机械无级变速器的基本结构，节能原理。掌握超越离合器工作的基本原理，超越离合器的主要结构及其在汽车方面的应用。掌握制动能量回收的基本原理、主要类型，典型的制动能量回收系统的结构以及电动汽车制动能量的回收与利用。本章重点：掌握发动机与传动系匹配节能的基本原理，传动系参数的合理匹配，机械无级变速器的基本结构。掌握超越离合器工作的基本原理，制动能量回收的基本原理、典型的制动能量回收系统的结构。本章难点：传动系参数选择与节能的关系，综合式液力
2、变矩器、锁止式液力变矩器的基本结构，节能原理。电动汽车制动能量的回收与利用。教学时数：6学时教学内容要点：第一节汽车传动系与发动机匹配一、传动系匹配节能在汽车设计过程中，当发动机性能和汽车的常用行驶工况确定后，合理选择传动比，进行传动系与发动机的匹配优化，可使汽车的使用性能最大限度地发挥出来，从而改善燃油经济性。传动系的最小传动比应保证汽车能在平直良好路面上克服滚动阻力和空气阻力并以相应的最高车速行驶，而传动系的最大传动比应保证汽车能克服最大行驶阻力并具有适当大小的最低车速。在汽车设计过程中，当发动机性能和汽车的常用行驶工况确定后，合理选择传动比，进行传动系与发动机的匹配优化,可使汽车的使用性
3、能最大限度地发挥出来，从而改善燃油经济性。二、传动系参数的合理匹配1、合理选择变速器参数在汽车动力传动部分设计中，变速器的最小传动比是由汽车的最高车速确定的。确定最大传动比时，要考虑三方面的问题：最大爬坡度、附着力及汽车最低稳定车速。1)最大传动比应能保证实现给定的最大爬坡度和正常行驶中在最大爬坡度条件下顺利起步2)最小传动比应能达到设计要求的最高车速3)应使汽车能顺利而迅速地加速，具有较好的坡道行驶性能以及保证汽车在常用工况下的行驶经济性。(1)速比范围与档位数最低挡速比与最高挡速比之比的扩大可以明显地改善汽车的燃油经济性和动力性。(2)速比间隔现代汽车理论认为：速比间隔越小越节油，换档也越
4、轻便，且汽车多在高档位置工作，换档频次也大大多于低档，因此，高挡的速比间隔应比低档小。2、合理选择驱动桥的参数选择驱动桥参数，主要就是确定主减速半成品器的传动比。根据C曲线表明，值较大时，加速时间较短但燃油经济性下降；值较小时，加速时间延长但燃油经济性改善。3、变速器与主减速器传动比的匹配节能在初步选择变速器与主减速器参数之后，可拟定供选用参数数值的范围，进一步具体分析计算不同参数匹配下汽车的燃油经济性与动力性，然后综合考虑各方面因素，最终确定动力装置参数。可利用C曲线从数种变速器中选择合适的变速器和合适的主减速器传动比。第二节自动变速器一、自动变速器概述目前，自动变速器的种类大致可分为三类：
5、液力自动变速器、机械无级变速器以及电控机械式自动变速器。二、综合式液力变矩器综合式液力变矩器在低速时按变矩器特性工作，而当传动比达到i=l时，转为按耦合器特性工作，从而扩大了高效率工作范围，所以，综合式液力变矩器综合了变矩和耦合两种工况的优点，有效提高了经济性。三、锁止式液力变矩器锁止式液力变矩器是在液力变矩器的泵轮与涡轮之间安装的一个可控制的锁止离合器。当汽车的行驶工况达到设定目标时，锁止离合器自动将泵轮与涡轮锁成一体。液力变矩器随之变为刚性机械传动，从而提高了传动效率。1、液力变矩器的锁止方式目前，液力变矩器的锁止方式主要有液压锁止、离心锁止、黏性锁止等方式，其中，液压锁止为主要的锁止方式
6、，它是利用液压系统油压产生接合，从而将液力变矩器泵轮与涡轮锁止在一起。2、液力变矩器的锁止控制锁止控制实质上就是确定在何点进行液力挡与机械档之间的转换，即确定最佳锁止点。3、液力变矩器的滑差控制四、机械无级变速器采用无级变速器，可使发动机经常处在最有效的工作点下运转，从而提高经济性。1、无级变速器的特点1）经济性好2）动力力性好3）低排放4）成本较液力自动变速器低2、机械无级变速器的结构及工作原理根据汽车的行驶工况，在控制系统的调节下，依靠液压来促使主、从动轮的可动部分轴向移动，使金属带在主、从动轮槽内处在不同的工作半径上，从而形成传动比的变化。金属带在主、从动轮上的工作半径从最小到最大是连续
7、变化的，从而形成传动比的连续变化。3、机械无级变速器的应用1)CVT与液力耦合器组成无级变速传动动力由发动机传给液力偶合器泵轮和涡轮，然后再传给CVT,这样可改善起步性能。2)CVT与电磁离合器组成无级传动结构简单，容易实现转矩平稳增长，主、从动部分不接触，无磨损，而且电磁铁与从动毅之间的间隙在工作中不发生变化，故无需调整间隙，且允许主、从动部分存在较长时间的滑磨。3)双状态无级传动当起步和低速时液力变矩器工作，当速度增加至变矩器偶合点工况时，转换到CVT传动，此时变矩器转换成偶合器工况下工作。这种先为液力无级变速，后转为“纯机械无级变速（CVT）”的组合，称为双状态无级传动。第三节超越离合器
8、一、超越离合器概述超越离合器具有防止逆转的作用，能够在一个转动方向传递转矩，而在相反方向转矩作用下则空转，即单向传递转矩。利用这个特性，能够实现汽车自动安全滑行。因此，在汽车传动装置中应用超越离合器，不仅能够实现滑行节能的目的，而且可以减少换档操作，降低驾驶员的劳动强度。二、超越离合器的结构及工作原理单向超越离合器有多种形式，常用的有滚柱式和楔块式两种。1、滚柱式超越离合器工作原理：如棘轮为主动轮，且角速度大于外套角速度时,滚柱滚向楔形槽较窄部分，使外套随棘轮一起运动。反之，则使外套与棘轮脱开。2、楔块式超越离合器由外环、内环和楔块组成，楔块的一条对角线略大于内外环之间的距离，另一对角线略小于
9、内外环之间的距离。由此，内外环之间的相对速度不一样时，接合或脱开。结构见书中图4-17.三、超越离合器的应用离合器可以装在发动机曲轴与飞轮之间或飞轮与变速器之间，也可以装在变速器、传动轴上或驱动桥中。1、超越离合器装在变速器中结构见书中图4-181）滑行需要滑行时，驾驶员先将设在驾驶台上的空气阀拉开，此时指示灯亮，表示超越离合器锁止装置已“脱开”、驾驶员可将加速踏板放松，汽车便自动滑行。需加速时，驾驶员只踏加速踏板，汽车便可恢复五档加速行驶。2）锁止天气、道路情况不良或不宜滑行时，不论在任例档位加速行驶或在空档，驾驶员可将控制气阀推止，可立即将超越离合器“锁死”，即恢复原车性能。2、超越离合器
10、装在驱动桥末端汽车传动系在动力传输过程中，由于系统的机械摩擦和阻尼消耗了发动机输出的部分功率，即使在滑行时，整个传动系仍随车轮一起旋转，消耗系统的惯性力。若将超越离合器安装于传动系末端，可使汽车在松开油门踏板即滑行时，车轮与传动系暂时分离，使车轮旋转的动能消除了汽车在滑行时传动系的摩擦损失和润滑油扰动阻尼，且滑行距离明显增加，节能效果将更加明显。结构见书中图4-193、应用超越离合器的特点1）操作简便2）节省燃料3）保证安全4）减少机件磨损第四节制动能量的回收1、制动能量回收的定义是指汽车减速或制动时，将其中一部分机械能（动能）转化为其他形式的能量进行回收，并加以再利用的技术。2、思考：为什么
11、制动能量回收能节能，怎么实现制动能量的回收？一、制动能量回收方法制动能量回收的基本原理是:先将汽车制动或减速时的一部分机械能（动能）经再生系统转换（或转移）为其他形式的能量（旋转动能、液压能、化学能等），并储存在储能器中，同时产生一定的负荷阻力使汽车减速制动；当汽车再次起动或加速时，再生系统又将储存在储能器中的能量再转换为汽车行驶所需的动能（驱动力）。制动能量的回收方法有飞轮储能、液压储能、电化学储能。1、飞轮储能飞轮储能是利用高速旋转的飞轮来储存和释放能量。基本工作原理是：当车辆制动或减速时，先将车辆在制动或减速过程中的动能转换为飞轮高速旋转的动能；当车辆再次起动或加速时，高速旋转的飞轮又将
12、存储的动能通过传动装置转化为车辆行驶的驱动力。结构见书中图4-212、液压储能工作原理是：先将车辆在制动或减速过程中的动能转换成液压能，并将液压能储藏在液压蓄能器中；当车辆再次起动或加速时，储能系统又将蓄能器中的液压能以机械能的形式反作用于车辆，以增加车辆的驱动力。结构见书中图4-233、电化学储能工作原理是：首先将车辆在制动或减速过程中的动能，通过发电机转化为电能并以化学能的形式存储在储能器中；当车辆需要起动或加速时，再将存储器中的化学能通过电动机转化为车辆行驶的动能。4、各种能量储存方法的比较飞轮储能：简单易行、造价较低、但重量和体积大，储能时效性差，适用起功、制动频繁的大型汽车。液压储能
13、：零件少，成本较低，工作可靠性高，体积小、安装布置方便，允许发动机的速度和转矩与路面载荷相互分离，能够长期地有效储存能量，适用于各种类型的大小汽车O电化学储能：结构简单，操作方便，可靠性好，制动能量回收利用效率高，制约其应用的技术瓶颈仍是高性能、低成本的电化学储能器。二、制动能量回收系统制动能量回收系统应具有制动、能量的释放和驱动的功能。1、制动能量回收系统的类型1）电能式缺点：必须携带大量用于蓄存回收能量的重型蓄电池。2）动能式采用飞轮蓄能需要无级变速器（CVT）与之配合。由于机械式CVT没有达到普及的程度，故一般以电气或液压流体作为换能介质。3）液压式与飞轮式相比，尽管它能量密度较小，但其
14、控制简单、制造容易；而与电能式相比，则其功率质量比较大，对于大型车辆目前已接近实用化水平。2城市客车制动能量回收系统结构见书中图4-26主要结构为或逆式液压泵、马达，液压蓄能器，齿轮箱,电子控制装置。三、电动汽车制动能量回收与利用K现有的制动能量回收装置D无独立发电机的能量回收装置结构见书中图4-272）有独立发电机的能量回收装置2、电动汽车制动能量回收需要解决的问题。该储能方式存在功率密度低，充放电频率小，不能迅速转化所吸收的大量能量的缺点，而车辆在制动或起动时，需要迅速得到或释放大量能量，这使蓄电池的应用受到很大的限制。复习与思考题L什么是汽车传动系参数的合理匹配？2 .采用锁止式液力变矩器为什么能够节能？3 .机械无级变速器有何特点？4 ,超越离合器的基本结构和特点？5 .能动能量回收方法有哪些，各种方法有何特点？6 .什么是发动机与传动系的匹配节能？7 .为提高液力自动变速器的传动效率，可以采取哪些措施？8 .超越离合器节能原理是什么?9 ,能量回收系统的基本结构与工作原理?
