车辆动力
车辆动力学文献综述
题目: 浅析各国军用车辆动力系统
姓名: 张立斐
学院: 研究生院
专业: 机械工程
班级: 硕士142
学号: 2014812060
指导教师: 薛金林
2014 年12 月21 日
南京农业大学教务处制
浅析各国军用车辆动力系统
张立斐
摘要：本文是通过坦克发动机的发展历史和现状来对各国的军用车辆动力系统进行浅析的，主要是对德国、美国与俄罗斯这三个军事大国的装甲车发动机进行了探讨，并简单地与我国的状况进行了对比。对这三个国家的装甲坦克发动机研究，主要是从研发机构部门、设计理念、机型及其发展历程，这三个方面来进行讨论的。其中较为详细地罗列了各国不同时代的不同的机型与其参数和特点。最后，针对现有的坦克发动机机型，对其局限性和未来走向提出了一些看法。
关键词：坦克发动机；德国；俄罗斯；美国；发展
前言：在全球化程度越来越高的今天，机会与竞争并存，国与国之间的竞争也随之日益激烈。要想在国际地位中占有一席之地，在竞争中占得先机，就必须具备有足够的综合国力，前段日子的钓鱼岛事件，以及近日美国操控的卢布暴跌事件，都说明了这个道理。军事力量作为综合国力中极为重要的一环，所有国家都很重视其发展，履带装甲车辆的先进程度是衡量军队现代化的重要标志之一。坦克车辆作为履带车辆的典型代表, 从早期一举攻克德军防线, 为英军立下赫赫战功的马克I(Marker I)[1], 直到现今号称铁甲骑兵的德国“豹”2A6EX、美国M1A2SEP和以色列梅卡瓦MK4等[2], 装甲车辆一直在战争中发挥着重要的作用，而身为军用车辆的心脏——动力系统，自然也吸引了很多人的目光。下面我们来看一下几个军事大国的军用车辆动力系统的发展与现状，以装甲车为例。
1 联邦德国
德国作为两次世界大战的发起国，自有其过人的工业制造水平撑腰，他们丰厚的经验时至今日仍是不容小窥。早在20世纪30年代初，德国就开始研制坦克专用发动机，至今已有80年的历史。他们研究装甲车辆动力装置时间长，研制的品种齐全、型号多，生产和装备数量大，且性能优异。
1.1研发部门及设计理念
德国陆军装备科研的工作[3]，在军队编制中仅仅只设有论证研究机构，所以装备的研究及设计制造都是承包给民间工业企业和研究机构的，军方只需要采购部门及装备使用部门来进行验收鉴定和采购即可。
坦克发动机的技术要求、指标、总体方案、性能参数等是由德军总装备部下属的地面武器装备与技术局（五句）作战车辆系统及技术处（二处）提出，接下来的研制就归由民营企业来承担实施了。具体的承包商有：戴姆勒 奔驰公司、曼恩（MAN）涡轮发动机有限公司及曼海姆（MWM）公司。后于20世纪60年代，上述公司整合出专门设计、制造重型车辆、坦克、舰船所用的MTU公司。而专门提供柴油机重要部件的企业为：波许公司（喷油装置），KKK涡轮增压器公司，西门子公司（电子控制装置及与元件）等。而研究部门则是高等学校和研究所，比如柏林大学、亚琛工业大学、FEV发动机技术研究所等。
德国陆军由二战的战后经验总结出一个坦克设计制造的指导思想：强大的火力必须与高度的机动性相结合并有良好的可用性。此方案重点突出了发动机的重要性，所以在以后的坦克发动机的研制中形成了以下设计理念：
（一）作战车辆一律使用柴油机；
（二）研制大功率坦克柴油机；
（三）尽量采用新技术，强调发动机高的升功率和良好的扭矩特性
（四）重视发动机总体布局紧凑，便于接近并强调高的单位体积功率；
（五）系列机型的发展。
1.2机型系列
在德国50多年的坦克装甲车辆用动力的研究与发展中，许多企业都取得了显著的成就，设计出了多个各有特色的机型系列。
（1）MB830系列
MB830系列是由戴姆勒 奔驰公司受托研制的，是水冷、四冲程、V型90度夹角的多种燃料发动机，缸径为165毫米，行程175毫米，采用预燃室式燃烧系统。MB830系列包含有V6、V8、V10、V12四种机型，是在MB837的基础上，通过改变气缸数目和排列发展而成的，每种机型有包括自然进气Aa、机械增压Ba、涡轮增压Ea和涡轮增压加中冷Ka几种型式，功率覆盖范围为320～1088KW，标定转速均为2200r/min[4]。系列的性能参数见下表1：
样本提供的发动机实际体积，不包括冷却装置。
（2）MB873系列
MB873系列是1965年末，MTU公司受托于国防部研制的。其以MB840增压发动机为基础，将行程从175毫米缩短至155毫米，于1967年8月研制成功率为1103千瓦的涡轮增压中冷柴油机MB873Ka-500，用于“豹”2坦克样车的试验研究。后因军方要求提高发动机扭矩特性，又将缸径增大至170毫米，行程恢复到175毫米，排量达47.67升，形成了MB873Ka-501涡轮增压中冷柴油机，功率为1103千瓦，转速2600r/min，装备于“豹”2主战坦克。
MB870系列柴油机继承了MB830系列柴油机的特点，发动机本体结构相似，但其辅助系统的布置改动很大：将空气滤清器、涡轮增压器、增压空气中冷器、机油滤清器、散热器、冷却水散热器、传动系统机油热交换器以及车内调温的热交换器等，都呈模块式地紧凑分布在发动机四周与动力传动装置相当的位置上，使整个动力传动装置的体积大大缩小。这种布置为以后的联邦德国坦克装甲车辆动力装置的发展指明了方向。
(3)MT880系列
MT880系列是由MTU公司在20世纪80年代中期自行投资开发研究而成，旨在进一步减小发动机的外廓尺寸，提高功率密度，研制出小排量、高平均有效压力、高转速的第3代坦克柴油机。
MT880系列柴油机继承了MB870系列柴油机的特点，基本型式变化不大，只是它采用直喷式燃烧系统，放弃了使用多种燃料的性能。它选用2 种缸径140/144毫米、2个行程136/140毫米、单缸排量分为2.09/2.28升的以V型12缸90 度夹角为主机型的MT880 系列涡轮增压中冷柴油机。
MT880 系列结构特点：
——选用具有高的燃油喷射压力
——实现供油、增压器、冷却及怠速控制，还带有诊断功能的电子控制系统。
图1 MT883Ka-524柴油机后视图
该发动机用于水上和陆地两种工况，图1是该系列的MT883Ka-524柴油机，图2是MTU公司给出的该机的综合特性曲线图，可以从中看出发动机的水上工况、陆地工况、螺旋桨工况和过渡工况特性。作为陆地工况使用，发动机几乎为等功率特性，其扭矩储备系数达1.28，且燃油消耗率在214～230克/千瓦·小时。发动机适应的环境温度，对水上为0～＋40度，对于过渡工况和陆地为－32～＋52度。
图2 MT883Ka-524发动机综合特性线
MT880系列（不包括MT883Ka-524机型）柴油机的升功率达40～48千瓦/升，比质量为1.5～1.91千克/千瓦，单位体积功率达920～118千瓦/立方米。表2和3中的数据充分显示了MT883Ka-501坦克柴油机的功率密度和布局紧凑的优越性，图3为MT883动力传动装置的示意图。
表2 MT883系列发动机主要性能表
表3 2种发动机性能对比表
图3 MT883动力传动装置
2俄罗斯
作为冷战期间唯一能与身为全球霸主的美国较劲的国家，苏联自身的军事防备力量自然是不会弱的，俄罗斯在如此深厚的军事基础上建立起来的军事水平当然也不会差到哪去。
2.1研制部门及设计理念
俄罗斯的坦克装甲车辆的动力装置研制，是由莫斯科装甲兵技术科学研究院提出要求，经国防部装甲坦克总兵局负责呈报，经批准后提交政府，由政府通过工业部门将研制任务下达给坦克发动机制造厂及相关的研究所来共同研制。其中参与的研发机构有属国防部管辖的中央巴拉诺夫航空发动机制造科学研究所、莫斯科发动机科学研究所、第21科研所、全苏（俄）运输机械制造科学研究所、中央柴油机研究所及中央工艺科学研究所、装甲坦克科学研究所及其实验厂[5]。
俄罗斯在数十年的研究、制造、使用，与战争的实践经验中，形成了其自身宝贵的坦克发动机设计理念：
（一）必须考虑装甲车辆动力舱的参数，将发动机的性能参数与动力装置所有各系统相互联系进行发动机的评价，目的明确地进行发动机的研制，以获取装甲履带车辆动力舱最理想的尺寸；
（二）最好的比功能指标：即升功率、比质量、比体积功率和燃油消耗率；提高运转可靠性；
（三）良好的响应性和制动性：从坦克动力装置的简化操纵和自动控制的角度出发，要求发动机具有高的适应性系数，特别是高的扭矩储备系数；
（四）动力传动装置，以及动力舱各相关部件的一体化设计；
(五) 企（期）望获得良好的工艺继承性。
在上述理念下生产出的坦克具有整车质量轻10吨左右，动力舱的容积最小，容积功率最大的特点。
2.2 机型系列
作为一个坦克制造和装备大国，俄罗斯每年都要大量出口坦克装甲车，其装甲车的类型的多样性与优越性自然不言而喻。俄罗斯战车动力的发展史建立在前苏联战车动力工业基础上的，前苏联的动力工业发展体制、研制和生产模式、产品技术水平都直接影响了俄罗斯战车动力工业的发展[6]。
（1）V2坦克发动机系列
a．150/180（186.6）系列机型
该系列发动机为缸径150毫米，左排气缸活塞行程180毫米，右排气缸活塞行程186.6毫米的V 型12缸，60度夹角和直列6缸，直接喷射式柴油机。至今共有型号21个，其中非增压机型11个，机械增压机型9个，涡轮增压机型1个。发动机功率覆盖范围为176～
735千瓦，装备于各种坦克、自行火炮、导弹发射车及配套车辆。机械增压的V -88柴油机（功率为647千瓦），曾装于T-90主战坦克上，后被功率为735千瓦的V -92S2型涡轮增压机型（如图4）所替换。机械增压的V -46（功率为574千瓦）柴油机装备的数量最多，其外形如图5。V-92S2机型燃油消耗率降至212克/千瓦?小时（原为231克/千瓦?小时），已装于T-72B主战坦克（2006年型）上。
图4 V-92S2涡轮增压柴油机
图5 V-46机械增压柴油机
b．150/160机型
这个机型是于20世纪90年代时，在V -92S2涡轮增压柴油机基础上，将行程减小至160毫米，继续采用一个涡轮增压器布局于发动机前端的V 型夹角处，发展成功率达883千瓦的涡轮增压中冷柴油机，型号为V -99。其主要结构特征如图6，包括主副连杆、整体式气缸盖、分开式箱体、铸铁缸套、锻铝活塞其底部喷油冷却；直列式带有机械调速器、供油提前装置的大柱塞整体式喷油泵，并装有进气预热装置。现已成功布置与T-90坦克上，还安装于坦克支援车上，于1999年配备给部队使用。
图6 V-99涡轮增压柴油机
（2）UTD系列发动机
UTD系列中主要分为以下几种：
UTD-20：V型6缸自然进气120度夹角、整体隧道式曲轴箱、叉形连杆，曲轴采用滚动轴承，标定功率216千瓦、转速2600转/分。1967年装于BMP-1步兵战车。增设进气岐管预热装置后，型号为UTD-20S，用于BMP-2步兵战车。
UTD-29：V型10缸、自然进气144度夹角标定功率368千瓦（如图7），转速2 500转/分，20世纪80年代中，装备于BMP -3步兵战车。
UTD-30：V型12缸，66度夹角，非增压，标定功率为426千瓦，转速2 600转/分，目标是用于中型坦克。由于为简化结构而放弃采用增压，致使发动机在最大扭矩工况下的
过量空气系数达很低值 1.25（特别是在动力舱工作时），排气温度超过700℃。该机于1962年2月完成台架考核，但未装备使用。
UTD-40：目标用于重型坦克，采用机械增压，标定功率为735千瓦，转速2 700～2 800转/分。1959年5月完成设计，年底制出2台样机并进行调试。由于重型坦克终止研制，UTD-40柴油机亦随即下马。
图7 UTD-29柴油机
（3）TD系列柴油机
TD系列坦克发动机为水平对置活塞，直流扫气，水冷二冲程，直列喷射式，复合增压柴油机。缸径为120毫米，行程120毫米。本系列柴油机主要含有两种：5TD、5TDF 柴油机，和6TD-1、6TD-2柴油机，分布装于T-64坦克和T-84坦克。
（4）坦克燃气轮机
这种燃气轮机的研究的开始可以追溯到20世纪40年代末，中间间断过几回研究，直到1979年才完成坦克燃气轮机产品的定型。GTD系列坦克燃气轮机有4种型号：
功率为735千瓦的GTD-1000型燃气轮机，1979年装备于T-80主战坦克；
功率为809千瓦的GTD-1100型燃气轮机，1984年安装于T-80B主战坦克；
功率为919千瓦的GTD-1250型燃气轮机，1990年装备于T -80U主战坦克；
功率为1103千瓦的GTD-1500型燃气轮机，带回热器循环，高效率的轴流、离心式压气机，带冷却措施的涡轮且油耗下降，尺寸和质量均小于GTD-1250，于1994年装备于“黑
鹰”主战坦克。
俄罗斯的战车动力虽比较优秀，但需改进的地方还有不少，专家指出他们国家战车动力的发展方向为：研制军民两用机型,形成通用系列,制定统一的工艺和标准;针对整个发动机制造业,致力于解决关键性的工艺问题和研制新型结构材料及覆层材料;发展配置电传动和蓄能器的柴/电混合动力装置;打破设计和制造业的部门分割状态,走专业化生产的道路。这些与发达国家的成功经验和发动机发展趋势是相吻合的[4]。
3 美国
身为全球的超级霸主，美国的军用力量自然是其过硬的后台，他们的军事装备具有极其重要的参考价值。
3.1 研究部门和设计理念
坦克发动机的任务及其要求是由美国陆军坦克机动车辆司令部（TACOM）提出，交由相关发动机制造（厂商）公司，并进行招标。军方组织对承包单位所提技术方案进行评估，签订研制合同。曾经承担过坦克发动机研制的单位有：大陆发动机公司、康明斯发动机公司、莱卡明发动机公司、霍尼威尔航空与空间（盖瑞特）公司、底特律柴油机公司（DDC）和通用电器航空发动机制造公司[7]。
从事发动机理论研究的有：麻省理工学院、密西根大学、威斯康星大学（美国陆军发动机基础理论研究中心和动力传动控制研究实验室设于该校）、斯坦福大学和西南研究院的燃油和润滑油研究所等。
美国的坦克发动机，从战术技术要求、指标到机型选择和总体方案布局，均由军方确定。长期以来，陆军一直是发展专用的坦克发动机，以采用最新技术，降低外廓尺寸，提高可靠性和耐久性为其主导设计思想。至今，美国几乎每10～20年，就发展出一代新型坦克发动机，从其采用的技术和达到的性能指标，均属世界先进水平。有关机型的继承性、系列化发展，基本不予以考虑。
3.2 机型系列
(1)A V1790汽油坦克发动机
20世纪50年代，由大陆发动机公司研制的功率为605～616 千瓦，V型12 缸，风冷A V1790汽油机，装备于M46等坦克。1956年又研制出汽油喷射的A VI1790-8 汽油机，功率达646千瓦，装备于M48A2坦克。
（2）A VDS1790 风冷涡轮增压坦克柴油机
根据美国陆军的要求，大陆发动机公司于1954年在A V1790风冷汽油机基础上，研发风冷增压坦克柴油机。功率为552 千瓦的A VDS1790-2柴油机于1959年定型，是世界上第一种采用涡轮增压的坦克发动机，装备于M60系列坦克。经近20年的生产、发展，共发展出15种机型（其中ABCR1790-1A、A VCR1790-1B两种型号采用了可变压缩比活塞技术)，功率最高可达896千瓦，装于M60系列坦克及其变型车上。以色列的“梅卡瓦”坦克亦采用此机型。
（3）第三代坦克发动机
美国陆军在20世纪60年代初就提出“军用地面车辆发动机技术”报告（AD报告）。报告中对发动机提出的要求为：发动机功率在1100千瓦左右（按坦克单位功率要求22千瓦/吨计算）；进一步缩小发动机外廓尺寸；提高可靠性和耐久性。同时，报告确定对两种机型的同时研制。
大陆发动机公司在其A VD1100发动机基础上，于1976年研制成功A VCR1360-2这一新一代坦克柴油机。它的缸径为136毫米，采用两级增压（涡轮增压器机械驱动的容积式压气机）、V型12缸、夹角120度，结构更为紧凑。该机功率达1 119千瓦，燃油消耗率为247克/ 千瓦·小时。后由于批发生产的时间未符合陆军要求，而被军方舍弃。
与此同时，阿维科 莱康明公司与TACOM签约研制坦克燃气轮机，在研制样机的台架和装车试验中显示出燃气轮机在性能和使用诸方面的突出优点，后将坦克燃气机AGT1500装备于M1主战坦克，将改进后的AGT1500A（如图8）装备于M1A1、M1A2主战坦克。
而由盖瑞特（Garrett）等3家公司共同投资研制出功率为410千瓦的GT601燃气轮机，随后又完成469千瓦、560千瓦的样机研制。后于1979年将这一型号的燃气轮机装于M2步兵战车、M109自行火炮及M48坦克试验成功。
图8 AGT1500坦克燃气轮机
（4）第四代坦克动力
TACOM在1981年8月发表“军用地面车辆推进系统技术”研究报告，其中提出要求：进一步缩小坦克动力舱的尺寸；必须要有一个紧凑、高效率空气滤清器；利用先进集成推进系统的设计理念来使得控制动力舱容积达到4.7米3。
根据报告，主要研究了两种类型的机型：康明斯发动机公司研制的XA V28-1450先进集成推进系统的柴油机（如图9），和通用电器航空发动机制造厂与莱康明公司合力研制的LV100先进集成推进系统燃气轮机（如图9）。其中XA V28-1450为V型12缸，60度夹角，
油冷、四冲程、可变截面增压中冷，电子控制燃油喷射、低散热的柴油机。该机缸径为150毫米、行程130毫米，标定功率为1 082 千瓦，转速2 600转/分。1984年开始研制，于1990年完成样机的研制和试验。1991年转入全尺寸样机研制，至1994年，发动机因散热量、燃油消耗率及可靠性未达到规定的指标而终止研制。而LV100坦克燃气轮机为双轴、环形燃烧室、带回热循环、全电子控制、功率为1 419～1 920 千瓦，转速3 000转/分。1990年完成样机台架试验，同年12月开始全尺寸样机研制。1995年完成全尺寸样机试验和鉴定。1996 年至1998 年，LV100 坦克燃气轮机以M 1 坦克底盘为活动平台，还配电传动装置进行试验。LV100 燃气轮机的生产由通用电器航空发动机制造厂转至霍尼威尔公司，燃气轮机的压气机、回热器部件则由MTU公司制造。
图9 左图为XA V28-1450柴油机，右图为LV100坦克燃气轮机
4 我国
我国坦克动力经过几代科技人员的努力, 走过了“一代仿制、二代提高、三代自行研制”的艰苦历程[8], 在发动机机体体积不变的情况下, 功率从382 kW, 增加到537 kW( 二代) 和883 kW( 三代)；正在研制的两栖装甲车动力功率达到了1176 kW。说明我国坦克装甲车辆动力的研制水平有了明显的提高, 并形成了功率覆盖范围为404~1 176kW的新150系列的V6、V8、V12机型, 满足了从20吨级到50 吨级装甲车辆的装备要求,在我国三军装备中, 率先具备自行研制较高水平装甲车辆柴油机的能力。不过与国外比起来，由于我国军用车发动机的研制起步晚，实力上仍显悬殊。
5 结论
未来的主战坦克为了进一步提高其“生存能力”,从发展趋势上看, 将继续加大火炮的口径, 提高装甲防护能力和发动机功率, 因此如何减小动力舱的体积一直是非常急迫的问题。所以进行动力舱设计的核心是减小其体积[9]。而对于如此大功率的发动机所产生的排放问题，目前大家都把目光投向了混合动力车[10]，我们有理由相信在不久的将来，混合动力的装甲车会进入大家的视线。
与此同时，纵观以上的德国、俄罗斯与美国的装甲车动力的发展，都有着较长的历史。德国在二战后的50多年间，为其陆军研制和装备了3代坦克发动机；俄罗斯（苏联）的研制和设计者们为坦克装甲车辆研发并装备了4个系列发动机，即V2、UTD、TD和GTD 系列；而美国则在研制坦克发动机的76年间研制了4代机型。而我国在这方面发展时间有限，根基浅薄，虽然技术有了很大的提高，但是仍无法与国外的技术相抗衡，因此我们更要将目光投向全世界，学习总结别人的经验，用于自身的发展。
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汽车动力性检测研究_毕业论文
目录 1 绪论 (1) 1.1 研究目的及意义 (1) 1.2 我国目前汽车动力性检测状况 (1) 2 汽车动力性 (2) 2.1 汽车的动力性评价指标 (2) 2.2 影响汽车动力性的主要因素 (3) 2.2.1 结构因素的影响 (3) 2.2.2 使用因素的影响 (4) 3 在用汽车动力性检测现状 (5) 4 在用汽车动力性检测分析 (6) 4.1 台试与路试检测的条件、特点及分析 (6) 4.2 汽车动力性台架检测原理 (6) 4.3 汽车底盘输出功率的检测方法 (7) 4.4 影响底盘测功机测试精度的因素 (7) 4.5 在用汽车动力性合格条件 (8) 5 在用汽车动力性检测对策 (10) 5.1 在用汽车动力性检测存在的问题 (10) 5.2 对在用汽车动力性检测的对策 (11) 5.2.1 正确选择和使用底盘测功机 (11) 5.2.2 采用先进的检测方法 (11) 5.2.3 完善检测规 (12) 6 总结 (12) 参考文献 (13) 致 (14)
1 绪论 1.1 研究目的及意义 汽车动力性是汽车的基本使用性能。汽车属高效率的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。随着我国经济的飞速发展，汽车产业也日益壮大并成为我国的支柱产业之一，我国汽车保有量逐年攀升，同时对汽车动力性要求也越来越高，汽车驾驶人都希望汽车具有良好的动力性，以便能多拉快跑，提高运输效率和能力，同时也可减少交通阻塞，保证道路畅通。因此有必要对在用汽车动力性进行检测，以保证汽车安全高效行使。 1.2 我国目前汽车动力性检测状况 近年来我国汽车产业迅猛发展，我国高等级公路里程的增长，公路路况与汽车性能的改善，汽车行驶车速愈来愈高，但在用汽车随使用时间的延续其动力性将逐渐下降，不能达到高速行驶的要求，这样不仅降低了汽车应有的运输效率及公路应有的通行能力，而且存在安全隐患。近年来我国为了规和指导汽车动力性检测，先后制定了一系列法律法规，由此看出，我国对汽车动力性检测的重视。 汽车动力性检测是判断汽车技术状况，评定汽车技术等级的主要项目，是一项关系到提高汽车运输效率和道路通行能力的重要工作，国外对在用汽车的动力性都非常重视，并制定严格的检验方针与标准，要求对汽车动力性进行定期检测。另外动力性检验合格也是营运汽车上路运行的一项重要技术条件。目前我国对在用汽车汽车动力性检测还有待完善和加强。
车辆动力传动系统
车辆动力传动系统国内外概况及发展趋势 1.发展现状 坦克车辆传动系统大体走过了定轴式机械传动、液力传动（或液力机械传动）、综合传动三个发展阶段。到目前为止，西方国家主要是美国、德国和英国现装备的第三代主战坦克采用综合传动装置约占装备车总数的45%。 带闭锁离合器的液力变矩器、多自由度行星变速机构、液压或复合的无级转向、电液自动操纵等多功能模块集成的液力机械综合传动装置，不仅是当前军用履带车辆的最佳传动型式，而且是21世纪初出现的新一代坦克车辆的基本传动型式，构成今后一段相当时期内坦克车辆综合传动的主流。 此外，电传动是坦克车辆传动技术又一发展方向。坦克电传动研究的开始时间是很早的，但目前正在研究中的坦克电传动和早期的电传动，在技术上有很大的不同。现代电传动技术的发展实在电机技术和电机控制技术以及机电一体化设计和综合控制、动力电池组管理与应用等一系列现代技术集成发展的结果。 表所示为几种典型的系列化综合传动装置，履带式和轮式。比较有代表性的传动系统如图所示。20世纪80年代初期，美国开始了重型战斗车辆“先进的整体式推进系统（AIPS）”的研制，使动力舱体积现在已缩小到总体积的26%～30%，传递功率达到1100～1200kW。（此段落为集中典型的传动系统介绍，补充图中所示各传动系统的较详细资料。） 2001年，美国完成了基于M113的20t级电传动演示样车的研究。样车采用一台186kW的6缸直列柴油机，通过传动比为1:4.28的增速箱与一台600V的180kW交流发电机连接，为电传动平台提供电能。原理样车装配480V铅酸蓄电池组，每个主动轮配置一个220kW油冷高速感应电动机。车辆最高速度为96km/h，加速时间0~56km/h只需要9s(列装的最新型M113A3为27s)，车辆燃料消耗率为3.1km/L，最大行驶范围达1120km，从错误！未找到引用源。显示了其电传动驱动系统的布置情况。 从上世纪80年代中期开始，与磁电机公司合作开发出“伦克EMT1100传动
车辆系统动力学解析
汽车系统动力学的发展现状 仲鲁泉 2014020326 摘要：汽车系统动力学是研究所有与汽车系统运动有关的学科，它涉及的范围较广，除了影响车辆纵向运动及其子系统的动力学响应，还有汽车在垂直和横向两个方面的动力学内容。介绍车辆动力学建模的基础理论、轮胎力学及汽车空气动力学基础之外，重点介绍了受汽车发动机、传动系统、制动系统影响的驱动动力学和制动动力学，以及行驶动力学和操纵动力学内容。本文主要讲述的是通过对轮胎和悬架的系统动力学研究，来探究汽车系统动力学的发展现状。 关键词：轮胎；悬架；系统动力学;现状 0 前言 汽车系统动力学是讨论动态系统的数学模型和响应的学科。它是把汽车看做一个动态系统，对其进行研究，讨论数学模型和响应。是研究汽车的力与其汽车运动之间的相互关系，找出汽车的主要性能的内在联系，提出汽车设计参数选取的原则和依据。 车辆动力学是近代发展起来的一门新兴学科。有关车辆行驶振动分析的理论研究，最早可以追溯到100年前。事实上，知道20世纪20年代，人们对车辆行驶中的振动问题才开始有初步的了解；到20世纪30年代，英国的Lanchester、美国的Olley、法国的Broulhiet开始了车辆独立悬架的研究，并对转向运动学和悬架运动学对车辆性能的影响进行了分析。开始出现有关转向、稳定性、悬架方面的文章。同时，人们对轮胎侧向动力学的重要性也开始有所认识。在过去的70多年中，车辆动力学在理论和实际应用方面也都取得了很多成就。在新车型的设计开发中，汽车制造商不仅依靠功能强大的计算机软件，更重要的是具有丰富测试经验和高超主观评价技能的工程师队伍。 在随后的20年中，车辆动力学的进展甚微。进入20世纪50年代，可谓进入了一个车辆操纵动力学发展的“黄金时期”。这期间建立了较为完整的车辆操纵动力学线性域（即侧向加速度约小于0.3g）理论体系。随后有关行驶动力学的进一步发展，是在完善的测量和计算手段出现后才得以实现。人们对车辆动力学理解的进程中，理论和试验两方面因素均发挥了作用。随后的几十年，汽车制造商意识到行驶平顺性和操纵稳定性在汽车产品竞争中的重要作用，因而车辆动力学得以迅速发展。计算机及应用软件的开发，使建模的复杂程度不断提高。
实验一 发动机综合性能检测实验
实验一: 发动机的检测与诊断实验 ——发动机综合性能检测实验 适用专业：汽车服务工程专业车辆工程专业实验时数：2学时设计性实验——汽车发动机性能综合测定 一、实验目标：1) 掌握实验设计、实验数据处理和分析的基本方法； 2) 掌握发动机性能综合分析仪和汽车性能检测仪的接线方法和基本操作； 3) 了解发动机性能综合分析仪和汽车性能检测仪的主要功能； 二、实验仪器：发动机综合性能分析仪 被测车辆: 三、实验内容：1)测试设备的安装、调试； 2)数据采集、分析； 3)故障排除和检验。 四、实验要求：1) 在理论指导下，根据实验目的，在指导教师的指导下完成实验设计，对 实验路线和方法的可行性进行分析论证； 2) 根据实验设计和实验内容的要求，熟悉掌握所需仪器的结构、原理、操 作规范等； 3) 根据实验室安排，独立完成实验数据的采集等实操环节； 4) 对实验结果进行科学的分析和论证，得出科学的结论； 5) 撰写实验报告、答辩。 五、发动机综合性能检测的基本内容及特点 发动机是汽车的动力源，是汽车的心脏，汽车的一些基本技术性能都直接或间接地与发动机的相关性能相联系。因此发动机综合性能的检测对整车性能的了解至关重要。 发动机综合性能检测与发动机台架试验不同，后者是发动机拆离汽车以测功机吸收发动机的输出功率对诸如功率和扭矩以及油耗和排放等最终性能指标进行定量测定，而发动机综合性能检测装置主要是在检测线上或汽车调试站内就车对发动机各系统的工作状态，如点火、喷油、电控系统和传感元件以及进排气系统和机械工作状态等的静态和动态参数进行分析，为发动机技术状态判断和故障诊断提供科学依据，有专家系统的发动机综合分析仪还具有故障自动判断功能，有排气分析选件的综合分析仪还能测定汽车排放指标。
汽车动力传动系统参数优化匹配方法
1 机械传动汽车动力传动系统参数的优化通常包括发动机性能指标的优选，机械变速器传动比的优化和驱动桥速比的优化，以下分别阐述。 7.1汽车发动机性能指标的优选方法 在汽车设计中，发动机的初选通常有两种方法： 一种是从保持预期的最高车速初步选择发动机应有功率来选择的，发动机功率应大体上等于且不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和；一种是根据现有的汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有的功率。 在初步选定发动机功率之后，还需要进一步分析计算汽车动力性和燃料经济性，最终确定发动机性能指标（如发动机最大转矩，最大转矩点转速等）。 通常在给定汽车底盘参数、整车性能要求（如最大爬坡度max i ，最高车速m ax V ，正常行驶车速下百公里油耗Q ，原地起步加速时间t 等），以及车辆经常运行工况条件下，就可以选择发动机的最大转矩T emax ，及其转矩n M ，最大功率max e P 及其转速P n ，发动机最低油耗率min e g 和发动机排量h V 。 在优选发动机时常常遇到两种情况：一种情况是有几个类型的发动机可供选择，在整车底盘参数和车辆经常行驶工况条件确定时，这属于车辆动力传动系合理匹配问题，可用汽车动力传动系统最优匹配评价指标来处理。 第二种情况是根据整车性能要求和汽车经常行驶工况条件来对发动机性能提出要求，作为发动机选型或设计的依据，而这时发动机性能是未知的。 对于计划研制或未知性能特性指标的发动机性能可看作为发动机设计参数和运行参数的函数，此时，外特性和单位小时燃油消耗率可利用表示发动机的简化模型。 优选汽车发动机参数的方法: （1） 目标函数F （x ） 目标函数为汽车行驶的能量效率最高。 （2） 设计变量X ],,,,[max h M p e em V n n P T X
车辆系统动力学发展1
汽车系统动力学的发展和现状 摘要：近年来，随着汽车工业的飞速发展，人们对汽车的舒适性、可靠性以及安全性也提出越来越高的要求，这些要求的实现都与汽车系统动力学相关。汽车系统动力学是研究所有与汽车系统运动有关的学科，它涉及的范围较广，除了影响车辆纵向运动及其子系统的动力学响应，还有车辆在垂向和横向两个方面的动力学内容。本文通过对汽车系统动力学的的介绍，对这一新兴学科的发展和现状做一阐述。 关键字：汽车系统动力学动力学响应发展历史 Summary：In recent years, with the rapid development of automobile industry, people on the vehicle comfort, reliability and safety are also put forward higher requirements, to achieve these requirements are related to vehicle system dynamics.Vehicle system dynamics is the study of all related to the movement of the car system discipline, it involves the scope is broad, in addition to the effects of dynamic response of vehicle longitudinal motion and its subsystems, and vehicles to and dynamic content crosswise two aspects in the vertical.Based on the vehicle system dynamics is introduced, the development and status of this emerging discipline to do elaborate. Keywords：Dynamics of vehicle system dynamics Dynamic response Development history 0 引言 车辆动力学是近代发展起来的一门新兴学科。有关车辆行驶振动分析的理论研究，最早可以追溯到100年前。事实上，知道20世纪20年代，人们对车辆行驶中的振动问题才开始有初步的了解；到20世纪30年代，英国的Lanchester、美国的Olley、法国的Broulhiet开始了车辆独立悬架的研究，并对转向运动学和悬架运动学对车辆性能的影响进行了分析。开始出现有关转向、稳定性、悬架方面的文章。同时，人们对轮胎侧向动力学的重要性也开始有所认识。 在随后的20年中，车辆动力学的进展甚微。进入20世纪50年代，可谓进入了一个车辆操纵动力学发展的“黄金时期”。这期间建立了较为完整的车辆操纵动力学线性域（即侧向加速度约小于0.3g）理论体系。随后有关行驶动力学的进一步发展，是在完善的测量和计算手段出现后才得以实现。人们对车辆动力学理解的进程中，理论和试验两方面因素均发挥了作用。随后的几十年，汽车制造商意识到行驶平顺性和操纵稳定性在汽车产品竞争中的重要作用，因而车辆动力学得以迅速发展。计算机及应用软件的开发，使建模的复杂程度不断提高。在过去的70多年中，车辆动力学在理论和实际应用方面也都取得了很多成就。在新车型的设计开发中，汽车制造商不仅依靠功能强大的计算机软件，更重要的是具有丰富测试经验和高超主观评价技能的工程师队伍。 传统的车辆动力学研究都是针对被动元件的设计而言，而采用主动控制来改变车辆动态性能的理念，则为车辆动力学开辟了一个崭新的研究领域。在车辆系统动力学研究中，采用“人—车—路”大闭环的概念应该是未来的发展趋势。作为驾驶者，人既起着控
汽车动力性检测项目及检测方法
汽车动力性检测项目及检测方法 一、汽车动力性评价指标 汽车动力性是汽车在行驶中能达到的最高车速、最大加速能力和最大爬坡能力，是汽车的基本使用性能。汽车属高效率的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。这是因为汽车行驶的平均技术速度越高，汽车的运输生产率就越高。而影响平均技术速度的最主要因素就是汽车动力性。 随着我国高等级公路里程的增长，公路路况与汽车性能的改善，汽车行驶车速愈来愈高，但在用汽车随使用时间的延续其动力性将逐渐下降，不能达到高速行驶的要求，这样不仅降低了汽车应有的运输效率及公路应有的通行能力，而且成为交通事故、交通阻滞的潜在因素。因此，在交通部1990年发布的13号令中，特别要求对汽车动力性进行定期检测。动力性检测合格是营运汽车上路运行的一项重要技术条件。1995年交通部为了提高在用汽车的技术性能，发布了JT/T198-95《汽车技术等级评定标准》，将动力性作为第一项主要性能进行评定。另外早在1983年国家颁布的GB3798《汽车大修竣工出厂技术条件》第2.6项中对汽车大修后的加速性能规定了最低要求，这都说明了国家对在用汽车动力性的重视。 汽车检测部门一般常用汽车的最高车速、加速能力、最大爬坡度、发动机最大输出功率、底盘输出最大驱动功率作为动力性评价指标。TOP (km/h) 1.最高车速υ amax 最高车速是指汽车以厂定最大总质量状态在风速≤3m/s的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，能够达到的最高稳定行驶速度。TOP 2.加速能力t（s） 汽车加速能力是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力。通常用汽车加速时间来评价。加速时间是指汽车以厂定最大总质量状态在风速≤3m/s的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，由某一低速加速到某一高速所需的时间。 (1)原地起步加速时间，亦称起步换档加速时间，系指用规定的低档起步，以最大的加速度（包括选择适当的换档时机）逐步换到最高档后，加速到某一规定的车速所需的时间，其规定车速各国不同，如0-50 km/h，对轿车常用0-80 km/h，0-100 km/h，或用规定的低档起步，以最大加速度逐步换到最高档后，达到一定距离所需的时间，其规定距离一般为0-400m，0-800m，0-100Om，起步加速时间越短，动力性越好； (2)超车加速时间亦称直接档加速时间，指用最高档或次高档，由某一预定车速开始，全力加速到某一高速所需的时间，超车加速时间越短，其高档加速性能越好。 我国对汽车超车加速性能没有明确规定，但是在GB3798-83《汽车大修竣工出厂技术条件》中规定，大修后带限速装置的汽车以直接档空载行驶，从初速20km/h加速到40km/h的加速时间，应符合表 1规定。
汽车动力性设计计算公式
汽车动力性设计计算公式 3.1 动力性计算公式 3.1.1 变速器各档的速度特性： 377.0i i n r u gi e k ai ??= （ km/h ） ......(1) 其中：k r 为车轮滚动半径，m; 由经验公式：?? ????-+=)1(20254.0λb d r k (m) d----轮辋直径，in b----轮胎断面宽度，in λ---轮胎变形系数 e n 为发动机转速，r/min ；0i 为后桥主减速速比； gi i 为变速箱各档速比，)...2,1(p i i =，p 为档位数，（以下同）。 3.1.2 各档牵引力 汽车的牵引力： 错误!未指定书签。 t k gi a tq a ti r i i u T u F η???=0)()( （ N ） (2) 其中：)(a tq u T 为对应不同转速（或车速）下发动机输出使用扭矩，N ?m ；t η为传动效率。 汽车的空气阻力： 15.212a d w u A C F ??= （ N ） ......(3) 其中：d C 为空气阻力系数，A 为汽车迎风面积，m 2。 汽车的滚动阻力： f G F a f ?= （ N ） ......(4) 其中：a G ＝m g 为满载或空载汽车总重(N)，f 为滚动阻尼系数 汽车的行驶阻力之和r F ： w f r F F F += （ N ） (5)
注：可画出驱动力与行驶阻尼平衡图 3.1.3 各档功率计算 汽车的发动机功率： 9549)()(e a tq a ei n u T u P ?= （kw ） (6) 其中： )(a ei u P 为第)...2,1(p i i =档对应不同转速（或车速）下发动机的功率。 汽车的阻力功率： t a w f r u F F P η3600)(+= （kw ） (7) 3.1.4 各档动力因子计算 a w a ti a i G F u F u D -=)()( ......(8) 各档额定车速按下式计算 0.377.0i i n r u i g c e k i c a = （km/h ） (9) 其中：c e n 为发动机的最高转速； )(a i u D 为第)...2,1(p i i =档对应不同转速（或车速）下的动力因子。 对各档在[0，i c a u .]内寻找a u 使得)(a i u D 达到最大，即为各档的最大动力因子m ax .i D 注：可画出各档动力因子随车速变化的曲线 3.1.5 最高车速计算 当汽车的驱动力与行驶阻力平衡时，车速达到最高。 3.1.5.1 根据最高档驱动力与行驶阻力平衡方程 )()(.a r a highest t u F u F =， 求解a u 。舍去a u 中的负值或非实数值和超过额定车速的值；若还有剩余的值，则选择它们中最大的一个为最高车速，否则以最高档额定车速c a u 作为最高车速m ax .a u 。 额定车速按下式计算 0377.0i i n r u h g c e k c a = （km/h ） (10) 其中：c e n 为发动机的最高转速
汽车动力传动系统参数优化匹配方法
机械传动汽车动力传动系统参数的优化通常包括发动机性能指标的优选，机械变速器传动比的优化和驱动桥速比的优化，以下分别阐述。 7.1汽车发动机性能指标的优选方法 在汽车设计中，发动机的初选通常有两种方法： 一种是从保持预期的最高车速初步选择发动机应有功率来选择的，发动机功 率应大体上等于且不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和；一种是根据现有的汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有的功率。 在初步选定发动机功率之后，还需要进一步分析计算汽车动力性和燃料经济 性，最终确定发动机性能指标（如发动机最大转矩，最大转矩点转速等）。 通常在给定汽车底盘参数、整车性能要求（如最大爬坡度max i ，最高车速max V ， 正常行驶车速下百公里油耗Q ，原地起步加速时间t 等），以及车辆经常运行工况条件下，就可以选择发动机的最大转矩T emax ，及其转矩n M ，最大功率max e P 及其转速P n ，发动机最低油耗率min e g 和发动机排量h V 。 在优选发动机时常常遇到两种情况：一种情况是有几个类型的发动机可供选 择，在整车底盘参数和车辆经常行驶工况条件确定时，这属于车辆动力传动系合理匹配问题，可用汽车动力传动系统最优匹配评价指标来处理。 第二种情况是根据整车性能要求和汽车经常行驶工况条件来对发动机性能 提出要求，作为发动机选型或设计的依据，而这时发动机性能是未知的。 对于计划研制或未知性能特性指标的发动机性能可看作为发动机设计参数 和运行参数的函数，此时，外特性和单位小时燃油消耗率可利用表示发动机的简化模型。 优选汽车发动机参数的方法: （1） 目标函数F （x ） 目标函数为汽车行驶的能量效率最高。 （2） 设计变量X ],,,,[max h M p e em V n n P T X
车辆系统动力学-复习提纲
1. 简要给出完整约束与非完整约束的概念2-23,24,25, 1)、约束与约束方程 一般的力学系统在运动时都会受到某些几何或运动学特性的限制，这些构成限制条件的具体物体称为约束，用数学方程所表示的约束关系称为约束方程。 2）、完整约束与非完整约束 如果约束方程只是系统位形及时间的解析方程，则这种约束称为完整约束。 完整约束方程的一般形式为： 式中，qi为描述系统位形的广义坐标(i=1，2，…，n)；n为广义坐标个数；m为完整约束方程个数；t为时间。 如果约束方程是不可积分的微分方程，这种约束就称为非完整约束。 一阶非完整约束方程的一般形式为：
式中，qi为描述系统位形的广义坐（i = 1, 2, …,n）；为广义坐标对时间的一阶与数；n为广义坐标个数；m为系统中非完整约束方程个数；t为时间。 2. 解释滑动率的概念3-7,8 1.滑动率S 车轮滑动率表示车轮相对于纯滚动（或纯滑动）状态的偏离程度，是影响轮胎产生纵向力的一个重要因素。 为了使其总为正值，可将驱动和被驱动两种情况分开考虑。驱动工况时称为滑转率；被驱动（包括制动，常以下标b以示区别）时称为滑移率，二者统称为车轮的滑动率。
参照图3-2，若车轮的滚动半径为rd，轮心前进速度(等于车辆行驶速度)为uw，车轮角速度为ω，则车轮滑动率s定义如下： 车轮的滑动率数值在0~1之间变化。当车轮作纯滚动时，即uw=rd ω，此时s=0；当被驱动轮处于纯滑动状态时，s=1。 3. 轮胎模型中表达的输入量和输出量有哪些？3-22,23 轮胎模型描述了轮胎六分力与车轮运动参数之间的数学关系，即轮胎在特定工作条件下的输入和输出之间的关系，如图3-7所示。 根据车辆动力学研究内容的不同，轮胎模型可分为：
车辆系统动力学试题及答案
西南交通大学研究生2009－2010学年第( 2 )学期考试试卷 课程代码 M01206 课程名称 车辆系统动力学 考试时间 120 分钟 阅卷教师签字： 答题时注意：各题注明题号，写在答题纸上（包括填空题） 一． 填空题（每空2分，共40分） 1．Sperling 以 频率与幅值的函数 ，而ISO 以 频率与加速度的函数 评定车辆的平稳性指标。 2．在轮轨间_蠕滑力的_作用下,车辆运行到某一临界速度时会产生失稳的_自激振动_即蛇行运动。 3．车辆运行时，在转向架个别车轮严重减重情况下可能导致车辆 脱轨 ，而车辆一侧全部车轮严重 减重情况下可能导致车辆 倾覆 。 4．在车体的六个自由度中，横向运动是指车体的横移、 侧滚 和 摇头 。 5．在卡尔克线性蠕滑理论中，横向蠕滑力与 横向 蠕滑率和 自旋 蠕滑率呈相关。 6．设具有锥形踏面的轮对的轮重为W ，近似计算轮对重力刚度还需要轮对的 接触角λ 和 名义滚动圆距离之半b 两个参数。 7．转向架轮对与构架之间的 横向定位刚度 和 纵向定位刚度 两个参数对车辆蛇行运动稳定性影 响较大。 8． 纯滚线距圆曲线中心线的距离与车轮 的_曲率_成反比、与曲线的_曲率_成正比。 9．径向转向架克服了一般转向架 抗蛇行运动 和 曲线通过 对转向架参数要求的矛盾。 10．如果两辆同型车以某一相对速度冲击时其最大纵向力为F ，则一辆该型车以相同速度与装有相同缓冲器 的止冲墩冲击时的最大纵向力为_21/2F _，与不装缓冲器的止冲墩冲击时的最大纵向力为_2F_。 院 系 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线
共2页 第1页 5．什么是稳定的极限环？ 极限环附近的内部和外部都收敛于该极限环，则称该极限环为稳定的极限环。 6．轨道不平顺有几种？各自对车辆的哪些振动起主要作用？ 方向、轨距、高低（垂向）、水平不平顺。方向不平顺引起车辆的侧滚和左右摇摆。轨距不平顺对轮轨磨耗、车辆运行稳定性和安全性有一定影响。高低不平顺引起车辆的垂向振动。水平不平顺则引起车辆的横向滚摆耦合振动。 三．问答题 （每题15分，共30分） 1．已知：轮轨接触点处车轮滚动圆半径r ，踏面曲率半径R w ，轨面曲率半径R t ， 法向载荷N ，轮轨材料的弹性模量E 和泊松比o 。试写出Hertz 理论求解接触椭圆 长短半径a 、b 的步骤。P43-P44 根据车轮滚动圆半径、踏面在接触点处的曲率半径、钢轨在接触点处的曲率半径得到A+B 、B-A ，算得cos β，查表得到系数m 、n ，然后分别根据钢轨和车轮的弹性模量E 和泊松比σ，求得接触常数k ，得出轮轨法向力N ，然后带人公式求得a 、b 。 2． 在车辆曲线通过研究中，有方程式 ()W f r y f w O W μψλ212 1 2 222 * 11=??? ?????+???? ?? （1）该式中，等号处分别为 ＜、＝ 和 ＞ 情况下，代表车辆的哪三种状态？ <代表车辆过曲线时不存在滑动；=代表车辆过曲线时，刚好不存在滑动；>代表车辆出现 二．简答题 （每题5分，共30分） 1．与传统机械动力学相比，轨道车辆动力学有何特点？ 2．轮轨接触几何关系的计算有哪两种方法，各有何优缺点？ 解析和数值方法。数值方法可以用计算机，算法简单，效率高，但存在一定误差；解析方法是利用轮轨接触几何关系建立解析几何的方式求解，比较准确，但是计算繁琐，方法难于理解。 3．在车辆系统中，“非线性”主要指哪几种关系？ 轮轨接触几何非线性、轮轨蠕滑关系非线性、车辆悬挂系统非线性 4．怎样根据特征方程的特征根以判定车辆蛇行运动稳定性？。 根据求出的特征根实部的正负判断车辆蛇行运动的稳定性，当所有的特征根实部均为负时，车辆系统蛇行运动稳定，存在特征根为零或者负时，车辆系统的蛇行运动不稳定。
燃料电池电动汽车动力传动系统技术研究
燃料电池电动汽车动力传动系统技术研究 1引言 燃料电池汽车是电动汽车的一种。燃料电池发出的电,经逆变器、控制器等装置,给电动机供电,再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动,就可使车辆在路上行驶,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2-3倍。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车[1-3]。随着对汽车燃油经济性和环保的要求,汽车动力系统将从现在以汽油等化石燃料为主慢慢过渡到混合动力,最终将完全由清洁的燃料电池车替代[4]。 近几年来,燃料电池系统和燃料电池汽车技术已经取得了重大的进展[4-5]。世界著名汽车制造厂,如丰田、本田、通用、戴姆勒-克莱斯勒、日产和福特汽车公司已经开发了几代燃料电池汽车[5-12],并宣布了各种将燃料电池汽车投向市场的战略 目标。目前,燃料电池轿车的样车正在进行试验,以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。其中本田的FCX Clarity最高时速达到了160 km/h[8];丰田燃料电池汽车FCHV-adv已经累计运行了360,000 km的路试,能够在零下37度启动,一次加氢能够从大阪行驶到东京(560公里)[7]。在我国科技部的支持下,燃料电池汽车技术得到了迅速发展。2007年,我国第四代燃料电池轿车研制成功,该车最高时速达150 km/h,最大续驶里程319 km。2008年,20燃料电池示范汽车又在北京奥运进行了示范运行。2010年,包括上汽、奇瑞等国内汽车企业共有196辆燃料电池汽车在上海世博园区进行示范运行[13]。
在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战,如燃料电池组的一体化,提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力,并已取得了显著的进步。但与传统的内燃机轿车相比,燃料电池电动汽车采用“燃料电池+电动机”来代替传统车的“心脏”-发动机和燃油系统。燃料电池轿车的动力传动系统发生较大的变化,主要表现在:电动机替代内燃机成为驱动动力源;离合器与扭转减振器被省略;多挡变速器通常被替换为减速器[14,15]。因此,燃料电池汽车的动力传动系统总体得到简化。但在行驶时,燃料电池是主要的动力来源,蓄电池为辅助能量来源。汽车需要的功率主要由燃料电池提供。可以说,车用燃料电池的选取,对于燃料电池汽车的性能至关重要。 本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况,围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展了详细论述。 2动力传动系统拓扑构架设计 燃料电池汽车的运行并不是一个稳态情况,频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况非常复杂。燃料电池系统的动态响应比较慢,在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求。在实际燃料电池汽车上,常常需要使用燃料电池混合电动汽车设计方法,即引入辅助能源装置(蓄电池、超级电容器或蓄电池十超级电容器)通过电力电子装置与燃料电池并网,用来提供峰值功率以补充车辆在加速或爬坡时燃料电池输出功率能力的不足。另一方面,在汽车怠速、低速或减速等工况下,燃料电池的功率大于驱动功率时,存储富余的能量,或在回馈制动时,吸收存储制动能量,从而提高整个动力系统的能量效率。 2.1直接燃料电池混合动力系统结构 直接燃料电池混合动力系统式结构中采用的电力电子装置只有电机控制器,燃料电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口。如丰田的FCHV-4[16], FIAT-Elettra[17]和日产X-TrailFCV[12]等都采用这种类似的结构设计。
汽车动力性计算
序号：2-34 汽车理论课程设计说明书 题目：汽车动力性计算 班级： 姓名： 学号： 序号： 指导教师：
目录 1.题目要求 (1) 2.计算步骤 (1) 3.结论 (6) 4.心得体会 (6) 5.参考资料 (7)
1.题目要求 确定一轻型货车的动力性能（5挡）： 1）根据书上所给的发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制功率外特性和转矩外特性曲线； 2）绘制驱动力---行驶阻力平衡图； 3）绘制汽车等速行驶时发动机的负荷率图，画在一张图上（横坐标）； 4）绘制动力特性图； 5）绘制加速度曲线和加速度倒数曲线； 6）绘制加速时间曲线，包括原地起步连续换挡加速时间和最高档和次高档加速时间（加速区间（初速度和末速度）按照国家标准GB/T 12543－2009规定选取，并且在说明书中具体说明选取； 7）列表表示最高挡和次高挡在20整数倍车速的参数值； 8）对动力性进行总体评价。 轻型货车的有关数据： 汽油发动机使用外特性的T tq -n 曲线的拟合公式为 T tq = -19.313+295.27(1000n ) - 165.44(1000n )2 + 40.87(1000n )3 - 3.8445(1000 n )4 式中，T tq 为发动机转矩（N.m ）；n 为发动机转速（r/min ）。 发动机的最低转速min n =600r/min ，最高转速max n =4000r/min 总质量 m =3880kg 车轮半径 r =0.367m 滚动阻力系数 f =0.011 机械效率 ηT =0.85 空气阻力系数 迎风面积 A C D =2.77 2m 主减速器传动比 0i =5.62 飞轮转动惯量 f I =0.24kg.m 2 变速器传动比 g i （数据见下表） 质心至前轴距离（满载） a=1.947m 质心高（满载） g h =0.9m 2. 计算步骤 1）根据所给发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制P e -n 和T tq -n 曲线： 由所给发动机使用外特性曲线拟合公式，将两条曲线放在一个坐标系里，如图1所示：
汽车性能与检测考试库
汽车性能与检测考试库
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开课系部：汽车工程系 课程名称：汽车使用与性能检测 教材名称：《汽车使用与性能检测》人民交通出版社 建设人：鲍晓沾 第一章概述 一、填空题 1、是汽车在一定的使用条件下，汽车以最高效率工作的能力。 章节：1 题型：填空题 难度系数：2 答案：汽车使用性能 2、载货汽车的常用比装载质量和装载质量利用系数。 章节：1 题型：填空题 难度系数：2 答案：容载量 3、评价汽车工作效率的指标是汽车的。 章节：1 题型：填空题 难度系数：2 答案：运输生产率和成本 4、汽车检测技术是利用各检测设备，对汽车情况下确定汽车技术状况或工作能力的检查和测量。 章节：1 题型：填空题 难度系数：2 答案：不解体 5、汽车检测方法有和。 章节：1 题型：填空题 难度系数：2 答案：安全环保检测，综合性能检测 6、、交通部13号令要求对车辆实行择优选配、正确使用、、 合理改造、适时改造和报废的全过程管理。 章节：1 题型：填空题 难度系数：2 答案：定期检查，强制维护，视情修理 7、按服务功能分类，检测站可分为、和三种。 章节：1 题型：填空题 难度系数：2 答案：安全检测站，维修检测站，综合检测站 8、安全环保检测线手动和半自动的安全环保检测线，一般由和、和三个工位组成。 章节：1
题型：填空题 难度系数：2 答案：外观检查（人工检查）工位、侧滑制动车速表工位灯光、尾气（废气）工位 9、检测技术的发展使汽车检测设备向、、方向发展。 章节：1 题型：填空题 难度系数：2 答案：智能化，规范化，网络化 二、判断题 1.我国实行定期检查、视情维护、强制修理的方法。（） 章节:1 题型:判断题 难度系数:1 答案:X 2.在20世纪50年代在欧美一些发达资本主义国家的故障诊断和性能调试为主的单项检测技术和生产单项检测设备。（） 章节:1 题型:判断题 难度系数:1 答案:√ 3.20世纪80年代初，交通部在北京建立了国内第一个汽车检测站。（） 章节:1 题型:判断题 难度系数:1 答案:X 4.C极检测站能对底盘输出功率、裂纹等状况进行检测。（） 章节:1 题型:判断题 难度系数:1 答案:X 5.汽车检测方法有安全环保检测和综合性能检测。（） 章节:1 题型:判断题 难度系数:1 答案:√ 6.检测站可以根据自身发展需要更改业务范围、迁址，无需报批。（） 章节:1 题型:判断题 难度系数:1 答案:X 7.对汽车的检测需要对汽车进行解体才能检测。（） 章节:1 题型:判断题 难度系数:1 答案:X 8、机动车安全环保检测不包括车速表的校验.( )
车辆系统动力学 作业
车辆系统动力学作业 课程名称：车辆系统动力学 学院名称：汽车学院 专业班级：2013级车辆工程（一）班 学生姓名：宋攀琨 学生学号：2013122030
作业题目: 一、垂直动力学部分 以车辆整车模型为基础，建立车辆1/4模型，并利用模型参数进行： 1）车身位移、加速度传递特性分析； 2）车轮动载荷传递特性分析； 3）悬架动挠度传递特性分析； 4）在典型路面车身加速度的功率谱密度函数计算； 5）在典型路面车轮动载荷的功率谱密度函数计算； 6）在典型路面车辆行驶平顺性分析； 7）在典型路面车辆行驶安全性分析； 8）在典型路面行驶速度对车辆行驶平顺性的影响计算分析； 9）在典型路面行驶速度对车辆行驶安全性的影响计算分析。 模型参数为： m 1 = 25 kg ；k 1 = 170000 N/m ；m 2 = 330 kg ；k 2 = 13000 (N/m)；d 2 =1000Ns/m 二、横向动力学部分 以车辆整车模型为基础，建立二自由度轿车模型，并利用二自由度模型分析计算： 1） 汽车的稳态转向特性； 2） 汽车的瞬态转向特性； 3）若驾驶员以最低速沿圆周行驶，转向盘转角0sw δ，随着车速的提高，转向盘转角位sw δ，试由 20sw sw u δδ-曲线和0 sw y sw a δ δ-曲线分析汽车的转向特性。 模型的有关参数如下： 总质量 1818.2m kg = 绕z O 轴转动惯量 23885z I kg m =? 轴距 3.048L m = 质心至前轴距离 1.463a m =
质心至后轴距离 1.585b m = 前轮总侧偏刚度 162618/k N rad =- 后轮总侧偏刚度 2110185/k N rad =- 转向系总传动比 20i =
车辆动力学相关的软件及特点
SIMPACK车辆动力学习仿真系统 SIMPACK软件是德国INTEC Gmbh公司(于2009年正式更名为SIMPACK AG)开发的针对机械/机电系统运动学/动力学仿真分析的多体动力学分析软件包。它以多体系统计算动力学（Computational Dynamics of Multibody Systems）为基础，包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件。SIMPACK软件的主要应用领域包括：汽车工业、铁路、航空/航天、国防工业、船舶、通用机械、发动机、生物运动与仿生等。 SIMPACK是机械系统运动学/动力学仿真分析软件。SIMPACK软件可以分析如：系统振动特性、受力、加速度，描述并预测复杂多体系统的运动学/动力学性能等。 SIMPACK的基本原理就是通过搭建CAD风格的模型（包括铰、力元素等）来建立机械系统的动力学方程，并通过先进的解算器来获取系统的动力学响应。 SIMPACK软件可以用来仿真任何虚拟的机械/机电系统，从仅仅只有几个自由度的简单系统到诸如一个庞大的火车。SIMPACK软件可以应用在我们产品设计、研发或优化的任何阶段。 SIMPACK软件独具有的全代码输出功能可以将我们的模型输出成Fortran或C代码，从而可以实现与任意仿真软件的联合。 车辆动力学仿真carsim CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件，CarSim模型在计算机上运行的速度比实时快3-6倍，可以仿真车辆对驾驶员，路面及空气动力学输入的响应，主要用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性，同时被广泛地应用于现代汽车控制系统的开发。CarSim可以方便灵活的定义试验环境和试验过程，详细的定义整车各系统的特性参数和特性文件。 CarSim软件的主要功能如下: 适用于以下车型的建模仿真:轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV; 可分析车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性及平顺性; 可以通过软件如MATLAB，Excel等进行绘图和分析; 可以图形曲线及三维动画形式观察仿真的结果;包括图形化数据管理界面，车辆模型求解器，绘图工具，三维动画回放工具，功率谱分析模块;程序稳定可靠;
车辆操纵动力学稳定性分析
车辆操纵动力学 摘要：汽车的前轮转角和横摆角速度是衡量汽车稳定性的两个重要指标。汽车在行驶过程中，由于路况的各种不确定因素，驾驶员可能会采取紧急制动和转向的行为来避免交通事故。在此过程中汽车的操纵稳定性会起到关键性的作用，因此对于汽车的稳定性的分析必不可少。本文建立了汽车线性二自由度汽车模型，以前轮转角为输入，运用MATLAB进行时域分析。对不同车型的在相同行驶速度、相同前轮转角下分析横摆角速度瞬态响应；在相同行驶速度下，在不同前轮转角输入下分析达到相同加速度的横摆角速度瞬态响应；随着车速增加，分析车辆瞬时转向响应与系统特征根之间的关系。 关键词：横摆角速度；前轮转角；特征根 引言 车辆稳定性控制是汽车主动安全领域研究的热点，已有的研究如以车辆横摆角速度、质心侧偏角、轮胎的滑移率、侧向加速度及这些变量联合作为控制变量的控制策略研究。本文主要考虑车辆横摆角速度和前轮转角对车辆操纵稳定性的影响，进一步利用MATLAB得出状态空间矩阵的特征根变化趋势，了解车辆瞬时响应与其之间的关系。 1建立汽车数学模型 假设汽车的驱动力不大，不考虑地面切向力对轮胎侧偏特性的影响，没有空气动力的作用，忽略左、右车轮轮胎由于载荷的变化而引起轮胎特性的变化以及轮胎回正力矩的作用。汽车模型即可简化为线性二自由度模型，如图1。 图1 线性二自由度模型 根据假设以及图1模型，二自由汽车收到的外力沿y轴方向的合力与绕质心的力
矩和为： ?? ?-=∑+=∑2 12 1cos cos Y Y Z Y Y Y bF aF M F F F δδ (1) 式中，FY1、FY2为地面对前后轮的侧向反作用力；δ为前轮转角；a 、b 分别为汽车前、后轮至质心的距离。 汽车前、后轮侧偏角与其运动参数有关，如图1所示，汽车前、后轴中点的速度u 1、u 2，侧偏角为α1、α2，质心的侧偏角为β，β=v/u 。ξ是u 1与x 轴的夹角，其值为： u aw u aw v r r +=+= βξ (2) 根据坐标系规定，由式（2）得，前、后轮侧偏角为： ??? ??? ?-=-=-+=--=u bw u bw v u aw r r r βαδβξδα21)( （3） 考虑到δ角较小，前、后轮所受到的侧向力与相应的侧偏角成线性关系，则FY1、FY2为： ??? ??? ??-=?=?-+=?=cr u bw cr a FY cf u aw cf a F r r Y )(2)(211βδβ （4） 将公式（2）、（3）、（4）以及公式β=v/u 带入（1），消去α1、α2，得二自由度汽车运动微分方程为： ??? ????+----=---+-=+δδr r r f r f r Z f r r f r aC w u C b C a v u bC aC w I C w u bC aC v u cr cf uw v m 2 2)( （5） 2 MATLAB 系统仿真 本文采用MATLAB 对汽车的操纵稳定性进行仿真研究。以1949 Buick 和Ferrari 轿车为例，进行对比分析。汽车具体参数如表1所示。通过仿真实验分析不同前轮转角和不同车速下横摆角速度和前轮转角对汽车操纵稳定性的影响，并粗略得出状态矩阵的特征根与车辆瞬时转向响应之间的关系。