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        [積分下載] 人機工程《H-Point》第十六期 - 動力總成的全方位布局(一)

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        天宇 發表于 2017-2-10 21:04:34 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
              《H-Point》第十六期 - 動力總成的全方位布局(一)        第八章:動力總成
            動力總成是對結構有重要影響的系統之一,由于他的尺寸和重量都比較大。”“電動,混合動力,和其他革命性的動力總成為重塑車身結構,設計更高效的汽車布局提供了新的機遇。”
        第一節:動力總成剖視圖
               動力總成系統為車輪提供和傳遞了動能。歷史上,大多數汽車都使用的內燃機和一些輪軸機械系統連接發動機,驅動車輪。今天,我們看到了各種各樣的動力總成系統,帶有電池或氫燃料電池的電動機以及混合動力系統。下圖是傳統前置引擎,后輪驅動的動力總成布局的縱向側視圖。這與內燃機結構裝置看起來是截然不同的,但是它們有相同的基本組成元素。

        ❶ 引擎
               引擎大小各異,結構也不同,但是它們有共同的組成元素:氣缸,氣缸蓋,油盤,活塞,機軸,調速輪,進氣系統,排氣系統,啟動器,附件傳動裝置以及一些其他的輔助元件。由于引擎的尺寸,重量較大,以及與輪子的關系,使它成為影響布局的重要組成之一。

        ❷ 變速器
              手動或者自動的變速箱通常都是在引擎尾部,提供各種速比的速度動能。離合器(手動)或者轉矩變換器(自動)位于引擎和變速箱中間。

        ❸ 冷卻系統
              冷卻系統通常裝置在汽車前部方便得到冷空氣的地方。其大小取決于發動機的功率和載荷能力。油冷卻器,空調冷卻器,變速箱冷卻器以及渦輪增壓冷卻器通常適合發動機冷卻器安裝在一起的,為氣流創造了相當大的空間。

        ❹ 油箱
              油箱體積取決于車輛的尺寸和范圍。油箱布局中的主要考慮因素是高速碰撞情況下的安全性。

        ❺ 排氣系統
              排氣系統的布局一般不在布局的早期進行研究,但是系統中較大的組成部件應適當加以考慮,如觸媒轉換器,消聲器。

        ❻ 主減速器
             主減速器包含了驅動軸,差速器和分動箱(四輪驅動)。它們的運動情況與懸架相連接,應該在設計初期加以研究。 典型的前輪驅動的動力總成剖視橫置發動機,前輪驅動布局是乘用車最常用的布局結構。 電動動力系統結構剖視圖電動系統的布局與傳統動力系統的布局在要求上是不同的。相比傳統的內燃機而言,電動系統的發動機非常小但是能量或者儲存能量的系統非常大。主要利用這些組成結構內在的潛能。如果能將動力系統裝置在地板下邊,那么設計師就可以縮減整車長度,并且改變外飾比例。
          
        ● 蓄電池 / 燃料電池
             電動發動機可以使用蓄電池,也可以使用燃料電池。蓄電池由多種材料制成,基于一定的成本和功率要求。燃料電池包含了燃料柱,壓縮器以及氫燃料儲存裝置。
        ● 冷卻系統
             盡管電動系統比內燃機更加高效,它們依然會發熱,需要散熱。
        ● 發動機和主減速器
             電動發動機因為尺寸的緣故,動力十足,在低轉速區域產生的扭矩也十分驚人。這就允許它們被安裝在后軸上,免去了傳統的變速箱。主減速器和差速器可直接通過減速齒輪安置在發動機上。

             內燃機過去被裝置在各種可能的方位。每種結構組成都有其利弊,但都為了滿足其特殊的功能目標,如,動能,布局有效性,牽引力,重力分配。下圖是一些典型的量產車輛的案例。   


            前橫置發動機 – 前輪驅動
              這是過去45年里乘用車中最流行的布局方式之一。這種布局能有效提高空間使用率,并能預先組裝好動力總成和懸架,然后安裝到車身上。小型經濟型車輛或者大型的廂型車是以乘員空間為主,這種布局最為理想。它同樣適用于大多標準的中等尺寸的車輛。

             前部車架縱梁之間的寬度限制了引擎的長度,這種布局方式不適用于豪華型車輛。變速器縮短了一側傳動軸的長度,對懸架行程也有一定限制。從側視圖可看出,變短的傳動軸要求主動軸的位置應靠近變速器的從動軸,因此,引擎位于前輪中間。這種布局結構適用于平行的混合動力系統,并且不需要對總體尺寸作出大的修正。

        前縱置引擎 – 后輪驅動(4輪驅動)
             這種傳統的布局方式興起于十九世紀晚期,但至今仍被大多皮卡,豪華型乘用車,越野車使用。縱向朝向允許較大(較長)的引擎被安裝在車架縱梁之間,并且不受轉向角的限制,這種布局方式有助于縮小車子轉向時的輪距。因為引擎與驅動輪之間沒有直接相連,其位置可以在軸荷分布的基礎上考慮進行優化。手動變速箱與傳動軸直接連接,方便迅速換擋。

        主減速器經過固定的差速器或者固定軸。四輪驅動則通過一個分速箱和額外的連接前橋的傳動軸。較長的傳動軸允許越野車上安裝較大的懸架系統。

        前縱置引擎 – 后輪驅動(全輪驅動)
            這種布局通常適用于專門研究全輪驅動的乘用車廠商。它提供了輕便高效的全四輪驅動的駕駛方式。但這種布局主要的缺點在于變速器和前軸的關系導致前懸系統過長。與橫置引擎不同,這種縱置引擎的驅動軸是等長的,使引擎安裝更加靈活,但是驅動軸的轉動角仍然受到限制。差速器減少了“非彈簧重量”,有助于在使用固定軸時的操控性。

        中置引擎 – 后輪驅動和全輪驅動

            這種布局非常適用于高性能的越野車。將引擎縱向安裝在后輪前面既對操縱過程載荷分配進行了優化,也提高了車子的轉彎性能,但是后排就無法安置乘員了。全輪驅動也適用于這種布局,當動力總成位于靠近車子后方的位置時,冷卻系統可以安裝在靠近引擎與車子前方距離較遠的位置,通常是在后輪中間。這種布局方式會影響排氣口位置,也會對外飾布局產生顯著的影響。

        后縱置引擎 – 后輪驅動和全輪驅動
             這種布局方式曾經備受一些歐洲生產低功率家用車的廠商所鐘愛,但今天已經很少使用了。盡管電動牽引力控制系統和輪胎技術使得車輛便于駕駛,但是過后的重心導致極限情況下的操縱仍十分困難。牽引力仍然太大了。全輪驅動可以輕易使用這種布局,行李可以放在前蓋下邊,車子后方也能有乘員的乘用空間。  

        中橫置引擎 – 后輪驅動
             這種布局通常適用于小型越野車。引擎大小受到輪距寬度的限制,因此經常會在輕便的高性能車上發現這種布局方式。其動力總成的布局源自于前輪驅動車輛的布局方式,這使短輪距的車輛有了更好的荷載分配。


        后橫置引擎 – 后輪驅動
             后橫置引擎的布局方式適用于空間緊張的情況下。是微型車的理想布局方式,其引擎足夠小,可以安裝在車后,或者駕駛員座椅下方。有助于節省汽車前方駕駛員腳部空間。前防撞系統要求碰撞情況下保險杠和駕駛員腳部之間有足夠空間,不在防撞區域安裝引擎有助于提高空間效率。


        中下置引擎 – 后輪驅動
              這種布局方式可提高空間效率而非荷載分配,因此它適用于微型多用途汽車。引擎裝置在乘員座椅下方,使其尺寸有了一定的限制,同時對汽車重量也有限制。維修和保養也相對不便, 通過安裝分動箱,該布局也可以使用全輪驅動。

        電能驅動
             通過布局設計圖可以看出,電能驅動為汽車空間效率的設計提供了相當大的機會,主要是因為發動機比內燃機要小很多。動力總成的其他組件都分布在相對較遠的位置,不同于傳統的動力系統那樣,所有結構都機械式的貫穿在一起,其周圍形成了一個又大又笨重的配置結構體。另外一處明顯的區別是能源和燃料。傳統的汽車里有一個油箱,體積相對比較小,可以安置在其他部件之間,然而電動系統的能源,不管是蓄電池還是燃料電池,都非常大,而且蓄電池還非常重。這恰好也是它的優勢,可以降低重心。
           
        混合動力驅動系統
             這種系統被認為是未來全電氣化動力系統的敲門磚。它混合了內燃機和電動機的特性,提供了長距離下更加高效節能的動力系統。盡管與傳統的動力系統相比,它有更多的組件,但是引擎變得越來越小,因為電動機可以提供額外的扭矩。

          ● 并聯式混合動力汽車
        內燃機與電動機(啟動發電機)通過機械方式連接提供動能通過變速器和主減速器使汽車驅動。

        ● 串聯式混合動力汽車
        在內燃機作用下發電機產生電能供給電動機。這種類型的混合動力系統有一個布局上的優勢,它不需要變速器和傳動軸,并且將內燃機與輪胎分離。

        免費下載附件:
                        《H-Point》第十六期 - 汽車動力總成的全方位布局(一).pdf (2.25 MB, 下載次數: 23, 售價: 2 金錢)

        人機工程《H-Point》第十六期 - 動力總成的全方位布局(一)01.jpg (19.6 KB, 下載次數: 165)

        動力總成的全方位布局

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        沙發
        18166863956 發表于 2017-6-26 14:47:27 | 只看該作者
        感謝您的分享,你的資料很好,希望在以后的工作中能夠用到
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        板凳
        vxh星墜暗雨 發表于 2018-5-23 15:40:34 | 只看該作者
        沒來得急看,應該不錯,先幫你頂











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        地板
        大海無語505 發表于 2018-6-3 12:42:19 | 只看該作者
        不錯。值得學習啊,頂一個











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        5#
        lgy千千都 發表于 2018-6-4 16:00:19 | 只看該作者
        不錯的。謝謝嘍











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        6#
        x夾包 發表于 2018-6-5 07:06:20 | 只看該作者
        幫頂幫頂幫頂











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        7#
        丁搖搖mb 發表于 2018-6-6 14:40:52 | 只看該作者
        確實不錯,眼前一亮的好文











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        8#
        豆大豆993 發表于 2018-6-6 15:28:11 | 只看該作者
        頂你!辛苦了~











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        9#
        南強yhp 發表于 2018-6-6 17:46:27 | 只看該作者
        我也想聽大家的建議!謝











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        10#
        x夾包 發表于 2018-6-9 10:04:20 | 只看該作者
        我喜歡,請大家鼓掌支持,謝謝











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