大学生电动方程式赛车减速器传动比确定

减速器传动比的选择直接影响赛车的动力性能。在进行赛车传动比的设计时，需要平衡赛车加速能力和最高车速间的关系，需要参考各系统总成的技术参数，并根据这些来考量赛车的动力性及经济性，确定最佳传动比。

下面以AMK四轮轮边电机为例，介绍减速器传动比的确定过程。电机的主要技术参数及整车相关参数见表5－1。

表5－1　电机的主要技术参数及整车相关参数

1.从最高车速确定最大传动比

赛车的设计最高速度umax由电机额定功率和整车参数决定，有

式中，ηT为机械传动效率；f为滚动阻力系数；Cd为空气阻力系数；A为迎风面积。

根据式（5－1）参考以往参赛经验，可以确定umax取120 km／h能够满足比赛及电机要求。传动比进而由下式确定，即

式中，nmax为电机最大转速；r为车轮滚动半径；imax为最大传动比。

根据式（5－2）可得，imax≤11.9，趋势是越小越好。

2.从加速性能确定最小传动比

FSEC比赛中设有直线加速项目，赛车的加速性能极为重要。由赛车的加速性能确定赛车的最小传动比，首先要确定赛车行驶所受阻力情况。在假设路面平坦的情况下，忽略加速阻力后考虑滚动阻力和空气阻力，得到

根据式（5－3）和牛顿定理，可以近似得到赛车的加速度公式为

式（5－3）中u取直线加速结束时的速度，根据以往比赛经验，百公里加速时间4s，即可满足比赛要求。由式（5－4）解得imin≥9.9，趋势是越大越好。由于路面条件理想化且忽略了加速阻力，在传动比校核时往往选择比其大很多的传动比。(www.xing528.com)

3.从路面附着条件确定最大传动比

在赛车加速和爬坡过程中，传动系统传动比应满足驱动轮和路面之间的附着条件。现对驱动轮进行力平衡分析如下。

由图5－5可知，驱动轮附着极限为

图5－5　轮胎简要力学平衡示意图

式中：Ft为路面附着力；Tf为滚阻力矩；Tλmax为驱动力矩。

附着力的求解公式为

发动机输出转矩与驱动力矩之间的关系为

由式（5－5）～式（5－7）可知，路面附着力存在最大值，对应传动比的上限值为

4.传动比选值的校核

传统油车的传动比还需要参考功率特性曲线来确定，这对场地、设备和技术提出了很高的要求，大部分高校车队都不具备获得阻力功率曲线的实力。电动方程式赛车利用电机起步恒扭矩、稳定恒功率的特性，想要完全发挥电机的性能，避免电机在恒扭矩区达到最大车速即可。

相较于最大车速，赛车的加速性能在赛场上更为重要。与之对应，我们在满足路面附着条件的情况下做出最大车速的牺牲，来获得最佳的加速性能。经过多方面测量考虑，最终轮边减速器的传动比设为