Передаточное число главной передачи
2.3 Определение передаточного числа главной передачи
Передаточное число главной передачи влияет на тягово-динамические и экономические показатели автомобиля. Его определяют, пользуясь выражением:
2.9
Передаточное число главной передачи, полученное расчетом приблизительно равно данному в характеристике автомобиля-прототипа.
2.4 Определение передаточных чисел в коробке передач
Передаточные числа в коробке передач определяют из условия обеспечения наибольшей интенсивности разгона и плавности переключения шестерен при последовательном переходе с одной передачи на другую, а также для обеспечения движения на первой передаче без буксования по заданной дороге.
Знаменатель геометрической прогрессии ряда, образуемого передаточными числами коробки передач, находят по формуле
2.10
где т — число передач в коробке.
Передаточное число в коробке при работе на первой передаче определяют из условия преодоления заданного сопротивления движению по формуле
2.11
где Мmах— максимальный крутящий момент двигателя, Н*м;
ψ1mах — суммарный коэффициент дорожного сопротивления (берем из задания на проектирование автомобиля).
Проверяем условие движения автомобиля без буксования по заданной дороге. Должно быть удовлетворено условие
2.12
где — коэффициент сцепления движителей с дорогой;
λк – коэффициент нагрузки на ведущие колеса;
λк = 1 - для машин повышенной и высокой проходимости;
λк = 0,5—0,55 - для легковых автомобилей 4x2;
λк = 0,65—0,75 - для грузовых автомобилей 4x2.
Для нашего расчета принимаем λк = 0,76
Вывод – i1 удовлетворяет условию.
Тогда:
iкп 1 = 7,36
iкп 2 = 4,61
iкп 3 = 2,89
iкп 4 = 1,81
iкп 5 = 1,13
2.5 Определение скоростей движения автомобиля на различных передачах
Максимальная скорость движения на прямой передаче задана. Скорости движения на промежуточных передачах определим из соотношений:
V1 = 3.43м/с
V2 = 5,47м/с
V3 = 8,73м/с
V4 = 13,92м/с
V5 = 22,22м/с
3. Динамический расчет автомобиля
В процессе динамического расчета выполняют построение динамической характеристики автомобиля.
Динамический фактор D предложен Е.А. Чудаковым. Используют его для сравнительной оценки динамических качеств различных автомобилей в различных условиях их движения (качество дороги, нагрузка автомобиля). Так как в условиях установившегося движения численные значения динамического фактора и суммарного коэффициента дорожного сопротивления равны, т.е. ψ = D. Зная динамический фактор автомобиля, можно определить, какое дорожное сопротивление он будет преодолевать.
Динамический фактор есть отношение избыточной силы тяги, к полному весу автомобиля:
3.1
Так как касательная сила тяги Рк и сила сопротивления воздуха Рw изменяются с изменением скоростного и нагрузочного режимов работы автомобиля, то и динамический фактор в условиях эксплуатации не остается постоянным. Его оценивают с помощью динамической характеристики, которая представляет собой D = ƒ(V).
Основой для построения динамической характеристики (рис. 2) является внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя или регуляторная характеристика дизеля, а также данные тягового расчета и ряд параметров автомобиля-прототипа
а) Построение динамической характеристики автомобиля. Наметим не менее пяти точек скоростных режимов автомобиля на каждой передаче. Скорости движения автомобиля при движении на различных передачах и при различных значениях частот вращения вала двигателя определяют по формуле
3.2
| 1-ая передача | 2-ая передача | 3-ья передача | 4-ая передача | 5-ая передача |
| 4,007 | 10,19 | 25,95 | 66,038 | 168,05 |
| 9,016 | 22,94 | 58,38 | 148,58 | 378,11 |
| 16,028 | 40,79 | 103,801 | 264,15 | 672,20 |
| 19,647 | 49,99 | 127,236 | 323,79 | 823,96 |
|
25,33 | 64,46 | 164,048 | 417,47 | 1062,35 |
б) Для этих скоростных режимов находим значения крутящих моментов двигателя и определяют касательные силы тяги на каждой передаче по формуле:
| Значение Мк | 1-ая передача | 2-ая передача | 3-ья передача | 4-ая передача | 5-ая передача |
| 263,7 | 28046,73 | 17581,6 | 11021,3 | 6908,9 | 4330,93 |
| 259,3 | 27585,15 | 17292,2 | 10839,9 | 6795,2 | 4259,66 |
| 234,7 | 24969,51 | 15652,5 | 9812,05 | 6150,8 | 3855,75 |
| 218 | 23189,11 | 14536,5 | 9112,42 | 5712,3 | 3580,83 |
| 188,3 | 20031,87 | 12557,3 | 7871,75 | 4934,5 | 3093,29 |
3.3
Для определения силы сопротивления воздуха используют зависимость.
| значение n | 1-ая передача | 2-ая передача | 3-ая передача | 4-ая передача | 5-ая передача |
| 1400 | 1,257 | 2,005 | 3,199 | 5,103 | 8,14 |
| 2100 | 1,885 | 3,007 | 4,798 | 7,654 | 12,21 |
| 2800 | 2,514 | 4,01 | 6,398 | 10,205 | 16,28 |
| 3100 | 2,783 | 4,44 | 7,083 | 11,299 | 18,025 |
| 3520 | 3,16 | 5,04 | 8,043 | 12,829 | 20,467 |
Значения коэффициента сопротивления воздуха kw и площади поперечного сечения автомобиля Fа принимают из тягового расчета.
в) Значения динамического фактора для каждой передачи подсчитывают
по формуле:
Используя полученные значения динамического фактора, строят характеристику D = ƒ(V).
| 1-ая передача | 2-ая передача | 3-я передача | 4-ая передача | 5-ая передача |
| 0,3862 | 0,242 | 0,1514 | 0,0943 | 0,0573 |
| 0,3798 | 0,237 | 0,1485 | 0,0916 | 0,0534 |
| 0,344 | 0,215 | 0,1337 | 0,0811 | 0,0438 |
| 0,3191 | 0,1995 | 0,1237 | 0,0742 | 0,0379 |
| 0,2755 | 0,172 | 0,1062 | 0,0622 | 0,0279 |
Рис. 2. Динамическая характеристика автомобиля
Библиографический список
Чудаков Е.Д. Теория автомобиля. М.: Машгиз, 1940.
Скотников В.А., Мащенский А.Н., Солонский А.С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат, 1986.
Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая школа, 1980.
Чернышев В.А. Тягово-динамический расчет автомобиля: Учебное пособие. М: МГАУ им. В.П. Горячкина, 1994.
Чернышев В.А. Тяговый расчет трактора: Методические рекомендации. М.:-ГОСНИТИ, 1982.
1.1.5. Передаточное число главной передачи
Передаточное число определяют из условий обеспечения максимальной скорости движения на высшей расчетной передаче коробки передач:
(1.10)
где Uкв - передаточное число коробки передач на высшей передаче. Для коробки передач
грузовых автомобилей без делителя, как правило, Uкв = 1; для некоторых легковых
автомобилей Uкв = 0,7 ... 0,8. У грузовых автомобилей с числом передач,
не превышающим шесть, чаще всего Uкв = 1. При применении многоступенчатых
коробок передач (с делителями) Uкв = 0,7 ... 0,8.
Uдв - передаточное число высшей передачи в дополнительной коробке. Как правило, в дополнительной коробке Uкв = 1,0 ... 1,5, а при отсутствии этой коробки Uкв = 1,0;
rд- динамический радиус ведущих колес, м;
(1.11)
где d - посадочный размер обода, мм; b - ширина профиля шины, мм;
λсм. - коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой. Для грузовых автомобилей автобусов, шин с регулируемым давлением (кроме широкопрофильных), диагональных шин легковых автомобилей λсм = 0,85 ... 0,90; для радиальных шин легковых автомобилей λсм = 0,80 ... 0,85.
Следовательно, передаточное число главной передачи составляет:
Динамический радиус ведущих колес определяется из обозначения шины, которые выбираются в зависимости от вертикальной нагрузки.
Нагрузка на одно ведущее колесо полностью груженого автомобиля (Н):
(1.12)
где пш - число шин на ведущей оси;
λк. - коэффициент нагрузки ведущих колес. Для грузового автомобиля типа 4x2 коэффициент λк = 0,65 .. .0,75; для легковых автомобилей типа 4x2 коэффициент
λк = 0,50 .. .0,60; для легковых и грузовых автомобилей типа 4 х 4 и 6 х 6 коэффициент
λк = 1,0.
Следовательно, нагрузка на одно ведущее колесо составляет:
По величине нормальной нагрузки выбирают модель и размер шин. Шины прототипа сравнивают по нормальной нагрузке.
Найденное передаточное число главной передачи сравнивают с существующими передаточными числами автомобилей - аналогов.
|
Рисунок 1.1. - Внешняя скоростная характеристика дизеля с регулятором угловой скорости |
|
Рисунок 1.2. - Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя |
Для улучшения достаточного дорожного просвета рекомендуется выбирать для легковых автомобилей Uгп ≤ 5, для грузовых автомобилей грузоподъемностью до 8 т принимают Uгп ≤ 7, при грузоподъемности свыше 8 т принимают Uгп ≤ 9.
Если окажется, что Uгп ≥ 9, то главную передачу следует выполнять двойной или после главной передачи ввести конечные передачи (колесные редукторы).
1.1.6. Передаточное число на первой передаче
Передаточное число на первой передаче определяется из условия обеспечения возможности движения автомобиля по дороге с максимальным приведенным коэффициентом сопротивления
(1.13)
где G = 9,8 (mo +mг)— сила тяжести (вес) груженого автомобиля, Н;
Ψmax - максимальный коэффициент дорожного сопротивления.
Для автомобилей с колесной формулой типа 4 x 2 коэффициент Ψmax принимается:
Ψmax = 0,25...0,40 для легковых и Ψmax = 0,32 .0,50 для грузовых.
Для автомобилей с колесной формулой типа 4 x 4 коэффициент Ψmax = 0,60…0,80
Следовательно, передаточное число на первой передаче составляет:
Полученное значение 
проверяется по условиям отсутствия буксования:
Для переднеприводных автомобилей:
(1.14)
Для заднеприводных автомобилей:
(1.15)
где φ - коэффициент сцепления движителей с дорогой;
L– база автомобиля, м (принимается по прототипу, см. справочную литературу);
hд – высота центра масс, м. У груженого грузового автомобиля типа 4 х 2 высота
hд=0,90…1,5 м; у груженых грузовых автомобилей типа 4 х 4 и 6 х 6 координата
hд = 0,80…1,4м; у легковых автомобилей с полной нагрузкойhд = 0,50…0,65 м.
Проверку ведут на сухом шоссе при коэффициенте φ = 0,60…0,80.
Следовательно, расчетное значение передаточного числа составляет:
Кроме того, полученное значение Uк1 проверяют по условиям обеспечения необходимой минимальной скорости движения. Минимальная скорость движения
(1.16)
Скорость движения должна быть в пределах:
Vmin = 1,5 ... 2,0 м/с для грузовых автомобилей;
Vmin = 2,0 ... 3,0 м/с для легковых автомобилей.
6.3. Влияние передаточного числа главной передачи на максимальную скорость автомобиля
Для изучения влияния передаточного числа главной передачи на максимальную скорость движения рассмотрим мощностной баланс автомобиля при различных передаточных числах главной передачи (рис. 6.1).
Кривая 1 характеризует изменение тяговой мощности на ведущих колесах автомобиля при передаточном числе главной переда-
1—4— кривые тяговой мощности при передаточных числах главных передач uг1 — uг4; v1 — v4 — значения максимальной скорости движения при передаточных числах главных передач uг1 — uг4
чи, равном uг1. При указанном передаточном числе автомобиль развивает максимальную скорость движения v1.
Уменьшение передаточного числа главной передачи до uг2 (кривая 2) приводит к увеличению максимальной скорости автомобиля до v2 при том же значении угловой скорости коленчатого вала.
По мере уменьшения передаточного числа главной передачи максимальная скорость автомобиля возрастает до тех пор, пока кривая суммарной мощности Nд + Nв, затрачиваемой на преодоление сопротивления движению автомобиля, не пересечет кривую тяговой мощности Nт в точке ее максимума (кривая 3). Скорость автомобиля v3, соответствующая этой точке пересечения кривых Nд + Nв и Nт, является максимально возможной на данной дороге. При дальнейшем уменьшении передаточного числа главной передачи (кривая 4) максимальная скорость автомобиля снижается до v4.
Таким образом, выбирать передаточные числа главной передачи необходимо с учетом назначения и условий эксплуатации автомобиля. Так, например, для городского автобуса целесообразно большее передаточное число главной передачи (uг1 или uг2). В этом случае благодаря значительному запасу мощности обеспечивается лучшая приемистость автобуса, хотя и уменьшается его максимальная скорость.
Что касается спортивных и гоночных автомобилей, то следует отдать предпочтение передаточному числу uг3, так как для этих автомобилей важна максимальная скорость движения. Выбор передаточного числа uг4 нецелесообразен, поскольку максимальная мощность двигателя вообще не используется, что приводит к ухудшению тягово-скоростных свойств автомобиля.
Если проектируемый автомобиль предназначен для работы в тяжелых дорожных условиях, то передаточное число главной передачи необходимо увеличить, чтобы обеспечить возрастание тяговой силы на ведущих колесах и динамического фактора автомобиля по тяге.
6.4. Влияние числа передач в коробке передач на скорость
автомобиля
Для выявления влияния числа передач в коробке передач на скорость движения автомобиля в различных дорожных условиях сравним динамические характеристики одного и того же автомобиля при установке на него трехступенчатой (рис. 6.2, а) и четырехступенчатой (рис. 6.2, б) коробок передач. При этом первые и последние передачи данных коробок передач имеют равные передаточные числа, а динамические факторы автомобиля по тяге на первой и последней передачах обеих коробок одинаковы.
При сравнении максимальной скорости автомобиля на дорогах с различным сопротивлением очевидно преимущество четырехступенчатой коробки передач. Так, на дороге, характеризуемой коэффициентом сопротивления ψ1, максимальная скорость vmax′ автомобиля с трехступенчатой коробкой передач меньше максимальной скорости, развиваемой при использовании четырехступенчатой коробки. Максимальная скорость vmax′′ при движении по дороге с коэффициентом сопротивления, равным ψ2, также меньше у автомобиля с трехступенчатой коробкой передач. Следовательно, увеличение числа передач в коробке приводит к возрастанию средней скорости движения автомобиля. Чем больше число передач, тем полнее используется мощность двигателя в различных дорожных условиях, улучшаются тяговые свойства и повышается топливная экономичность автомобиля.
Однако при очень большом числе передач усложняется конструкция и увеличивается масса коробки передач, а также затрудняется управление автомобилем. В связи с этим на легковых автомобилях обычно применяют четырех- и пятиступенчатые короб-
Рис. 6.2. Динамические характеристики автомобиля с трехступенчатой (а) и четырехступенчатой (б) коробками передач:
I —IV — передачи; v'max, v''max — максимальные значения скорости движения при коэффициентах сопротивления дороги соответственно ψ1 и ψ2
ки передач, а на грузовых автомобилях и автобусах — пяти- и шестиступенчатые. На грузовых автомобилях, предназначенных для работы в составе автопоездов, увеличение числа передач основной коробки в два раза и более достигается применением дополнительных коробок передач.
6.5. Последовательность проектировочного тягового
расчета автомобиля
При выполнении тягового расчета проектируемого вновь автомобиля приходится иметь дело с тремя группами параметров. Это параметры, задаваемые техническими условиями на автомобиль, выбираемые и расчетные параметры автомобиля. Рассмотрим указанные параметры.
Параметры, задаваемые техническими условиями. К этим параметрам относятся тип автомобиля, грузоподъемность или пасса-жировместимость, максимальная скорость vmax автомобиля на высшей передаче, коэффициент сопротивления дороги ψv, которое может преодолеть автомобиль при максимальной скорости, максимальный коэффициент сопротивления дороги ψmax, преодолеваемого автомобилем на первой передаче, тип двигателя по используемому топливу (бензиновый, газовый, дизель) и тип трансмиссии (механическая, гидромеханическая и т.д.).
Для легковых автомобилей коэффициент сопротивления дороги ψv задают равным коэффициенту сопротивления качению fv при максимальной скорости автомобиля, т.е. максимальную скорость автомобиль может развить только на ровной горизонтальной дороге.
Для грузовых автомобилей коэффициент ψv задают в виде диапазона значений (0,025...0,035), т.е. с некоторым запасом для достижения устойчивой максимальной скорости. Благодаря этому грузовой автомобиль сможет при максимальной скорости преодолевать небольшие подъемы, буксируя прицепы.
Максимальный коэффициент сопротивления дороги, преодолеваемого на первой передаче, для автомобилей с колесной формулой 4×2 обычно составляет 0,3... 0,45 — для легковых автомобилей, 0,3...0,4 — для грузовых и 0,28...0,33 — для автобусов. Для грузовых автомобилей с колесной формулой 6×4 ψmaх = 0,4...0,55, а для полноприводных ψmaх = 0,6... 0,7.
Выбираемые параметры. Этими параметрами являются масса снаряженного автомобиля т0, фактор обтекаемости автомобиля kвFа (или коэффициент сопротивления воздуха kв и лобовая площадь автомобиля Fа), распределение нагрузки по осям снаряженного и полностью груженого автомобиля, угловая скорость коленчатого вала ωN при максимальной мощности двигателя и механический КПД трансмиссии ηтр автомобиля. Значения указанных
параметров выбирают по техническим характеристикам существующих автомобилей аналогичного типа.
Расчетные параметры. К этим параметрам относятся максимальная мощность двигателя Nmax, передаточное число главной передачи иг, передаточные числа основной коробки передач ик и передаточное число дополнительной (раздаточной) коробки передач ид.
Используя выбранные значения параметров и значения, заданные техническими условиями, при проектировании нового автомобиля сначала определяют его полную массу и подбирают шины, а затем находят максимальную мощность двигателя и передаточные числа трансмиссии — главной передачи, коробки передач и раздаточной коробки.
Определение полной массы автомобиля. Полная масса проектируемого автомобиля та, кг, определяется в соответствии с его типом и назначением. С этой целью можно пользоваться следующими выражениями:
для легковых автомобилей
та = т0 +70nпасс +тб,
где т0 — масса снаряженного автомобиля, кг; 70 — масса одного пассажира, кг; nпасс— число пассажиров, включая водителя; тб — масса багажа (25...50 кг);
для грузовых автомобилей
та = т0 +70nпасс +тгр,
где nпасс — число пассажиров в кабине, включая водителя; тгр — грузоподъемность автомобиля, кг;
для городских автобусов
та = т0 +70(nсид + nст +2),
где nсид — число мест для проезда сидя; nст — число мест для проезда стоя; 2 — число мест для водителя и кондуктора; для междугородных автобусов
та = т0 +70(nсид + 1),
где псид + 1 — число мест для проезда сидя, включая место водителя.
Подбор шин для автомобиля. При подборе шин сначала необходимо определить нагрузку, приходящуюся на одно колесо полностью груженого автомобиля.
У легковых автомобилей нагрузка на передние и задние колеса при полной нагрузке автомобиля почти одинакова.
У грузовых автомобилей с колесной формулой 4×2 при двухскатных задних колесах и полной нагрузке на передние колеса приходится 25... 30 % всей нагрузки автомобиля. Хотя на задние двухскатные колеса устанавливают четыре шины, на каждую из них приходится большая нагрузка, чем на шину переднего колеса. Поэтому шины для грузового автомобиля подбирают исходя
из нагрузки на одно заднее колесо. По значению этой нагрузки в соответствии с ГОСТом определяют размер шин и радиус колеса rк.
Определение максимальной мощности двигателя. Для определения этой величины сначала находят мощность двигателя при максимальной скорости движения, используя уравнение мощност-ного баланса автомобиля, представленное в развернутой форме.
Мощность при максимальной скорости
где kBFa — фактор обтекаемости, Н∙с2/м4; vmax — максимальная скорость, м/с; ψv — коэффициент сопротивления дороги при vmax; ηтр — КПД трансмиссии.
После определения мощности двигателя при максимальной скорости рассчитывают его максимальную мощность по формуле
,
где а, b, с — эмпирические коэффициенты, характеризующие тип двигателя; а = b = с = 1 для бензиновых двигателей; а = 0,53,
b = 1,56, с = 1,09 для дизелей; 
= 1,05... 1,1 для бензиновых
двигателей без ограничителя угловой скорости коленчатого вала;
= 0,8 ...0,9 — для бензиновых двигателей с ограничителем уг-
ловой скорости коленчатого вала; 
=1,0 для дизелей.
С учетом найденной максимальной мощности двигателя и выбранной угловой скорости коленчатого вала ωN при максимальной мощности рассчитывают и строят внешнюю скоростную характеристику двигателя. Для определения эффективной мощности и эффективного крутящего момента двигателя используют формулы, приведенные в разд. 2.
Определение передаточного числа главной передачи. Передаточное число главной передачи находят исходя из максимальной скорости автомобиля на высшей передаче, заданной техническими условиями на проектируемый автомобиль.
Значение передаточного числа главной передачи определяют по формуле
,
где vmax — максимальная скорость автомобиля, км/ч; ωmах — максимальная угловая скорость коленчатого вала, рад/с; rк — радиус колеса, м; ик — передаточное число коробки передач на высшей передаче; ид— передаточное число дополнительной коробки передач на высшей передаче (ид = 1).
Полагают, что передаточные числа коробки передач на высшей передаче имеют следующие значения: ик = 1,0 — для прямой передачи и ик = 0,9... 1,0 — для повышающей передачи легковых автомобилей; ик = 1,0 — для грузовых автомобилей с числом передач не более шести; ик = 0,7...0,8 — для многоступенчатых коробок передач грузовых автомобилей.
Найденное расчетным путем передаточное число главной передачи иг должно иметь следующие значения: не более 5,0 — у легковых автомобилей; не более 7,0 — у грузовых автомобилей грузоподъемностью до 8 т; не более 8,0 — у грузовых автомобилей грузоподъемностью свыше 8 т.
Расчетное значение передаточного числа главной передачи необходимо сравнить с существующими передаточными числами главных передач автомобилей аналогичного типа и назначения. В том случае, если у новой модели автомобиля проектируется ведущий мост, то это значение передаточного числа уточняют с учетом числа зубьев шестерен главной передачи.
Выше был рассмотрен вариант определения передаточного числа главной передачи по заданной максимальной скорости автомобиля. Однако иногда задают не максимальную скорость автомобиля, а мощность двигателя при максимальной скорости движения. В этом случае сначала рассчитывают мощность двигателя
Nv при максимальной угловой скорости коленчатого вала, а затем графическим способом определяют максимальную скорость автомобиля.
Рис. 6.3. Определение максимальной скорости движения автомобиля:
А — точка, соответствующая максимальной скорости
С этой целью на оси ординат откладывают значение произведения Nvηтр (рис. 6.3) и проводят горизонтальную линию. Затем для разных скоростей движения автомобиля рассчитывают значения мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления дороги Nд и сопротивления воздуха Nв, и строят кривую Nд + Nв суммарных потерь. Точка А пересечения кривой Nд + Nв и прямой Nvηтр соответствует максимальной скорости автомобиля.
Определение передаточных чисел коробки передач. При определении передаточных чисел коробки передач нужно помнить о том, что I передача предназначена для преодоления максимального сопротивления дороги. Промежуточные передачи коробки передач используются при разгоне автомобиля, преодолении повышенного сопротивления движению, работе автомобиля в условиях, не позволяющих двигаться с высокой скоростью (гололед, выбитая дорога, задержка впереди идущим транспортом и т.д.), а также при торможении двигателем на затяжных пологих спусках.
При расчете передаточных чисел сначала находят передаточное число I передачи по заданному техническими условиями максимальному коэффициенту сопротивления дороги ψmax или максимальному динамическому фактору автомобиля по тяге Dmax на I передаче.
Это передаточное число определяют с помощью выражения, полученного из формулы для динамического фактора, пренебрегая силой сопротивления воздуха, так как она незначительна при небольших скоростях движения:
где Ga — вес автомобиля с полной нагрузкой, Н; Мmах — максимальный крутящий момент двигателя, Н∙м.
Полученное передаточное число I передачи коробки передач не гарантирует отсутствия буксования ведущих колес автомобиля. Чтобы не было буксования ведущих колес при движении на I передаче, необходимо выполнение следующего неравенства:
,
где Dсц — динамический фактор автомобиля по сцеплению; тp2 = = 1,20...1,35 — коэффициент изменения реакций на задних ведущих колесах; (Gа2 — вес, приходящийся на задние колеса автомобиля с полной нагрузкой, Н; φх = 0,6...0,8 — коэффициент сцепления колес с дорогой.
Из этого соотношения определяют новое передаточное число I передачи, при котором буксования ведущих колес не будет:
.
После проверки передаточного числа I передачи на отсутствие буксования ведущих колес автомобиля из двух найденных передаточных чисел I передачи коробки передач для дальнейших расчетов выбирают меньшее.
По этому значению передаточного числа I передачи и известному значению передаточного числа высшей передачи определяют передаточные числа промежуточных передач.
Если высшая передача прямая (ип = 1), то для расчета передаточных чисел промежуточных передач используют следующее выражение:
где п' — число передач, не считая повышающую передачу и передачу заднего хода; k — номер передачи.
Если высшая передача повышающая (иk < 1), то значение ее передаточного числа выбирают в соответствии с типом автомобиля, а остальные передаточные числа промежуточных передач рассчитывают с помощью приведенного выше выражения.
Передаточное число передачи заднего хода
uзх=(1,2…1,3)u1.
Окончательное значение передаточного числа передачи заднего хода определяют при компоновке коробки передач. Рассчитанные передаточные числа коробки передач являются ориентировочными и при проектировании новой коробки передач могут незначительно изменяться.
Определение передаточного числа дополнительной коробки передач. Для дополнительной коробки передач определяют передаточное число понижающей передачи, зависящее от ее назначения и типа.
Демультипликатор обычно применяют на тяжелых грузовых трехосных автомобилях с неведущим передним мостом. Такие автомобили изготавливают главным образом на основе агрегатов двухосных базовых автомобилей.
Однако по условиям эксплуатации требуется больше передач в трансмиссии с увеличенными передаточными числами по сравнению с тем, что может обеспечить коробка передач базового автомобиля. Поэтому применение демультипликатора позволяет увеличить передаточные числа коробки передач и в 2 раза — количество передач.
Передаточное число понижающей передачи демультипликатора определяют по формуле
,
где ψmax = 0,4...0,55 — максимальный коэффициент преодолеваемого сопротивления дороги.
Полученное передаточное число понижающей передачи демультипликатора проверяют на отсутствие буксования ведущих колес
так же, как и передаточное число 1 передачи коробки передач. Из двух найденных передаточных чисел выбирают меньшее.
Раздаточная коробка используется в трансмиссии полноприводных автомобилей. Она не только распределяет мощность и крутящий момент между ведущими мостами, но и выполняет функции демультипликатора, т. е. увеличивает числа и количество передач в трансмиссии.
Передаточное число понижающей передачи раздаточной коробки может быть определено по формуле
где ψmax = 0,6...0,7.
Его можно также рассчитать исходя из условий отсутствия буксования ведущих колес:
где φmах = 0,6...0,8.
Выбранное передаточное число понижающей передачи раздаточной коробки передач проверяют по значению обеспечиваемой им минимальной скорости движения автомобиля:
,
где ωmin — минимальная устойчивая угловая скорость коленчатого вала двигателя.
Минимальная скорость автомобиля при выбранном передаточном числе раздаточной коробки передач должна составлять 1,5... 2,5 км/ч.
Если найденная минимальная скорость автомобиля превышает рекомендуемое предельное значение, то передаточное число понижающей передачи раздаточной коробки передач уточняют, пользуясь выражением
.
На основании данных, полученных при проектировочном тяговом расчете автомобиля, строят графики силового и мощност-ного балансов, динамической характеристики, ускорений, времени и пути разгона. При этом используются уравнения для показателей тягово-скоростных свойств автомобиля, приведенные в разд. 3.
Определение передаточного числа главной передачи
Передаточное число главной передачи определяется из условия обеспечения движения АТС с максимальной скоростью при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя и высших передачах в коробке передач и раздаточной коробки по формуле:
, (3.11)
где – радиус качения колеса, м; – передаточное число высшей ступени коробки передач.
Передаточное число высшей ступени коробки передач для легковых АТС классической компоновки =0,95 (трехвальной коробки передач) [3].
3.2.2 Выбор числа ступеней и определение передаточных чисел коробки передач
Основной тенденцией в выполненных конструкциях является увеличение числа ступеней и диапазона коробки передач при возрастании массы АТС. Увеличение числа ступеней и диапазона позволяет более эффективно использовать мощность двигателя при работе автомобиля с различной степенью загрузки и в различных дорожных условиях, однако при этом увеличиваются масса и стоимость коробки передач, и усложняется управление автомобилем.
Передаточное число первой (низшей) ступени коробки передач, если не установлен диапазон, определяется из необходимости соблюдения трех условий:
1) возможности преодоления автомобилем заданного максимального дорожного сопротивления;
2) возможности реализации максимальной силы тяги по условиям сцепления колес с дорогой;
3) возможности движения с минимальной устойчивой скоростью.
Передаточное число первой ступени из условия обеспечения возможности движения по дороге с заданным максимальным коэффициентом общего дорожного сопротивления рассчитывают по формуле:
, (3.12)
где – максимальный коэффициент общего дорожного сопротивления.
Полученное передаточное число необходимо проверить по условиям отсутствия буксования. Буксования не будет, если выполняется условие:
, (* *)
где – передаточное число первой ступени коробки передач по условиям сцепления.
Передаточное число первой ступени коробки передач по условиям сцепления определяют по формуле:
, (3.13)
где – масса, приходящаяся на ведущие колеса, кг; – максимальный коэффициент сцепления; – коэффициент динамического изменения нормальных реакций на ведущих колесах.
Максимальный коэффициент сцепления = 0,7 0,8 [3].
Коэффициент динамического изменения нормальных реакций в тяговом режиме движения на передних ведущих колесах = 1,1 1,2 [2].
Условие (* *) выполняется.
Если условие (**) не выполняется, то следует проверить возможность увеличения нагрузки на ведущие колеса. При этом следует учитывать, что изменение распределения нагрузки может повлечь за собой необходимость применения шин другого размера. В том случае, если увеличение нагрузки, приходящейся на ведущие колеса, невозможно, принимают меньшее из рассчитанных передаточных чисел.
Передаточные числа промежуточных ступеней выбирают из условий обеспечения оптимальных показателей как тягово-скоростных, так и топливно-экономических свойств. Существуют различные методики выбора: одни предусматривают наилучшее использование разгонных свойств, другие – оптимальной топливной экономичности, третьи – наибольшей средней скорости в некоторых заданных условиях движения.
В большинстве случаев передаточные числа промежуточных ступеней коробки передач рассчитывают по геометрической прогрессии, что обеспечивает возможность работы двигателя при разгоне АТС в одинаковом режиме на всех передачах с наилучшим использованием мощности. При этом передаточные числа промежуточных ступеней определяют по формуле:
, (3.14)
где к – номер промежуточной ступени коробки передач; n – число ступеней в коробке передач.
Число ступеней коробки передач зависит от типа, удельной мощности и предполагаемых условий эксплуатации АТС. Как правило, в выполненных конструкциях для легковых АТС n = 4 [3].
Передаточное число ускоряющей передачи i = 0,6 0,8 [3]. Это передаточное число иногда не входит в геометрический ряд, и поэтому в формуле (3.15) высшей передачей следует считать прямую.
;
;
;
;
Окончательно передаточные числа коробки передач уточняют при выборе параметров зубчатого зацепления в процессе проектирования коробки передач
"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453
Новости
-
Отзывы о Питер-АТ
Спасибо нашим клиентам за отзывы о нас:
-
Акция на ремонт вариаторных трансмиссий
-
Замена масла в двигателе в подарок
При замене масла в АКПП замена масла в двигателе бесплатно! -
Клиенту на заметку
-
Контрактные АКПП в СПб
