Определение передаточных чисел коробки передач и трансмиссии

 

Определение передаточных чисел коробки передач начинается с первой передачи.

Величина передаточного числа на первой передаче не зависит от числа ступеней и закона изменения передаточных чисел в коробке передач.

Передаточное число коробки передач на первой передаче:

а) должно обеспечить преодоление заданного максимального дорожного сопротивления ψ_Imax;

б) не должно вызывать буксование ведущих колес автомобиля при работе двигателя с максимальным вращающим моментом.

Исходя из первого требования, передаточное число коробки передач на первой передаче должно быть

, (1.18)

где G_a полная сила тяжести автомобиля,

М_{дв макс} - максимальный вращающий момент двигателя, Нм;

- радиус колеса, м;

- к. п. д. трансмиссии автомобиля на первой передаче.

Полученное передаточное число коробки передач на первой передаче проверяется на второе условие, то есть

, (1.19)

где m_2φ = l,l - коэффициент перераспределения нагрузки для ведущих колес автомобиля;

φ = 0,7 ÷ 0,8 — коэффициент сцепления шин автомобиля;

G₂ - сцепная сила тяжести автомобиля, Н.

В свою очередь, сцепная сила тяжести автомобиля при колесной схеме 4X2 или 6 X 4 определяется по формуле

, (1.20)

где G_a – полная сила тяжести автомобиля, Н;

k_m - доля полной массы автомобиля, приходящейся на ведущие колеса, принимается по аналогии с существующими автомобилями, близкими к рассчитываемому по классу, грузоподъемности и назначению.

Для дальнейшего расчета принимается i_к..пI, полученное по формуле, если оно обеспечено вторым условием. В противном случае i_к..пI принимается исходя из условий сцепления ведущих колес с дорогой, определенное по формуле, а заданное максимальное дорожное сопротивление автомобилем преодолеваться не будет.

При известных i_к..пI и порядковом номере прямой передачи, для определения передаточных чисел в коробке передач на промежуточных передачах принимается рациональное отношение между отдельными передачами.

В автомобилестроении, так же как и в тракторостроении, наибольшее распространие получило изменение передаточных чисел в коробке передач по закону геометрической прогрессии.

При геометрическом ряде передаточных чисел и коробке передач в процессе разгона автомобиля на всех передачах обеспечивается постоянство интервала по частоте вращения коленчатого вала двигателя, а значит и постоянство его средней мощности.

Имея необходимое передаточное число в коробке передач на первой передаче i_к..пI, приняв изменение передаточных чисел в коробке передач по закону геометрической прогрессии и зная из кинематической схемы трансмиссии автомобиля число передач и порядковый номер прямой передачи, передаточные числа на промежуточных передачах определяются по формулам табл. 4.

Передаточные числа для коробок передач

Таблица 4

Передача	Коробка передач	Пятиступенчатая с пятой ускоряющей передачей
трехступенчатая	четырёхступенчатая	пятиступенчатая
Первая
Вторая
Третья	1,0
Четвертая		1,0		1,0
Пятая			1,0	0,78-0,81

Примечание. Передаточное число для заднего хода обычно i_з.х. = (1,2…1,3)i_к.п.I. Подбор числа зубьев шестерен в автомобильных коробках передач ведется по методике для трехвальных двухпарных коробок передач с прямой передачей - когда в коробке передач не предусматривается дополнительного использования промежуточного вала.

Подобрав число зубьев шестерен в коробке переменных передачи, определив передаточное число главной передачи, определяются общие передаточные числа трансмиссии автомобиля:

(1.21)

, (1.22)

 

 

1. Тяговый расчет автомобиля

Тяговый расчет автомобиля включает в себя построение графиков:

1) тягового баланса P = f(v);

2) баланса мощности N = f (v);

3) динамического фактора D = f (v);

4) ускорений автомобиля j = f(v);

5) времени разгона T = f(v);

6) пути разгона S = f (v).

Значения входящих в формулы величин и коэффициентов берутся из первой части данного расчета.

График тягового баланса

 

При построении исходят из уравнения тягового баланса; при установившемся движении

(2.1)

где - тяговое усилие на ведущих колесах, Н; (2.2)

- сила сопротивления дороги, Н;

Сила сопротивления воздуха оказывает существенное влияние на динамику автомобиля. Она в большой степени зависит от конструкции, формы и геометрических размеров кузова, скорости движения автомобиля и определяется на всех передачах по зависимости:

(2.3)
где k - коэффициент сопротивления воздуха, ;

F – лобовая площадь автомобиля, м²;

для грузовых автомобилей и автобусов ;

для легковых автомобилей ;

В – колея автомобиля по передним колесам, м;

В₁ – габаритная ширина автомобиля, м;

Н – габаритная высота автомобиля, м;

V_a – скорость движения автомобиля, м/с, определяется на всех передачах в зависимости от угловой скорости коленчатого вала двигателя:

, (2.4)

где - угловая скорость коленчатого вала с^-1, (2.5)

Результаты подсчета свести в табл. 5

Таблица 5

n об/мин	v км/ч	М Нм	Рк Н	Рψ Н	Рω Н

n, M – из табл. 3.

По данным таблицы строятся график тягового баланса, примерный вид которого показана рис: 2.1

Примечания. 1. Здесь и дальше расчеты производить для всех передач коробки автомобиля при частотах вращения вала двигателя, соответствующих табл. 5.

2. Момент двигателя М_к и мощность N_e брать из той же таблицы.

3. Параметры автомобиля брать из первой части расчета.

Рис 2.1 Пример тяговой характеристики автомобиля

 

График баланса мощности

Из уравнения баланса мощности известно, что

, (2.5)

или при установившемся движении

(2.6)

где - мощность потерь на преодоление сопротивления дороги, кВт;

- мощность потерь на преодоление сопротивление воздуха, кВт;

- мощность потерь на преодоление сопротивления трансмиссии, кВт;

N_e – эффективная мощность двигателя, кВт;

N_тр – мощность потерь на трение в трансмиссии, кВт;

N_к – мощность на ободе ведущего колеса, кВт.

Произведенные подсчеты свести в таблицу №6:

Таблица №6

n об/мин	v м/с (км/ч)	Ne кВт	Nк кВт	Nψ кВт	Nω кВт

n, M – из табл. 3.

 

Вид графика баланса мощности, построенного по данным таблицы, представлен на рис. 2.2.

Рис 2.2 Пример графика баланса мощности

На графиках тягового баланса и баланса мощности точка пересечения кривой усилия или мощности на ободе колеса с кривой суммарной силы сопротивления или с кривой суммарных потерь мощности характеризует максимальное значение скорости при данном коэффициенте сопротивления дороги.