Лекция 9

Для условий эксплуатации желательно иметь прицепы и полуприцепы со всеми ведущими колесами.

Таблица 2

Полная масса, т	Колесная формула
Военные колесные машины
до 12	4 х 4
12-18	6 х 6
18 – 24	8 х 8
24 – 30	10 х 10
Народохозяйственные машины
не более 10 т	4 х 2
более	6 х 4

После определения массы и распределения веса автомобиля по мостам (осям), конструктор, используя ГОСТы с сортаментом шин, выбирает размеры шин и определяет радиус качения колеса.

3. Определение мощности двигателя

Выбор характеристик двигателя является одним из наиболее ответственных этапов тягового расчета.

В первом приближении максимальная мощность двигателя может быть найдена по удельной мощности:

; (5)

где т_а - полная масса автомобиля, т;

N_уд - удельная мощность, кВт/т.

;

- для легковых автомобилей N_уд =40-60 кВт/т;

- для колесных машин N_уд =9,5-17 кВт/т;

- для автопоездов N_уд =7,5-8,0 кВт/т.

Более точно необходимую максимальную мощность двигателя находят из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля при заданном дорожном сопротивлении и сравнивают с мощностью двигателей автомобилей-аналогов, и на этой базе делается заключение о пригодности двигателя к установке на проектируемый автомобиль:

(6)

где - коэффициент сопротивления дороги. При определении мощности двигателя его принимают равным:

для полноприводных автомобилей 0,015-0,05;

для народнохозяйственных автомобилей 0,015-0,025.

- мощность двигателя с учетом потерь на привод дополнительных механизмов;

- максимальная скорость движения автомобиля, м/с.

Для многоцелевых автомобилей максимальная скорость должна быть не менее 85 км/ч.

Затем определяется максимальная стендовая мощность двигателя по формуле:

(7)

где - коэффициент учета потерь в силовой установке.

4. Определение параметров трансмиссии

К параметрам трансмиссии, определяемым в ходе проектного расчета, относятся:

- передаточное число главной передачи;

- диапазон передаточных чисел коробки передач;

- количество ступеней в коробке передач и ряд передаточных чисел;

- диапазон, количество ступеней и ряд передаточных чисел раздаточной коробки (для полноприводных автомобилей).

4.1. Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи оказывает существенное влияние на тягово-скоростные свойства и топливную экономичность автомобиля. Его выбирают исходя из максимальной кинематической скорости.

Максимальная кинематическая скорость - это скорость, соответствующая максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя при высших ступенях в коробке передач и раздаточной коробке.

(8)

где - частота вращения вала двигателя на режиме максимальной мощности, об/мин;

- радиус качения колеса, м;

- передаточное число трансмиссии при высших ступенях в КП и РК.

(9)

где - передаточное число главной передачи;

- передаточное число высшей передачи в КП.

- передаточное число высшей передачи РК.

Высшая передача в КП может быть прямой (=1,0) или повышающей (=0,65-0,8). Повышающая передача наиболее часто применяется на автомобилях средней и большей грузоподъемности, предназначенных для работы с прицепами.

Раздаточные коробки полноприводных автомобилей имеют, как правило, две передачи: высшую и низшую. В большинстве конструкций РК высшая передача является прямой (=1,0) или имеет передаточное число, близкое к единице.

В свою очередь:

(10)

где - максимальная скорость автомобиля, определяемая исходя из баланса мощности, км/ч; эта скорость задается техническим заданием;

- коэффициент высшей передачи.

Для автомобилей, обладающих достаточно хорошими тягово-скоростными свойствами и топливной экономичностью, принимают:

=1,0 (= ).

Для автомобилей, имеющих больший запас мощности для разгона и, следовательно, обладающих лучшей приемистостью, принимают >1. В этом случае топливная экономичность автомобиля будет несколько ниже.

Для автомобилей, которые должны обладать более высокой топливной экономичностью, принимается <1,0. Но автомобиль в этом случае будет обладать несколько худшей приемистостью. Используя формулы 1,2,3, после преобразований, получим:

(11)

Передаточные числа главных передач находятся в пределах: легковые автомобили 3,1-5,1; грузовые автомобили 4,5-9,0.

4.2. Определение диапазона передаточных чисел коробки передач

Диапазон передаточных чисел коробки передач равен частному от деления передаточных чисел крайних ступеней.

(12)

где - передаточное число первой передачи КП.

Передаточное число первой (низшей) передачи КП, если не установлен диапазон, определяется из необходимости соблюдения трех условий:

1) возможности преодоления автомобилем (автопоездом) заданного максимального дорожного сопротивления;

2) возможности реализации по условиям сцепления колес с дорогой максимального тягового усилия;

3) возможности движения с минимально устойчивой скоростью.

Исходя из этого, передаточное число первой передачи определяется по трем формулам.

По первому условию:

(13)

где - коэффициент сопротивления дороги. Для грузовых автомобилей обычно принимают = 0,35-0,4;

- полный вес машины, Н.

По второму условию:

(14)

где- коэффициент сцепления.

Для сухого шоссе = 0,7-0,8;

- сцепной вес автомобиля, т.е. вес, приходящийся на ведущие колеса автомобиля. Для полноприводных автомобилей , для автомобиля с задними ведущими колесами: ;

- доля веса автомобиля, приходящаяся на задний мост, Н;

- коэффициент перераспределения нагрузки в расчетах можно принимать = 1,1 - 1,3.

По третьему условию:

(15)

где n _{д уст} - минимально устойчивая частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

- минимально устойчивая скорость движения автомобиля, км/ч; для удобства маневрирования = 4 - 5 км/ч.

Если передаточное число , найденное по первому условию, будет превышать значение, найденное по второму условию, то целесообразно увеличить сцепную массу автомобиля.

При невозможности увеличения сцепной массы автомобиля, передаточное число принимается равным найденному по второму условию. Но в этом случае автомобиль не сможет преодолеть заданные дорожные сопротивления.

Выбранное таким образом передаточное число сопоставляется с передаточным числом, определенным по третьему условию. Если выбранное ранее передаточное число меньше передаточного числа, определенного по третьему условию, то оно принимается равным числу, определенному по третьему условию.

После этого определяется диапазон передаточных чисел коробки передач по ранее приведенной формуле.

4.3. Определение количества ступеней в коробке передач

При выборе количества ступеней в коробке передач исходят из двух соображений:

наилучшего использования мощности двигателя и получения высоких средних скоростей движения;

недопущения чрезмерного усложнения коробки передач: она должна быть достаточно проста и дешева в производстве.

Чем больше количество ступеней в коробке передач, тем лучше условия работы двигателя и более полно используется его мощность, что благоприятно сказывается на параметрах тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля.

С другой стороны, чем больше ступеней, тем сложнее и дороже коробка передач и тем труднее задача водителя при выборе нужной передачи для конкретных дорожных условий.

Таблица 3

Число передач	Диапазон передаточных чисел
	5,7…8,5
	7,9…9,35
	8,0…10,0
	9,2…18,5
	13,0…19,4
	17,0…24,7

В настоящее время на легковых автомобилях устанавливается 3...5 ступенчатые коробки передач, имеющих диапазон передаточных чисел 2,3...4,5. Причем трехступенчатые коробки передач применяют только на автомобилях с большой удельной мощностью двигателя.

На грузовых автомобилях устанавливают коробки передач, имеющие число ступеней 5...22 при диапазоне передаточных чисел 5,0...25,0.

Количество ступеней находится в прямой зависимости от диапазона передаточных чисел. Об этом свидетельствуют результаты анализа КП большого количества автомобилей (табл.3).

Общей тенденцией является увеличение числа ступеней и диапазона передаточных чисел коробки передач при возрастании общей массы автомобиля.

4.4. Определение передаточных чисел промежуточных передач

Передаточные числа промежуточных передач в большинстве случаев выбираются из условий обеспечения максимальной интенсивности разгона автомобиля и рассчитываются по геометрической прогрессии, что обеспечивает возможность работы двигателя при разгоне автомобиля в одинаковом режиме на всех передачах.

Для того чтобы, в процессе разгона двигатель работал с наибольшей средней мощностью, частота его вращения должна быть в диапазоне частот, близком к частоте максимальной мощности (см. рис.1).

Рис.1. Выбор передаточных чисел промежуточных передач

Допустим, что этот диапазон определяется частотами вращения n₁ и n₂.

Если принять такое условие, то после начала движения автомобиля при достижении частоты вращения двигателя должен произойти переход на вторую ступень. При этом частота вращения вала двигателя в начале движения на второй ступени в коробке передач составит n₁.

Если пренебречь уменьшением скорости за время переключения ступеней, скорость в конце движения на первой ступени должна быть равна начальной скорости движения на второй ступени. Но,

; (16)

а ; (17)

т.к. ; то ; откуда .

Очевидно, что при переходе со второй на третью передачу будем иметь:

или ; откуда

; но ;

тогда . (18)

Следовательно, при постоянном диапазоне частот вращения двигателя передаточное число каждой последующей ступени получается из предыдущего умножения на постоянный множитель. Тогда ряд чисел называется геометрической прогрессией.

Если т -ая передача имеет передаточное число, то знаменатель геометрической прогрессии определяется из соотношения

откуда: (19)

Если высшая передача в коробке передач повышающая (<1.0), то передаточные числа промежуточных передач определяется по формуле:

(20)

где n - число передач (номер высшей передачи);

i - номер промежуточной передачи.

Если высшая передача в коробке передач прямая (=1,0), то передаточные числа промежуточных передач определяются по формуле:

.

Если ряд передаточных чисел выбран по геометрической прогрессии, средняя мощность двигателя при разгоне автомобиля будет максимальной в случае одинакового использования ступеней по времени и мощности на каждой ступени. В действительности же время движения автомобиля на двух высших передачах составляет 80-90% общего времени разгона. Примерно такую же долю составляет и путь, проходимый автомобилем на этих передачах. Поэтому ряд передаточных чисел целесообразно скорректировать таким образом, чтобы интервалы между соседними ступенями были меньше, чем между низшими.

У большинства выпускаемых сейчас автомобильных коробок передач передаточные числа высших ступеней сближены на 5...15% по сравнению со значениями, получаемыми из геометрической прогрессии, а интервалы между низшими ступенями - соответственно на 5...15% увеличены.

При этом интервал между соседними ступенями не должен быть более 1,7-1,8 у автомобилей с дизельными двигателями и 2,0 - с карбюраторными. В противном случае будет затруднено переключение на высшую ступень из-за того, что начальная частота вращения двигателя на высшей ступени может оказаться слишком низкой.

Современные 4-х - 6-ти ступенчатые коробки передач имеют средний интервал между соседними ступенями 1,5-1,8; причем между высшими ступенями он составляет 1,4-1,6, а между низшими - 1,6-1,8.

Средний интервал между передаточными числами у многоступенчатых составных коробок передач (КамАЗ-5320, КрАЗ-260) выбирают в пределах 1,2-1,4.

1.4.5. Определение передаточного числа низшей передачи РК

В раздаточных коробках полноприводных автомобилей предусматривается, как правило, две передачи: высшая и низшая.

Передаточное число низшей передачи РК определяется так же, как и у коробки передач, т.е. исходя из трех условий.

Преодоление автомобилем максимального подъема:

(21)

Полного использования сцепного веса автомобиля:

(22)

обеспечения минимальной устойчивости скорости движения:

(23)

где - коэффициент сопротивления дороги при движении в тяжелых дорожных условиях. В расчетах принимают=0,7-0,8;

- коэффициент сцепления. В расчетах принимают =0,7-0,8;

- минимальная устойчивая скорость движения автомобиля при движении в тяжелых дорожных условиях, км/ч. В расчетах принимают =2-3 км/ч.

Если передаточное число, определенное по третьему условию больше найденного по первому условию и второму условию, то оно принимается в качестве расчетного для первой передачи РК.

Передаточные числа низших ступеней РК существующих полнопри водных автомобилей находятся в пределах 1,94...2,28.

Затем определяется диапазон передаточных чисел РК:

. (24)

Диапазоны передаточных чисел РК полноприводных грузовых автомобилей составляют 1.65-2,1.

Передаточные числа агрегатов трансмиссии окончательно уточняются при определении параметров зубчатых колес в процессе конструирования.

5. Следующим этапом проектного расчета является расчет тяговой и динамической характеристик, их построение и анализ, а также определение времени и пути разгона машины до заданной скорости движения.

Эти расчеты выполняются также, как и при проверочном тяговом расчете машины.

Дата добавления: 2014-01-07