Введение 2 страница. где – расстояние от центра тяжести до передней оси;

мм; (22)

где – расстояние от центра тяжести до передней оси;

– расстояние от центра тяжести до задней оси;

– база автомобиля;

_, – соответственно масса приходящаяся на переднюю и заднюю ось.

2.3 Выбор передаточных чисел трансмиссии

2.3.1 Передаточное число главной передачи

Передаточное число главной передачи U₀ выбираем из условий обеспечения максимальной скорости V_amax автомобиля, заданной в техническом задании на проектирование, по следующей зависимости:

(23)

где n_emax -максимальная частота вращения коленвала, Нм;

r_к – радиус качения колеса, м;

U_B – передаточное число высшей ступени КП: если высшая передача прямая, то U_B = 1; если повышающая – U_B = 0,65…0,82.

Принимаем U_B =0,82

Полученное значение U₀ находится в интервале, приведенном в таблице 8.

Таблица 8 – Передаточные числа U₀ главных передач

Тип автомобиля	Легковые заднеприводные	Легковые переднеприводные	Грузовые и автобусы
U0	2,7…4,9	3,3…5,1	3,5…9,0

2.3.2 Выбор передаточного числа первой ступени КП

Значение передаточного числа первой ступени U₁ КП определяется по трем условиям и, если между полученными значениями выполняются

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 2-37 01 02 22 ПЗ  

определенные соотношения, то одно из них принимается в качестве расчетного:

а) по условию преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги ψ_max, преодолению максимального подъема:

, (24)

где G_a =m_ag – вес автомобиля, Н;

m_a – полная масса автомобиля, кг;

r_к – радиус качения колеса, м;

M_emax – максимальный крутящий момент, Н^.м;

U₀ – передаточное число главной передачи;

η_Т – КПД трансмиссии;

ψ _max – максимальное сопротивление дороги;

Принимаем ψ_max = 0,35;

б) по условию реализации окружной силы на колесах автомобиля, т.е. по сцеплению шин с дорогой – отсутствию буксирования ведущих колес при преодолении максимального подъема:

, (25)

где φ = 0,7…0,85 – коэффициент сцепления шин с дорогой; принимаем φ = 0,85;

G_φ = m_φg – сцепной вес – вес, приходящийся на ведущие колеса, Н;

m_φ – масса на ведущие колеса, кг;

К_Rφ – коэффициент перераспределения нагрузки на ведущие колеса при преодолении максимального подъема – приведен в таблице 10.

Таблица 9 – Значения К_Rφ при преодолении максимального подъема

Тип автомобиля	КR1	KR2
Легковой	0,75…0,95	1,08…1,14
Грузовой	0,85…0,9	1,05…1,1
Автобусы	0,87…0,92	1,08…1,13
Повышенной проходимости	0,4…0,6	1,18…1,22

в) по обеспечению минимальной устойчивой скорости движения автомобиля V_amin:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 2-37 01 02 22 ПЗ  

, (26)

где n_emin – минимальная частота вращения коленвала, об/мин;

V_amin = 3…7 км/ч – минимально устойчивая скорость движения.

После расчета U_1ψ, U_1φ и U_1v по формулам (21) – (23) принимаем передаточное число первой ступени U₁ по условиям:

U_1ψ ≤ U₁ ≤ U_1φ и U₁ ≥ U_1v (27)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 2-37 01 02 22 ПЗ  

2,07≤ U₁ ≤3,06 и U₁ ≥2,9

Принимаем U₁=3,0

Так как принятое U₁ ≠ U_1v, то определяем V_amin при принятом передаточном числе первой ступени по формуле:

, км/ч (28)

Полученное значение V_amin находится в пределах 3…7 км/ч.

2.3.3 Проверка U₁ по работе буксования сцепления

Проверим принятое значение передаточного числа первой ступени U₁ КП по работе буксования сцепления А _б при трогании автомобиля с места:

, кДж (29)

где I_а – момент инерции автомобиля, приведенный к ведомому диску сцепления, кг^.м²:

(30)

ω₀ – расчетная угловая скорость:

рад/с; (31)

рад/с

M_ψ – момент сопротивления дороги, приведенный к ведомому диску сцепления:

, Н·м (32)

где ψ = 0,016…0,120 – коэффициент сопротивления дороги.

Принимаем ψ = 0,016.

Н·м

Полученное значение А_б не должно превышать: для легковых – 30 кДж, но принимаем 32,679 кДж, так как данное значение будет обеспечиваться применением двухдискового сцепления.

Определим диапазон передаточных чисел КП:

(33)

где U_КПн = U₁ – передаточное число КП на низшей передаче;

U_КПв – передаточное число КП на высшей передаче.

Полученное значение Д не находится в диапазоне, приведенном в таблице 10.Незначительное отклонение будет компенсироваться большим крутящим моментом ДВС проектируемого автомобиля.

Таблица 10 – Диапазон передаточных чисел Д КП

Количество ступеней в КП				5…22
Д	2,2…2,7	3,0…4,9	3,5…5,0	5…25

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 2-37 01 02 22 ПЗ  

2.3.4 Передаточные числа промежуточных ступеней КПП

В пункте 1.3.3 принята кинематическая схема трансмиссии, на основании которой при переднем приводе принимаем для проектируемого автомобиля 2-х вальную КП. При 2-х вальной КП возможности получения прямой передачи нет – U_кп ≠ 1 – из-за повышенного износа зубьев КП при передаточном числе равном 1.

Передаточные числа промежуточных ступеней КП выбирают из условия получения максимальной интенсивности разгона (по гармоническому закону) и возможности длительного движения при повышенном сопротивлении дороги при одновременном обеспечении хорошей экономичности автомобиля (по геометрическому закону).

Выбор передаточных чисел промежуточных ступеней КП по геометрическому закону осуществляется по следующей зависимости:

, (34)

где - передаточное число i-той ступени (промежуточной) по геометрическому закону;

n – номер высшей передачи;

U₁ – передаточное число первой ступени;

U_n – передаточное число высшей передачи.

Передаточные числа промежуточных ступеней КП (для 2-х и 3-х вальных) по гармоническому закону определяются по зависимости:

, (35)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 2-37 01 02 22 ПЗ  

Для дальнейших расчётов передаточные числа промежуточных ступеней КП определим как среднее:

, (36)

где – передаточное число по геометрическому закону;

– передаточное число по гармоническому закону.

Рассчитанные значения передаточных чисел заносим в таблицу 11.

Таблица 11 – Передаточные числа трансмиссии

Передаточное число	Значение
Коробки передач: U1 U2 U3 U4 U5 U6	3,0 2,135 1,62 1,27 1,01 0,82
Главной передачи: U0	4,69

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 2-37 01 02 22 ПЗ  

2.4 Тяговая характеристика автомобиля

Тяговой характеристикой автомобиля называют графическое изображение тяговой силы в координатах: сила тяги ведущих колес на различных передачах F_Т – скорость V_а. Уравнение тягового баланса получено из условия – сумма всех сил сопротивления движению автомобиля в любой момент времени равна окружной силе тяги F_Т на ведущих колесах (движущей). Полная окружная сила тяги F_Т получается при работе двигателя по внешней скоростной характеристике, т.е. при полной (максимальной) подаче топлива (дроссельная заслонка полностью открыта или рейка топливного насоса высокого давления вдвинута до упора):

Н (37)

где М_е – эффективный крутящий момент двигателя по ВСХ, Нм;

U_кпi – передаточное число КП на i-той передаче;

U_o – передаточное число главной передачи;

η_т – КПД трансмиссии;

r_к – радиус качения колеса без скольжения, м.

Скорость автомобиля определяется по формуле:

(38)

где n_е – текущая частота вращения коленчатого вала, об/мин;

r_к – радиус качения колеса без скольжения.

Результаты расчётов по формулам (34) и (35) при характерных частотах вращения коленвала на всех передачах в КПП заносим в таблицу 14 и строим тяговую характеристику автомобиля, на которой проводим линии, соответствующие максимальной окружной силе (силе тяги) по сцеплению шин с дорогой для случая движения по сухому и по мокрому асфальту:

, (39)

где G_φ –сцепной вес автомобиля, Н;

G_φ =9,81·1187,2=11646,432 Н

φ = 0,55 – мокрый асфальт;

φ = 0,7…0,85 – сухой чистый асфальт.

;

;

Если кривые F_Т лежат выше линии F_Тφ, то это означает пробуксовку шин. Допускается пробуксовка шин на мокром асфальте на низших передачах и на сухом асфальте на первой передаче, т.к. подача топлива максимальна; в противном случае необходимо увеличивать сцепной вес G_φ автомобиля.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 2-37 01 02 22 ПЗ  

2.5 Динамическая характеристика автомобиля

Графическая зависимость динамического фактора D от скорости движения автомобиля V_а называется динамической характеристикой. Динамический фактор – это отношение свободной силы тяги к весу автомобиля G_а:

, (40)

где F_в – сила сопротивления воздуха, Н:

, (41)

где – коэффициент сопротивления воздуха;

– площадь лобового сопротивления;

;

– скорость автомобиля приведена в таблице 14;

Результаты расчётов по формуле (41), а затем и по формуле (40) заносим в таблицу 14 и строим график динамической характеристики, по которому определяем:

1) D_max – максимальный динамический фактор на низшей передаче и соответствующую ему скорость V_D = 0,5064;

2) V_кр – критическая скорость движения на высшей передаче – скорость, при превышении которой движение автомобиля на данной передаче будет устойчивым;

3) Динамический фактор при максимальной скорости D_V = 0,03.

На графике динамической характеристики проводим линии, соответствующие динамическому фактору при движении по мокрому и сухому асфальту.

(42)

где – сцепной вес автомобиля;

=11646,432 Н;

– мокрый асфальт;

– сухой чистый асфальт;

=9,81·1885=18491,85 Н;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 2-37 01 02 22 ПЗ  

Используя график динамической характеристики, определим максимальный преодолеваемый автомобилем подъём :

если , то (43)

,

Максимальный преодолеваемый подъем по сцеплению шин с дорогой:

I _φ =tgα = , (44)

где φ=0,8;

r_к ─ радиус качения колеса, r_к =0,315 м;

L ─ база автомобиля, L=2,785 м;

h_g ─ высота центра тяжести автомобиля, из условия h_g≥ 1,4 · r_к, принимаем

h_g= 0,441 м;

f_o- коэффициент сопротивления качению колеса, = 0,01;

b – расстояние от центра тяжести до задней оси, b =1782,4

i_φ =tgα =

i_φ =arctg 2,007 = 63,51%

Рассчитав i_двс и i_φопределяем максимальный преодолеваемый подъем:

т.кi_двс<i_φ,то i_мax=i_двс=0,462=46,2%

Определённый не должен быть меньше значения:

- для легковых автомобилей:

= 35%

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 2-37 01 02 22 ПЗ  

Используя тяговую и динамические характеристики, определим для одиночных автомобилей массу возможного буксируемого прицепа m_n:

mn= (45)

где FT_max- максимальное значение тяговой силы на низшей передаче, Н

g – ускорение свободного падения, g = 9,81, м/с²

f_v- коэффициент сопротивления качению колеса

m_a– полная масса автомобиля

mn= =3095,4 кг

2.6 Ускорения и максимальная скорость автомобиля

2.6.1 Расчет ускорений автомобиля

Уравнение тягового баланса можно представить в безразмерном виде:

(46)

где Ψ – коэффициент сопротивления дороги;

δ – коэффициент учета вращающихся масс автомобиля;

g = 9,81, м/с² – ускорение свободного падения.

Тогда ускорение а_х автомобиля определим по зависимости:

(47)

δ_i = 1 + σ₁ + σ₂ ·U²_Кпi (48)

где ;

;

U – передаточное число;

– номер передачи;

– динамический фактор, значения приведены в таблице 14;

, (49)

где – коэффициент сопротивления качению колеса;

(50)

где – коэффициент сопротивления качению колеса на малой скорости;

;

– скорость автомобиля приведена в таблице 14;

– величина уклона, а так как разгон осуществляется на горизонтальной дороге без уклона, то , т.е. в данном случае .

Тогда силу сопротивления дороги движению автомобиля определим по формуле:

. (51)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 2-37 01 02 22 ПЗ  

Результаты расчётов по формулам (50), (46), а затем и по формулам (51) и (47) заносим в таблицу 14 и строим график ускорений автомобиля на всех передачах в зависимости от скорости движения автомобиля.

Дата добавления: 2015-08-10