2. Определение значения передаточного отношения в главной передаче

Определение передаточного числа главной передачи (ГП) автомобиля производится из условий обеспечения максимальной заданной скорости движения автомобиля на высшей передаче.

Рекомендуется следующая последовательность определения передаточного числа главной передачи.

2.1. Предварительно выбирается передаточное число коробки передач на высшей передаче ( i_кв ). В большинстве случаев высшей является прямая передача (т.е. i_кв = 1,0). У грузовых автомобилей (особенно дизельных) иногда высшая передача может иметь передаточное число меньше единицы (ускоряющая передача). Передаточное число ускоряющей передачи у грузовых автомобилей выбирается в пределах i_кв = 0,7 ... 0,85. У некоторых легковых автомобилей, снабженных двухвальными КП, передаточное число высшей передачи может быть как меньше единицы (0,8 ... 0,98 ), так и больше единицы (1,03 ... 1,05).

2.2. Производится расчет передаточного числа главной передачи по формуле:

n_vr_k

i_о ^{= 0,377------------------} , (2.1)

i_кв i_двV_mаx

где i_о - передаточное число главной передачи;

n_{v -} максимальное число оборотов двигателя, об/мин;

r_k - радиус качения колес автомобиля, м.

i_кв - передаточное число высшей ступени основной коробки передач;

i_дв - передаточное число высшей ступени дополнительной коробки передач (ДК);

V_mаx - максимальная скорость автомобиля, км/час.

Максимальное число оборотов двигателя n_v и значение радиуса качения колеса r_k определяется на основании данных [ 4 ] по выбранному прототипу. При этом для r_k руководствуются приблизительным равенством r_k = r_ст, где r_ст - статический радиус колеса, представленный в характеристиках шин для отечественной техники [ 4 ]. Значение максимальной скорости V_mаx задается в задании на курсовой проект по вариантам.

Для автомобилей с одним ведущим мостом дополнительная коробка не ставится и i_dв принимается равным i_dв = 1,0 . В случае необходимости установки дополнительной коробки значение i_dв можно выбрать по прототипу (в таких случаях i_dв = 1,0 ... 1,5 ).

Для создания достаточно большого дорожного просвета и простой конструкции главной передачи не рекомендуется превышать следующие значения передаточных чисел ГП :

- у легковых автомобилей i_{0 ~} 3,5 - 5

- у грузовых автомобилей при грузоподъемности до 5 т i_{0 ~} 5 - 7 ;

- у грузовых автомобилей при грузоподъемности более 5т i_0~ 6,5 - 10.

В случае получения значений передаточного числа главной передачи отличных от рекомендуемых следует сделать перерасчет изменяя значения i_dв или i_кв.

3. Определение передаточных чисел основной коробки передач

3.1. Расчет передаточного числа первой ступени.

Передаточное число первой ступени коробки передач ( i_к1 ) определяется из условий преодоления заданного коэффициента сопротивления дороги (ψ_max) и обеспеченности сцепления ведущих колес с асфальтобетонной дорогой в хорошем состоянии (φ_x =0,7…0,8). Указанные условия соответствуют следующему диапазону передаточных отношений первой ступени КП:

G_a ψ_max r_k G_a φ_xr_k λ_φ

i_к1 = i_к1^i_к1^= ^{_________________ . . . ___________________} (3.1)

M_emax i_o i_dв η_тр M_emax i_o i_dв η_тр

где G_a - полный вес автомобиля, н;

λ_φ - коэффициент сцепной массы автомобиля;

M_emax - максимальный крутящий момент двигателя, н*м;

η_тр - коэффициент полезного действия трансмиссии.

Под коэффициентом сцепной массы автомобиля понимается отношение веса автомобиля, приходящегося на ведущие колеса к полному весу машины, т.е.

G₂

λ_φ = ^______ , (3.2)

G_a

где G₂ - вес, приходящийся на ведущие колеса машины, н.

Вес, приходящийся на ведущие колеса машины G₂ и ее полный вес G_a определяется на основании данных [ 4 ], по базовой модели. При этом к расчету принимаются данные соответствующие полному весу машины. В случае если рассчитываемый образец специальной автомобильной техники имеет большую массу, чем базовая модель (что может быть установлено на основании справочных данных из [1, 2, 3 ] ), то вес, приходящийся на ведущие колеса может быть определен на основании соотношения G₂ и G_a для базовой машины.

При этом, в процессе расчетов должно быть обязательно соблюдено неравенство:

φ_x

^______ λ_φ > 1 (3.3)

ψ_max

Значения коэффициента полезного действия трансмиссии η_тр ориентировочно устанавливаются из диапазона η_тр = 0,75 - 0,85. При этом меньшие значения принимаются для трехосной полноприводной специальной автомобильной техники, большие - для двухосных неполноприводных машин.

Таким образом, передаточное число первой ступени коробки передач может быть принято любым из расчетного диапазона, определяемого формулой (3.1). При этом обязательно соблюдение неравенства (3.3, свидетельствующего о соблюдении обеспеченности сцепления ведущих колес с дорогой. Несоблюдение неравенства (3.3 для автомобилей типа 4 х 2 и 6 х^ 4 означает необходимость соответствующего увеличения коэффициента сцепной массы за счет приближения центра тяжести к ведущим колесам и увеличения их загрузки, либо изменения предъявляемых к автомобилю требований (снижение _max , увеличение _x) или перехода к модели полноприводного автомобиля типа 4 х 4 и 6 х^ 6. В случае, если возникает необходимость значительного изменения положения центра тяжести автомобиля с целью увеличения загрузки ведущих колес, весь расчет, связанный с конструктивными параметрами автомобиля, и определяющий его весовые характеристики производится заново.

В формуле (3.1) передаточное число i_dв высшей ступени дополнительной коробки передач обычно берется равным единице, т.е. i_dв = 1 . У двухосных автомобилей с одним ведущим мостом дополнительная коробка обычно отсутствует (i_dв принимается равным единице).

3.2. Выбор числа передач.

Количество передач определяется диапазоном передаточных чисел (ДКП), т.е. отношением передаточного числа первой ступени к передаточному числу высшей ступени, обеспечивающим необходимое соотношение удельных сил на низшей и высшей передачах:

i_к1

Д_кп= ^______ , (3.4)

i_кв

При диапазоне передаточных чисел до семи (Д_кп < 7) выбирается четырехступенчатая коробка передач. При диапазоне передаточных чисел, находящихся в интервале 6,8 < Д_кп < 8,5 применяется пятиступенчатая коробка передач. Для диапазона 8,5 < Д_кп < 10 - шестиступенчатая. В случае Д_кп > 10 принимается решение об установки дополнительной коробки. При этом ориентировочное значение i_дн определяется следующим образом:

i_дн = 2 i_дв (3.5)

После этого определяется уточненное значение передаточного числа первой передачи основной коробки передач по формуле:

i_к1^* = i_к1 / 2 (3.6)

Подставляя полученное значение i_к1^* в формулу для определения диапазона передаточных чисел ( 3.4.) определяем уточненное значение Д_кп, на основании которого принимается решение о количестве ступеней в основной коробке передач.

3.3. Выбор передаточных чисел промежуточных передач.

Передаточные числа промежуточных передач (между первой и высшей) передачей подбирают из условия наиболее интенсивного разгона (по закону геометрической прогрессии).

Расчет передаточных чисел ведется по формуле:

_{n - 1}

i_k =V (i_к1)^n-k (i_кв)^{k - 1} , (3.7)

где k - порядковый номер рассчитываемой передачи;

n - общее число передач, не считая ускоряющую передачу и передачу заднего хода.

Передаточное число заднего хода определяется во время компановки и в тяговом расчете определению не подлежит. В настоящее время для коробок передач практически всех автомобилей иногда применяют ускоряющую передачу, которая выбирается из условия обеспечения хорошей топливной экономичности машины при работе на загородных дорогах с асфальтобетонным покрытием и малыми подъемами. При этом передаточное число ускоряющей передачи обычно принимается равным 0,7 . . . 0,9. Это передаточное число не входит в геометрический ряд и высшей передачей в этом случае условно считают следующую за ускоряющей, которая выполняется прямой (i_кв = 1).

Выбранные теоретическим путем передаточные числа впоследствии слегка корректируются при проектировании коробки передач (при определении межосевого расстояния между валами коробки и при выборе чисел зубъев шестерен).