2. Кинематический расчет

Номинальная мощность двигателя автомобиля ВАЗ-2106 равна 55,5 кВт, а максимальная частота вращения коленчатого вала – 5600 об/мин. При расчете, мощность двигателя увеличена на 14%, а максимальная частота вращения коленчатого вала – на 5%.

Передаточное число трансмиссии на j-ой передаче определяется выражением

i_j=i_КПj·i_ГПj, (1.1)

где i_КПj - передаточное число коробки передач на j-ой передаче;

i_ГПj - передаточное число главной передачи;

Передаточное число трансмиссии на 1-ой передаче

i_КП1=3,24 ; i_ГПj=4,1;

i₁=3,24·4,1=13,284.

на 2-ой передаче

i_КП2=1,98;

i₂=1,98·4,1=8,118.

на 3-ей передаче

i_КП3=1,29,

i₃=1,29·4,1=5,289.

на 4-ой передаче

i_КП4=1,

i₄=1·4,1=4,1.

на передаче ЗХ

i_КПЗХ=3,34,

i_ЗХ=3,34·4,1=13,694.

Угловая скорость коленчатого вала двигателя , рад/с

ω_дв= π·n/30, (1.2)

где n – частота вращения вала автомобиля, соответствующая номинальной мощности и равна 5600+5%=5880 об/мин

ω_дв=3,14·5880/30=615,44рад/с.

Угловая скорость вращения ведущих колес на j-ой передаче, рад/с

ω_kj= ω_дв/ i_j (1.3)

ω_k1=615,44/13,284=46,329 рад/с,

ω_k2=615,44/8,118=75,811рад/с,

ω_k3=615,44/5,289=116,538 рад/с,

ω_k4=615,44/4,1=150,107 рад/с,

ω_kЗХ=615,44/13,694=44,924 рад/с.

Скорость движения машины на j-ой передаче, м/с

V_j= ω_kj·r_k , (1.4)

где r_k – радиус качения ведущего колеса, м

r_k=d/2+K_ш·в, (1.5)

где d – диаметр обода колеса (посадочный диаметр шины), который равен 13 дюймов;

в – ширина профиля шины, которая равна 0,175 м;

K_ш – коэффициент деформации шины, зависящий от давления воздуха в шине и нагрузки на шину, K_ш=0,87.

r_k=(13·0,0254)/2+0,87·0,175=0,317 м.

Скорость движения машины

V₁= ω_k1·r_k , V₁= 46,329·0,317=14,686м/с,

V₂= ω_k2·r_k , V₂= 75,811·0,317=24,032м/с,

V₃= ω_k3·r_k , V₃= 116,538·0,317=36,942 м/с,

V₄= ω_k4·r_k , V₄=150,107·0,317=47,583 м/с,

V_ЗХ= ω_kЗХj·r_k , V_ЗХ=44,924·0,317=14,246м/с.

Крутящий момент на ведущих колесах на j-ой передаче

М _kj=М_дв·i_j·η_j , (1.6)

где М_дв - крутящий момент двигателя, кН·м;

η_j - КПД трансмиссии, учитывающий потери на трение в зубчатых передачах, подшипниках и др. на на j-ой передаче.

Крутящий момент двигателя, кН·м

М_дв=N_дв / ω_дв , (1.7)

где N_дв – номинальная мощность двигателя, кВт

N_дв=55,5+14%=63,27кВт,

М_дв=63,27/615,44=0,1028 кН·м.

КПД трансмиссии в общем случае

η_j = η_ц^m · η_k ⁿ , (1.8)

где η_ц - КПД цилиндрической пары шестерен;

η_k - КПД конической пары шестерен;

m и n – число цилиндрических и конических пар шестерен соответственно, передающих крутящий момент.

В расчетах принимают η_ц =0,98 и η_k =0,97.

КПД трансмиссии на 1, 2, 3, 4, ЗХ передачах равно

η_j =0,98⁴ ·0,97=0,894.

Крутящий момент на ведущих колесах равен:

М _k1=М_дв·i₁·η_j , М _k1=0,1028·13,284·0,894=1,228кН·м,

М _k2=М_дв·i₂·η_j , М _k2=0,1028·8,118·0,894= 0,746кН·м,

М _k3=М_дв·i₃·η_j , М _k3=0,1028·5,289·0,894=0,486 кН·м,

М _k4=М_дв·i₄·η_j , М _k4=0,1028·4,1·0,894= 0,376 кН·м,

М _kЗХ=М_дв·i_ЗХ·η_j , М _kЗХ=0,1028·13,694·0,894=1,258 кН·м.

Касательная сила тяги на ведущих колесах по двигателю на j-ой передаче, кН

P _kj= М _kj / r_k , (1.10)

P _k1= М _k1 / r_k, P _k1=1,228 /0,317=3,873 кН,

P _k2= М _k2 / r_k, P _k2=0,746/0,317=2,353кН,

P _k3= М _k3 / r_k, P _k3=0,486 /0,317=1,533 кН,

P _k4= М _k4 / r_k, P _k4=0,376/0,317= 1,186кН,

P _kЗХ= М _kЗХ / r_k, P _kЗХ=1,258/0,317= 3,968кН.

Касательная сила тяги на ведущих колесах по сцеплению, кН

P _kφ=φ·G, (1.11)

где G – суммарная вертикальная нагрузка на ведущие колеса автомобиля и равна G=m*g=655*9,8=6,4 кН

m=655 кг – масса на переднюю ось;

φ – коэффициент сцепления колес с опорной поверхностью.

Сумарная сила сопротивления кочению, кН

где – коэфициент сопротивления кочению колес по опорной поверхности.

Результаты кинематического расчета приведены в таблице 2.2.

Величины коэффициентов сопротивления движению и сцеплению являются справочными данными и определяются в зависимости от качества и состояния дорожного покрытия или грунта; приблизительные их значения приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – справочные данные

Характер дорожного покрытия или грунта	Колесная машина		Гусеничная машина
Грунтовая укатанная дорога: сухая после дождя	0,02…0,04 0,04…0,08	0,5…0,6 0,3…0,5	0,05…0,06 0,06…0,08	0,9…1,0 0,5…0,6
Целина, плотная залежь	0,05…0,06	0,7…0,9	0,06…0,08	1,0…1,1
Скошенный луг	0,06…0,08	0,6…0,8	0,06…0,07	0,8…1,1
Стерня колосовых	0,08…0,10	0,6…0,7	0,07…0,09	0,7…0,9
Поле, подготовленное под посев	0,14…0,18	0,4…0,6	0,09…0,12	0,6…0,7
Укатанная снежная дорога	0,03…0,04	0,3…0,4	0,06…0,08	0,5…0,8
Асфальтобетонное полотно	0,02…0,04	0,7…0,8	0,03…0,04	0,65

Касательная сила тяги на ведущих колесах по сцеплению:

Грунтовая укатанная дорога: сухая

после дождя

Целина, плотная залежь

Скошенный луг3

Стерня колосовых

Поле, подготовленное под посев

Укатанная снежная дорога

Асфальтобетонное полотно

Суммарная сила сопротивления качению:

Грунтовая укатанная дорога: сухая

после дождя

Целина, плотная залежь

Скошенный луг

Стерня колосовых

Поле, подготовленное под посев

Укатанная снежная дорога

Асфальтобетонное полотно

Результаты расчета представлены в таблице 2.2

Номер j-ой передачи	1	2	3	4	зх
ікпj	3,24	1,98	1,29	1	3,34
ij	13,284	8,118	5,289	4,1	13,694
wkj , рад/с	46,329	75,811	116,538	150,107	44,924
Vj , м/с	14,686	24,032	36,942	47,583	14,246
Vj , км/ч	52,869	86,515	132,99	171,298	51,2
Mkj , кНм	1,228	0,746	0,486	0,376	1,258
Pkj , кН	3,873	2,353	1,533	1,186	3,968

Таблица 2.2 – Результаты расчета