Автомобильное колесо. Радиус.
Колеса современных автомобилей снабжаются пневматическими шинами, обеспечивающими колесам большую эластичность во всех направлениях: радиальном, тангенциальном и боковом. Поэтому радиус автомобильного колеса не является величиной постоянной, а изменяется под влиянием действующих на него сил. Различают следующие радиусы колеса автомобиля: статический, динамический и радиус качения.
Статическим радиусом колеса rc называется расстояние от оси неподвижного колеса до опорной поверхности. Колесо при этом нагружено лишь вертикальной нагрузкой. Величина статического радиуса зависит от вертикальной нагрузки и давления воздуха в шине.
Динамическим радиусом колеса rд называется расстояние от оси колеса до опорной поверхности, по которой оно катится. Колесо при этом испытывает вертикальную нагрузку и подвергается воздействию окружной и боковой сил. Поэтому величина динамического радиуса зависит не только от вертикальной нагрузки и давления воздуха в шине, но также от скорости вращения колеса и передаваемого момента.
Радиусом качения колеса rк называется радиус условного недеформирующегося колеса, которое имеет с действительным одинаковую угловую и линейную скорости. Радиус качения колеса определяется измерением пути Sk, пройденного колесом за определенное число его оборотов nk:
При отсутствии проскальзывания rк =rд.
Так как радиус качения в процессе движения автомобиля не является величиной постоянной, то при расчетах для определения rк пользуются приближенной формулой
гдеd – посадочный диаметр обода колеса в дюймах; В' – ширина профиля шины в мм.
2. Силы, действующие на автомобиль.
Силы, действующие на автомобиль, делятся на две группы: первая - сопротивление движению, вторая - заставляет его двигаться. 1. Сила тяжести - возникает под воздействием силы притяжения Земли и направлена вертикально вниз, распределяясь по всем осям и колесам автомобиля. 2. Силы реакции дорожного полотна - возникает из-за сил, действующих со стороны транспортного средства в местах соприкосновения колес с дорогой. Чем больше сила тяжести, действующая со стороны колеса автомобиля на дорожное полотно, тем больше сила ответной реакции со стороны дороги. 3. Сила тяги всегда направлена в сторону движения автомобиля. Она возникает при передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, где они в свою очередь стараются переместить слои дорожного полотна назад. 4. Центробежная сила возникает в момент прохождения поворотов или смещения транспортного средства влево или вправо относительно проезжей части. В эти моменты автомобиль стремиться сохранить первоначально заданное направление движения. Направление ее действия - от центра тяжести в противоположную сторону поворота 5. Сила сцепления шины с дорожным полотном возникает в процессе движения и зависит от многих факторов: от качества покрытия дорожного полотна, от состояния дорожного полотна (сухое, влажное, заснеженное, обледенелое), от технического состояния колес , от массы авто, от скорости движения. 6. Сила сопротивления воздуха направлена в сторону, противоположную движению транспортного средства. Она возникает в процессе движения за счет давления на воздух поверхностями автомобиля, поэтому многое зависит от аэродинамической конструкции формы кузова автомобиля. Эта сила возрастает с увеличением скорости движения. 7.Сила сопротивления качению возникает в процессе движения при трении шин автомобиля о поверхность дороги, вследствие чего возникают трения в передаточном механизме (в подшипниках колес). Эта сила прямо пропорциональна массе транспортного средства и коэффициенту сопротивления качению. Сила сопротивления качению направлена в сторону, противоположную движению.
3.
Угол бокового увода колеса.
Ш
ина,
не подверженная боковой силе, будет
катится по прямой линии в плоскости
колеса. В момент поворота колеса
появляется сила, перпендикулярная шине,
которая вызывает отклонение, ограничивая
устойчивость колеса. Шины не абсолютно
твердые, они немного деформируются под
этой нагрузкой и это задает колесам
несколько другое направление.
Боковой прогиб (деформация) под силой воздействия (F) означает, что место контакта колеса с трассой (на левом рис. т. A) больше не в одной плоскостью с колесом. А это в свою очередь означает, что с целью повернуть по какому-то определенному радиусу, колеса должны быть повернуты немного больше, чем рассчитывалось. Разница между направлениями шины и колеса известна как угол бокового увода колеса (см. правый рис.). Линия AB - это линия вдоль которой движется шина, F - сила, вызывающая боковой прогиб, а угол a - это тот самый угол бокового увода. угол бокового увода зависит от следующего: 1. Боковая сила. Чем меньше сила, тем меньше угол бокового увода и наоборот; 2. Давление в шинах. Чем меньше давление, тем более шины будут гибкими. В F1 шины заполняются азотом с атмосферным давлением в 1.3-1.4; 3. Масса машины. Шины разрабатываются под определенную массу. Любые изменения повлекут увеличение угла бокового увода; 4. Развал колес.
Определение передаточных чисел коробки передач по схеме
От количества передач и их передаточных чисел зависит способность автомобиля к преодолению подъемов, быстрому разгону и движению с высокой скоростью в заданных дорожных условиях.
В грузовых автомобилях применяют четырех- и пятиступенчатые коробки передач, причем во втором случае последняя передача обычно имеет передаточное число меньше 1, т.е. является ускоряющей.
Определение передаточных чисел коробки передач начинают с расчета передаточного числа первой передачи.
или :
,где
=максимальный
коэффициент сопротивления дороги
Обычно передаточное число заднего хода iк3 = (1,2…1,3)iк1. Передаточное число ускоряющей передачи выбирается из условий обеспечения топливной экономичности нагруженного автомобиля при движении по хорошим дорогам с малыми подъемами в пределах 0,7…0,85.
Передаточное число дополнительной коробки принимается равнымiд автомобиля, выбранного в качестве аналога проектируемого автомобиля.
Схема главной передачи (одинарной и двойной)
Главная передача — зубчатый или цепной механизм трансмиссии автомобилей и других самоходных машин, служащий для передачи крутящего момента к ведущим колёсам.
а,б
– одинарная, в-двойная
Главные передачи, осуществляемые с помощью шестерен, подразделяются по числу пар шестерен, находящихся в зацеплении, на два вида: одинарную и двойную передачи. Одинарная передача имеет две конические, а двойная — две конические и две цилиндрические шестерни. Легковые автомобили имеют одинарную передачу, а грузовые — одинарную или двойную.
Одинарная делится на: червячную (с верхним червяком, с нижним червяком), цилиндрическую (прямозубую, косозубую, шевронную), коническую (прямозубую, со спиральным зубом, оси зубчатых колес пересекаются), гипоидную (с верхним смещением, с нижним смещением, оси зубчатых колес перекрещиваются); Двойная делится на: центральную (одноступенчатая, двухступенчатая), разнесенная (с колесным редуктором, с бортовым редуктором). По типу главные двойные передачи делятся на следующие зубчатые зацепления:
коническо-цилиндрические;
цилиндрическо-конические;
коническо-планетарные.
Главная передача называется проходной, если имеет проходной вал, посредством которого она связана с другой главной передачей или непроходной, если возможность вывода крутящего момента не предусмотрена.
Определение передаточного числа главной передачи
Передаточное число главной передачи определяется из-за необходимости обеспечения максимальной скорости движения. Для его определения воспользуемся формулой определения максимальной скорости движения:
,
где
*iв.с. – передаточное число высшей ступени;
*iд.в.с – передаточное число делителя высшей ступени;
Отсюда, передаточное число главной передачи:
Передаточное число в целом
Передаточное число в целом – по сути, является отношением ведущего тела вращения к ведомому. В трансмиссии, это является ключевым значением, в определении возможностей каждой передачи.Чем больше количество передач, тем лучше приспосабливаемость автомобиля к дорожным условиям. Однако в основной коробке передач обычно конструируют от 4 до 6 ступеней передач. При большом их количестве усложняется управление коробкой, а также её конструкция.