3 Расчет кпд и передаточных чисел трансмиссии

3.1 Кинематическая схема трансмиссии автомобиля

Кинематическая схема трансмиссии автомобиля АЗЛК-2141 показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Кинематическая схема трансмиссии автомобиля АЗЛК-2141

1-цилиндрические шестерни КП

2- главная передача

3-ШРУС

3.2 Расчет кпд и передаточных чисел

Коэффициент полезного действия (КПД) механической ступенчатой трансмиссии АТС определяется по формуле:

= (1 – К_хол/_э) , (3.1)

_{1, 2, 3,4,5}=(1-0,03/1)*0,98²*0.995¹=0.92

где К_хол – коэффициент холостых потерь в трансмиссии;

_э – коэффициент эксплуатационной загрузки;

_ц, _к, _кард – соответственно КПД цилиндрической, конической и карданной передачи;

к_ц – число работающих (передающих крутящий момент) пар шестерен с цилиндрическими зубчатыми колесами при включении рассматриваемой передачи;

к_к – количество конических пар шестерен;

к_ш – количество карданных шарниров.

Определяя количество элементов трансмиссии, необходимо учитывать степень их нагружения. Если элемент имеет 100% нагружение, то к_i = 1. Если поток мощности разветвляется, то на участках с 50% нагружением, например симметричный дифференциал, два элемента считают за один (к_i = 0.5) и т.п.

Передаточное число трансмиссии определяется по формуле:

U_тр = U_кпU_гпU_ркU_крU_доп, (3.2)

U_{тр 1} = 3,308×3,9= 12,9

U_{тр 2}=2,05×3,9=8

U_{тр 3} = 1,367×3,9= 5,3

U_{тр 4} = 0,946×3,9= 3,7

U_{тр 5} = 0,732×3,9= 2,8

где U_кп, U_гп, U_рк, U_кр, U_доп – соответственно передаточные числа коробки передач, главной передачи, раздаточной коробки, колесного редуктора и дополнительных устройств, позволяющих изменить общее передаточное число трансмиссии.

Расчетные данные занесены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Расчет КПД и передаточных чисел

Передачи	ц	кц	к	кк	кар	кш	тр	Uтр	Примечание
1 2 3 4 5	0.98 0.98 0.98 0.98 0.98	2 2 2 2 2	0,97 0,97 0,97 0,97 0,97	0 0 0 0 0	0,995 0,995 0,995 0,995 0,995	4 4 4 4 4	0,92 0,92 0,92 0,92 0,92	12,9 8 5,3 3,7 2,8	Кхол =0,03 =1

Вывод: согласно расчетам, КПД трансмиссии автомобиля АЗЛК-2141 на 1-й , 2-й, 3-й, 4-й, 5-й передачах равен 0,92. Передаточное число трансмиссии изменяется в пределах от 2,8 (на пятой передаче) до 12,9 (на первой передаче).

4 Расчет показателей тяговой характеристики

Расчет выполняется для установившегося движения по горизонтальной местности.

Линейная скорость движения автомобиля рассчитывается по формуле:

v = , (4.1)

при 1020 об/мин на 1-ой передаче

v =(3,14*1020*0,35)/30*12,9=2,9 м/с

где r_к – радиус колеса автомобиля, м.

Сила тяги на ведущих колесах рассчитывается по формуле:

Р_т = . (4.2)

При 1020 об/мин на 1-ой передаче

Р_т = (142,1*12,9*0,92)/0,35 =4818,9 Н

Сила сопротивления воздуха определяется по формуле:

Р_ = k_ F v², (4.3)

При 1020 об/мин на 1-ой передаче

Р_ = 0,2×1,9 ×2,9² = 3,2 Н

где F – площадь лобовой поверхности, ;

k_ – коэффициент сопротивления воздуха, Нс²/м⁴ (см. приложение Г).

Площадь лобовой поверхности транспортного средства определяется по формуле:

для легковых автомобилей F = 0,78В_аН_а; (4.4)

F = 0,78× 1,690×1,400 = 1,9 м²

для грузовых автомобилей F = ВН_а, (4.5)

где В_а – ширина транспортного средства, м;

Н_а – высота транспортного средства, м;

В – ширина колеи транспортного средства, м.

Сила сопротивления качению колес определяется по формуле:

P_f = f_vmg, (4.6)

При 1020 об/мин на 1-ой передаче

P_f = 0,03× 1455×9,81 = 429,9 Н

где f_v – коэффициент сопротивления качению в зависимости от скорости:

для радиальных шин f_v = f_т(1+(0,0216v)²); (4.7)

f_v = 0,03×(1+(0,0216×2,9)²) = 0,03

для шин с диагональным кордом f_v = f_т(1+v²/1500), (4.8)

где f_т – табличный коэффициент сопротивления качению (см. приложение Г).

Сила тяги по сцеплению (сила сцепления ведущих колес с дорогой) в продольном направлении рассчитывается по формуле:

P_ = _хm_ig, (4.9)

P_ = 0,7×600×9,81 = 4120,2 Н

где _х – коэффициент сцепления колес с опорной поверхностью в продольном направлении (см. приложение Г);

m_i – масса, приходящаяся на ведущую ось, кг.

m _i = m₁ =600 кг– для переднеприводных АТС;

m _i = m₂ – для АТС с задними ведущими колесами;

m _i = m_а – для полноприводных АТС;

Расчетные данные занесены в таблицу 4.1, по результатам которой построена тяговая характеристика (см. рисунок 4.1).

Таблица 4.1 – Расчет показателей тяговой характеристики

Передача	λд	v, м/с	Pт, H	Pw, H	Pf, H	Pw+Pf, H	fv
1	0,20	2,9	4818,9	3,2	429,9	433,1	0,030118
	0,30	4,34	5025,7	7,2	432	439,2	0,030264
	0,40	5,79	5151,2	12,7	434,9	447,6	0,030469
	0,50	7,24	5195,3	19,9	438,7	458,6	0,030734
	0,60	8,69	5151,2	28,7	443,3	472	0,031057
	0,70	10,14	5025,7	39,1	448,7	487,8	0,031439
	0,80	11,59	4818,9	51	455	506	0,03188
	0,90	13,03	4527,2	64,5	462,1	526,6	0,032376
	1,00	14,48	4154,2	79,7	470,1	549,8	0,032935
	1,10	15,93	3696,4	96,4	478,9	575,3	0,033552
	1,20	17,38	3157,2	114,8	488,6	603,4	0,034228
2	0,20	4,67	2986,3	8,3	432,6	440,9	0,030305
	0,30	7,01	3114,5	18,7	438	456,7	0,030688
	0,40	9,35	3192,2	33,2	445,7	478,9	0,031224
	0,50	11,68	3219,6	51,8	455,5	507,3	0,031909
	0,60	14,02	3192,2	74,7	467,5	542,2	0,032751
	0,70	16,36	3114,5	101,7	481,7	583,4	0,033746
	0,80	18,69	2986,3	132,7	498	630,7	0,034889
	0,90	21,03	2805,6	168,1	516,6	684,7	0,03619
	1,00	23,37	2574,4	207,5	537,3	744,8	0,037644
	1,10	25,71	2290,7	251,2	560,3	811,5	0,039252
	1,20	28,04	1956,5	298,8	585,3	884,1	0,041005
3	0,20	7,01	1991,3	18,7	438	456,7	0,030688
	0,30	10,51	2076,8	42	450,3	492,3	0,031546
	0,40	14,02	2128,7	74,7	467,5	542,2	0,032751
	0,50	17,52	2146,9	116,6	489,5	606,1	0,034296
	0,60	21,03	2128,7	168,1	516,6	684,7	0,03619
	0,70	24,53	2076,8	228,7	548,4	777,1	0,038422
	0,80	28,04	1991,3	298,8	585,3	884,1	0,041005
	0,90	31,54	1870,8	378	626,9	1004,9	0,043924
	1,00	35,04	1716,7	466,6	673,5	1140,1	0,047185
	1,10	38,55	1527,5	564,7	725,1	1289,8	0,050801
	1,20	42,05	1304,7	671,9	781,5	1453,4	0,054749

Продолжение таблицы 4.1

4	0,20	10,13	1378,1	39	448,7	487,7	0,031436
	0,30	15,19	1437,2	87,7	474,3	562	0,03323
	0,40	20,26	1473,1	156	510,2	666,2	0,035745
	0,50	25,32	1485,7	243,6	556,3	799,9	0,038973
	0,60	30,38	1473,1	350,7	612,6	963,3	0,042918
	0,70	35,45	1437,2	477,5	679,3	1156,8	0,04759
	0,80	40,51	1378,1	623,6	756,1	1379,7	0,05297
	0,90	45,58	1294,7	789,5	843,3	1632,8	0,059079
	1,00	50,64	1188	974,5	940,5	1915	0,065894
	1,10	55,7	1057,1	1178,9	1048	2226,9	0,073425
	1,20	60,77	902,9	1403,3	1166	2569,3	0,08169
5	0,20	13,09	1066,3	65,1	462,4	527,5	0,032398
	0,30	19,63	1112,1	146,4	505,2	651,6	0,035393
	0,40	26,18	1139,9	260,4	565,1	825,5	0,039593
	0,50	32,72	1149,6	406,8	642,1	1048,9	0,044985
	0,60	39,27	1139,9	586	736,3	1322,3	0,051585
	0,70	45,81	1112,1	797,5	847,5	1645	0,059373
	0,80	52,36	1066,3	1041,8	975,9	2017,7	0,068373
	0,90	58,9	1001,8	1318,3	1121,3	2439,6	0,078558
	1,00	65,44	919,2	1627,3	1283,8	2911,1	0,08994
	1,10	71,99	817,9	1969,4	1463,6	3433	0,102539
	1,20	78,53	698,6	2343,4	1660,3	4003,7	0,116318

Вывод: При движении данного автомобиля в заданных дорожных условиях (сухой асфальтобетон), максимальная скорость ограничена 40,51 (146 км/ч), дальнейший разгон невозможен, т.к. суммарная сила сопротивления движению (сила сопротивления качению и сила сопротивления воздуха превосходят по значению силу тяги на ведущих колесах. Согласно полученной диаграмме, движение автомобиля происходит с пробуксовкой .

2

1

P_

4

5

Р

Pw

Pf

Pw+ Pf

3

исунок 4.1 – Тяговая характеристика автомобиля для установившегося движения по ровной горизонтальной поверхности (i = tg = 0)