4.2 Развесовка и выбор шин проектируемого автомобиля

В данном пункте осуществляется распределение массы автомобиля (развесовка) по мостам (если оно не определено в техническом задании на проектирование) и производится выбор шин для проектируемого АТС.

Для легковых автомобилей распределение массы зависит от компоновочной схемы, принятой в пункте 1.3.1.3, и определяется по следующим рекомендациям:

- переднее расположение ДВС и задний ведущий мост – масса, приходящаяся на заднюю ось m₂, составляет 42…47% полной массы m_a:

m₂ = 0,45 · m_а;

m₂ = 1,81·0,45 = 0,81 т;

m₁ = 1,81 – 0,812 = 1т;

После распределения массы (веса) автомобиля по мостам, используя стандарты, в которых приводится номенклатура шин, осуществляем выбор шин по нагрузке, приходящейся на колесо, и индексу максимальной скорости: для легковых автомобилей по ГОСТ 20993.

Выбираем шины: 275/80R22,5.

После выбора шин для проектируемого автомобиля определяем основной расчетный радиус колес r_k – радиус качения колеса без скольжения:

(17)

где D_H – наружный диаметр шины;

D_H = 632 м;

r_СТ – статический радиус шины;

r_СТ = 291 м.

Для одиночного автомобиля, зная базу L и массу, приходящуюся на переднюю ось – m₁ и заднюю ось – m₂, определим положение центра тяжести автомобиля в продольном направлении, как изображено на рисунке 1.

Определим положение центра тяжести АТС в продольном сечении:

Положение центра тяжести автомобиля в продольном направлении показано на рисунке 4.2

Рисунок 4. 2 - Положение центра тяжести автомобиля в продольном направлении

где a – расстояние от центра тяжести до передней оси;

b - расстояние от центра тяжести до задней тележки;

L – база автомобиля;

m₁, m₂ – соответственно масса приходящаяся на переднюю ось и заднюю ось.

m₁+ m₂ = m_a (18)

a + b = L (19)

;

.

4.2.3 Выбор передаточных чисел трансмиссии

В данном пункте определяется передаточное число главной передачи U_o, ряд передаточных чисел коробки переменных передач (КПП), диапазон передаточных чисел КПП-Д, а передаточное число первой ступени U₁ проверяется по работе буксования сцепления.

Передаточное число главной передачи

Передаточное число главной передачи U_о выбираем из условия обеспечения максимальной скорости V_аmax автомобиля, заданной в техническом задании на проектирование, по следующей зависимости:

(20)

где U_В - передаточное число высшей ступени КПП, U = 0,82;

n_emax – максимальная частота вращения коленчатого вала;

r_k – радиус качения колеса без скольжения;

r_k= 0,3035 м.

;

Полученное значение U₀ должно находится в интервале, приведенном в таблице 4. 8.

Таблица 4.8 - Передаточные числа U₀ главных передач

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

Выбор передаточного числа первой ступени КПП

Значение передаточного числа первой ступени U₁ КПП определяется по трём условиям и, если между полученными значениями выполняются определённые соотношения, то одно из них принимается в качестве расчётного:

1) по условию преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги ψ_max (преодолению максимального подъёма):

; (21)

где G_a =m_a∙g – вес автомобиля, Н;

G_a = 1810 ∙ 9,81 = 17756,1 Н;

ψ_max = 0,35 - максимальное сопротивление дороги;

η_Т=0,91 – КПД трансмиссии;

М_еmax – максимальный крутящий момент.

;

2) по условию реализации окружной силы на колёсах автомобиля (по сцеплению шин с дорогой – отсутствию буксования ведущих колёс при преодолении максимального подъёма):

; (22)

где φ – коэффициент сцепления шин с дорогой;

φ = 0,7;

G_φ = m_φ∙g – сцепной вес – вес приходящий на ведущие колёса, Н;

G_φ = 1000∙9,81 = 9810Н;

K_Rφ - коэффициент перераспределения нагрузки на ведущие колёса при преодолении максимального подъёма – приведен в таблице 4.9;

K_Rφ=1,1.

Тип АТС	КR1	KR2
Легковой	0,75…0,85	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

Таблица 4.9 - Значения К_Rφ при преодолении максимального подъема

;

3)по обеспечению минимальной устойчивости скорости движения автомобиля V_аmin:

(23)

где V_аmin – минимально устойчивая скорость движения;

V_аmin = 7 км/ч;

n_emin – минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала;

n_emin= 900 об/мин.

;

Если U_1ψ по формуле (20) будет больше, чем U_1φ рассчитанное по формуле (21), необходимо принять меры к увеличению сцепного веса автомобиля G_φ , т.к. при данном G_φ автомобиль не сумеет преодолеть заданный максимальный подъем, приводимый, как правило, в техническом задании.

После расчета U_1ψ, U_1φ и U_1v по формулам (20) – (22) принимаем передаточное число первой ступени U₁ по условиям:

U_1ψ <U₁< U_1φ и U₁>U_1V , (24)

2,67<4,05 <4,08 и 4,05>4,039;

Проверка передаточного числа первой передачи по работе буксования

Проверим принятое значение передаточного числа первой ступени U₁ КПП по работе буксования сцепления А_б при трогании автомобиля с места (определим выделяемую теплоту):

, кДж ; (25)

где М_еmax – максимальный крутящий момент;

М_еmax= 212,95Н·м;

I_a- момент инерции автомобиля, приведённый к ведомому диску сцепления, кг∙м² ;

, кг·м² ; (26)

кг∙м²;

ω₀ – расчётная угловая скорость:

рад/с, (27)

рад/с,

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

, Н·м, (28)

где ψ – коэффициент сопротивления дороги;

ψ = 0,12;

H∙м;

,

Полученное значение А_б не должно превышать для легковых автомобилей 30 кДж. Если данное условие не выполняется, то необходимо увеличить U₁, т.к. при данном U₁ будет происходить повышенный нагрев, обугливание и износ фрикционных накладок ведомого диска сцепления. Так как полученная величина работы буксования сцепления ω_б не превышает предельных значений, то в качестве передаточного числа первой ступени окончательно принимаем значение U₁.

Определим диапазон передаточных чисел КП:

, (29)

где U_{КПн =} U₁ – передаточное число КПП на низшей передаче;

U_КПв - передаточное число КП на высшей передаче;

;

Полученное значение Д находиться в диапазоне, приведенном в таблице 4.10.

Таблица 4.10 - Диапазон передаточных чисел Д – КПП

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

Передаточные числа промежуточных ступеней КПП

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

Передаточные числа промежуточных ступеней по геометрическому закону определяем по зависимости:

; (30)

где n – номер прямой передачи.

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

,

,

;

Передаточные числа промежуточных ступеней КП по гармоническому закону определяются по зависимости:

, (31)

,

,

;

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

, (32)

,

,

;

Рассчитанные значения передаточных чисел заносим в таблицу 4.11.

Таблица 4.11 - Передаточные числа трансмиссии

Передаточное число	Значение
Коробки передач: U1 U2 U3 U4 U5	4,05 2,35 1,7 1,2 0,82
Главной передачи: U	3,6