Определение передаточного числа главной передачи: 403 — Доступ запрещён – Определение передаточного числа главной передачи — Мегаобучалка

Содержание

Определение передаточного числа главной передачи — Мегаобучалка

Передаточное число главной передачи определяется из условия обеспечения движения АТС с максимальной скоростью при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя и высших передачах в коробке передач и раздаточной коробки по формуле:

, (3.11)

где – радиус качения колеса, м; – передаточное число высшей ступени коробки передач.

 

Передаточное число высшей ступени коробки передач для легковых АТС классической компоновки =0,95 (трехвальной коробки передач) [3].

 

3.2.2 Выбор числа ступеней и определение передаточных чисел коробки передач

Основной тенденцией в выполненных конструкциях является увеличение числа ступеней и диапазона коробки передач при возрастании массы АТС. Увеличение числа ступеней и диапазона позволяет более эффективно использовать мощность двигателя при работе автомобиля с различной степенью загрузки и в различных дорожных условиях, однако при этом увеличиваются масса и стоимость коробки передач, и усложняется управление автомобилем.

Передаточное число первой (низшей) ступени коробки передач, если не установлен диапазон, определяется из необходимости соблюдения трех условий:

1) возможности преодоления автомобилем заданного максимального дорожного сопротивления;

2) возможности реализации максимальной силы тяги по условиям сцепления колес с дорогой;

3) возможности движения с минимальной устойчивой скоростью.

Передаточное число первой ступени из условия обеспечения возможности движения по дороге с заданным максимальным коэффициентом общего дорожного сопротивления рассчитывают по формуле:

, (3.12)

где – максимальный коэффициент общего дорожного сопротивления.

 

Полученное передаточное число необходимо проверить по условиям отсутствия буксования. Буксования не будет, если выполняется условие:

, (* *)

где – передаточное число первой ступени коробки передач по условиям сцепления.

Передаточное число первой ступени коробки передач по условиям сцепления определяют по формуле:



, (3.13)

где – масса, приходящаяся на ведущие колеса, кг; – максимальный коэффициент сцепления; – коэффициент динамического изменения нормальных реакций на ведущих колесах.

Максимальный коэффициент сцепления = 0,7 0,8 [3].

Коэффициент динамического изменения нормальных реакций в тяговом режиме движения на передних ведущих колесах = 1,1 1,2 [2].

 

Условие (* *) выполняется.

Если условие (**) не выполняется, то следует проверить возможность увеличения нагрузки на ведущие колеса. При этом следует учитывать, что изменение распределения нагрузки может повлечь за собой необходимость применения шин другого размера. В том случае, если увеличение нагрузки, приходящейся на ведущие колеса, невозможно, принимают меньшее из рассчитанных передаточных чисел.

 

Передаточные числа промежуточных ступеней выбирают из условий обеспечения оптимальных показателей как тягово-скоростных, так и топливно-экономических свойств. Существуют различные методики выбора: одни предусматривают наилучшее использование разгонных свойств, другие – оптимальной топливной экономичности, третьи – наибольшей средней скорости в некоторых заданных условиях движения.

В большинстве случаев передаточные числа промежуточных ступеней коробки передач рассчитывают по геометрической прогрессии, что обеспечивает возможность работы двигателя при разгоне АТС в одинаковом режиме на всех передачах с наилучшим использованием мощности. При этом передаточные числа промежуточных ступеней определяют по формуле:

, (3.14)

где к – номер промежуточной ступени коробки передач; n – число ступеней в коробке передач.

Число ступеней коробки передач зависит от типа, удельной мощности и предполагаемых условий эксплуатации АТС. Как правило, в выполненных конструкциях для легковых АТС n = 4 [3].

Передаточное число ускоряющей передачи i = 0,6 0,8 [3]. Это передаточное число иногда не входит в геометрический ряд, и поэтому в формуле (3.15) высшей передачей следует считать прямую.

;

;

;

;

 

Окончательно передаточные числа коробки передач уточняют при выборе параметров зубчатого зацепления в процессе проектирования коробки передач

Главная передача — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 мая 2015; проверки требуют 9 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 мая 2015; проверки требуют 9 правок.

Гла́вная переда́ча — неотъемлемый элемент трансмиссии любых колёсных ТС с любым типом двигателя. Основной функцией главной передачи является увязка мощностных характеристик применяемого двигателя (крутящего момента и оборотов) с конструкцией ТС в контексте предполагаемой его эксплуатации (полной массы, максимальной скорости, дорожных условий). Дополнительной функцией может являться передача мощности к колёсам/гусеницам под углом в 90 градусов. Конструктивно всегда представляет собой механический редуктор (или группу редукторов), но в случае ТС небольшой массы может применяться цепная передача или ремённая передача. Главная оценочная характеристика — передаточное отношение.

Ординарная главная передача
Редуктор состоит из одной пары зацепления[1]
Цилиндрическая главная передача
Ординарная главная передача с цилиндрическими зубчатыми колёсами
Коническая главная передача
Ординарная главная передача с коническими зубчатыми колёсами[2]
Гипоидная главная передача
Ординарная главная передача с гипоидными зубчатыми колёсами[3]
Червячная главная передача
Ординарная главная передача с червячными зубчатыми колёсами[4]
КОНИЧЕСКАЯ главная передача ГИПОИДНАЯ главная передача ЧЕРВЯЧНАЯ главная передача
Двойная главная передача
Редуктор состоит из двух пар зацепления[5]
Центральная двойная главная передача
Двойная главная передача, у которой обе пары зубчатых колёс расположены в общем картере[6]
Разнесённая двойная главная передача
Двойная главная передача, у которой одна пара зубчатых колёс находится находится по центру ведущего моста, а также имеется пара идентичных редукторов, каждый из которых находится у своего ведущего колеса. [7]

Двойная главная передача грузовых автомобилей может состоять из одной пары зацепления в сборе с дифференциалом по центру моста и колёсных планетарных редукторов.

Дифференциал автомобиля всегда собран с ведомой шестернёй главной передачей в единый сборочный узел. По умолчанию сам дифференциал редукцию не осуществляет. При этом существуют дифференциалы, способные одновременно осуществлять редукцию и, таким образом, выполняющие роль главной передачи. Подобные дифференциалы могут применяться на самосвалах с целью уменьшения габаритов основного редуктора главной передачи.

В редких случаях автомобилей небольшой массы (например, карт), главная передача выполнена на основе цепной понижающей передачи. В исторической ретроспективе на начальном этапе автомобилестроения подобными главными передачами могли оснащаться любые автомобили, в том числе грузовые.

Ординарная гипоидная главная передача. Данная передача является наиболее распространённым типом главных передач на легковых и грузовых автомобиялх Центральная двойная (коническо-цилиндрическая) главная передача; общий вид. Ординарная коническая главная передача (2 и 6) в сборе с дифференциалом
Двойная разнесённая главная передача с планетарными редукторами в ступицах колёс на примере МАЗ-7310

Элементы трансмиссии, выполняющие роль главной передачи на прочих ТС[править | править код]

На мотоциклах и велосипедах[править | править код]

Канонический вид — цепная понижающая передача. Также могут применяться понижающие передачи зубчатым ремнём и карданные передачи с ординарной конической главной передачей по оси ведущего колеса.

На гусеничных машинах[править | править код]

В контексте гусеничных машин термин «главная передача» обычно не используется, так как конструкция их трансмиссий чрезвычайно разнопланова, не имеет какого-либо общего вида и может включать в себя множество различных зубчатых передач с функциями редуктора постоянно или на некоторых режимах движения. Элементом трансмиссии гусеничных машин, наиболее подходящим под определение главной передачи по её смыслу, является пара так называемых бортовых редукторов, гарантированно присутствующих в трансмиссиях любых гусеничных машин без исключения. Каждый такой редуктор приводит ведущее гусеничное колесо своего борта.

На локомотивах[править | править код]

Карданная передача и коническая главная передача от тягового электродвигателя в тележке трамвая

Формально в русскоязычном техническом лексиконе такой термин отсутствует, но фактически роль главной передачи локомотивов выполняет редуктор, передающий на колёсную пару мощность от тягового электродвигателя или вала привода оси.

  1. ↑ ГОСТ 18667-73, термин 44, с. 4.
  2. ↑ ГОСТ 18667-73, термин 45, с. 4.
  3. ↑ ГОСТ 18667-73, термин 46, с. 4.
  4. ↑ ГОСТ 18667-73, термин 47, с. 4.
  5. ↑ ГОСТ 18667-73, термин 48, с. 5.
  6. ↑ ГОСТ 18667-73, термин 49, с. 5.
  7. ↑ ГОСТ 18667-73, термин 50, с. 5.
  • Государственный стандарт. ГОСТ 18667-73. Автомобили. Основные агрегаты и механизмы. — официальное. — Москва: ИПК Издательство стандартов, 1973. — 14 с.

Передаточные числа КПП: что такое передаточное число

В автомобиле коробка переключения передач — агрегат, который позволяет изменять крутящий момент, развиваемый двигателем внутреннего сгорания, перед передачей такого момента на ведущие колеса транспортного средства. Как известно, большинство коробок передач являются ступенчатыми, а в основе КПП лежит зубчатая передача.

Если просто, ступени фактически являются парами шестерен, которые имеют разное передаточное число (передаточное отношение). В этой статье мы рассмотрим,  что такое передаточное число коробки передач, на что указывает и влияет данная характеристика.

Содержание статьи

Что такое передаточное число коробки передач

Передаточное число является основной характеристикой зубчатой передачи. Такая передача передает крутящий момент от двигателя (в случае с автомобилем на ведущие колеса). Также зубчатая передача позволяет как уменьшить, так и увеличить крутящий момент, поступающий от двигателя. Изменение становится возможным благодаря увеличению или уменьшению количества зубцов на шестернях.

Итак, передаточное число (АКПП, МКПП) представляет собой отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни в устройстве коробки передач, редуктора и т.д. Если просто, например, ведущая шестерня имеет 30 зубьев, а ведомая 60. В этом случае передаточное число такой зубчатой пары будет составлять 2, то есть 60:30.

  • Величина передаточного числа в коробке передач и редукторе напрямую оказывает влияние на динамику разгона, а также на показатель максимальной скорости. В ступенчатых КПП имеется несколько зубчатых пар с разными передаточными числами. Чем больше число, тем больше тяги обеспечивает данная передача. При этом мотор быстрее набирает обороты, машина активно разгоняется, однако максимальная скорость не высокая на данной передаче. Для увеличения скорости возникает необходимость в переключении на ступень выше.
Как правило, в автомобиле момент от двигателя, поступающий на КПП, увеличивается на пониженных передачах (1,2, 3). Также на внедорожниках момент может дополнительно изменяться при помощи раздаточной коробки (раздатки), которая отвечает за понижающую передачу.

На повышенных передачах (4, 5, 6) происходит уменьшение передаточного числа, что повышает максимальную скорость автомобиля. При этом разгон на таких передачах менее интенсивный, чем на пониженных.  

Еще добавим, что на динамику  разгона также влияет и передаточное число главной пары редуктора. Чем большим оказывается указанное число, тем лучше динамика автомобиля, причем на всех передачах. При этом максимальная скорость ниже. Например, возьмем модели ВАЗ. Если поставить на машину главную пару, которая имеет число 4.1 или 4.3 вместо 3.9, авто будет более динамичным, однако показатель максимальной скорости также будет уменьшен.

С учетом вышесказанного становится понятно, что на разных авто передаточные числа трансмиссии подбирают с учетом мощности двигателя, крутящего момента, который выдает агрегат, целевого назначения самого ТС и т.д.  Другими словами, улучшение динамических характеристик автомобиля  зависит от того, насколько удачно реализован  подбор передаточных чисел в коробке передач.

  • Также при создании КПП конструкторы пытаются достичь оптимального баланса между разгонной динамикой и экономичностью. Если же за счет изменения передаточного отношения необходимо добиться лучшей разгонной динамики автомобиля, экономичность однозначно пострадает.

Кстати, зачастую в 5-и ступенчатых КПП пятая «повышенная» передача не является передачей для достижения максимальной скорости, как многие ошибочно полагают. Стандартно такая передача позволяет получить максимальную экономию горючего, а также значительно снизить шум и нагрузки на силовой агрегат при езде с высокой скоростью или скоростью, близкой к максимальной для данного ТС.

Изменение передаточного отношения КПП: тюнинг коробки передач

Как известно, наилучшие динамические показатели достигаются в диапазоне оборотов максимального крутящего момента, а не мощности. Фактически, при нижнем и верхнем значении частоты вращения коленчатого вала крутящий момент двигателя меньше максимального.

Получается, чем больше обороты будут отличаться  от оборотов максимального крутящего момента, тем медленнее разгоняется автомобиль. В стандартных КПП передаточное отношение каждой ступени подобрано так, чтобы водителю было комфортно разгонять машину на низких передачах, после чего на повышенных можно поддерживать набранную скорость одновременно с экономией топлива.

Если же отбросить экономичность, тогда путем ряда доработок коробки можно улучшить динамику. Прежде всего, сужается диапазона частот, которые мотор развивает при езде на одной передаче. Фактически, передачи делаются более короткими, а также сближаются передаточные отношения передач, которые расположены рядом (сближенный ряд КПП).

На практике, мотор в этом случае быстро выходит на максимальные обороты на более низкой передаче, однако после переключения на ступень выше обороты не падают, например, 3500 об/мин. на 1800, а остаются на отметке около 2500. Фактически, после переключения «вверх» обороты все равно остаются в диапазоне максимального крутящего момента.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как устроена механическая коробка передач. Из этой статьи вы узнаете об особенностях и принципах работы МКПП, устройстве механической коробки, преимуществах агрегатов данного типа и т.д.

Для решения такой задачи можно использовать колеса с меньшим радиусом, а также требуется установить другую главную пару редуктора с измененным передаточным числом (например, 3.9 или 4.1 вместо 3.7). Начнем с использования «стоковых» деталей.

Как правило, если модель автомобиля выпускается с разными двигателями (например, моторы 1.2, 1.4 и 1.6 литра), тогда главную пару для КПП в паре с 1.6 литровым двигателем используют от той версии, мотор которой менее мощный (в данном случае  двигатель 1.2 или 1.4).  

В результате  после установки главной пары 3.9 или 4.1 передаточное число на 5-й передаче будет почти таким же, как и на 4-й при главной паре 3.7. Также дополнительно понизит общее передаточное число трансмиссии использование  шин меньшего радиуса. В результате  динамика автомобиля станет лучше, однако будет потеряна экономичность 5-й передачи.

На высоких скоростях двигатель будет на 5-й раскручиваться до максимальных оборотов, что может доставлять дискомфорт водителю и пассажирам. По этой причине ряд передаточных чисел КПП нужно подбирать с учетом конкретных задач и целей, учитывая мощность мотора, вес автомобиля, а также предпочтения водителя.

Если делать более серьезные доработки, тогда можно собрать коробку передач с измененным набором шестерен.  Естественно, это дорого, однако удается сблизить ряды на всех передачах, а не только 4 и 5.

Кстати, подбором передаточных чисел трансмиссии можно или улучшить разгонную динамику, или же повысить экономичность. При этом на практике во втором случае изменения в устройство КПП вносятся достаточно редко, так как штатно передаточное отношение зачастую подобрано достаточно удачно.

Также добавим, что стандартную 5-и ступенчатую коробку иногда переделывают в 6-и ступенчатую (особенно в паре с тюнингованным форсированным двигателем). Фактически, в КПП интегрируется комплект шестой передачи. Важно понимать, что  помимо высокой стоимости такой доработки снижается общая надежность такой коробки.

Что в итоге

Как видно, передаточное число  коробки передач оказывает серьезное влияние на динамические показатели и характеристики автомобиля.  В рамках проектирования КПП инженеры отдельно учитывают мощность мотора, целевое назначение автомобиля и т.д., поле чего подбираются передаточные числа для всего ряда передач.

Главная задача – обеспечить как приемлемую динамику разгона, так и добиться необходимых показателей топливной экономичности. В результате  такая трансмиссия полностью подходит для штатной эксплуатации  автомобиля. Если же владелец стремится улучшить динамические показатели, тогда кроме двигателя необходимо реализовать и тюнинг коробки передач.

Также бывает достаточно внести изменения только в трансмиссию, что уже само по себе дает заметные улучшения. В рамках тюнинга трансмиссии необходимо учитывать целесообразность тех или иных доработок, а также учитывать, в каких режимах будет эксплуатироваться конкретный автомобиль.

Читайте также

Что такое главная передача в автомобиле

Различные автомобили, как правило, оснащены бензиновыми или дизельными двигателями разной мощности, с разной величиной крутящего момента и, соответственно, разной частой вращения коленчатого вала.

Также независимо от типа ДВС автомобили оборудованы разными коробками переключения передач. При этом для большинства КПП актуально такое понятие, как главная передача автомобиля. Далее мы поговорим о том, что такое главная передача и для чего нужна.  

Содержание статьи

Для чего нужна главная передача и что это такое

Как известно, сегодня на автомобили устанавливаются следующие типы КПП:

Основная задача КПП — передача и изменение крутящего момента от двигателя к ведущим колесам с возможностью изменения передаточных чисел. На выходе из коробки крутящий момент небольшой, а скорость вращения выходного вала высокая.

Для повышения крутящего момента и снижения скорости вращения служит главная передача автомобиля, имеющая определенное передаточное число. Передаточное число главной передачи зависит от типа, назначения автомобиля и оборотистости двигателя. Обычно передаточные числа главных передач легковых автомобилей находятся в диапазоне 3,5-5,5, грузовых 6,5-9.

 Устройство главной передачи в автомобиле

Главная передача автомобиля представляет собой шестеренчатый зубчатый  редуктор  постоянного зацепления, состоящий  из ведущей и ведомой шестерен разного диаметра. Расположение главной передачи автомобиля зависит от конструктивных  особенностей самого ТС:

  • автомобили с передним приводом – главная передача устанавливается с дифференциалом в едином корпусе коробки передач;
  • автомобили с задним приводом – главная передача устанавливается как отдельный узел в картер ведущего моста;
  • автомобили с полным приводом – главная передача может быть установлена как в коробке передач, так и  отдельно  в ведущем мосту.  Все зависит  от  расположения ДВС автомобиля (поперечное или продольное).

Еще существует классификация главных передач по числу ступеней редуктора. В зависимости от назначения и компоновки на автомобилях применяют как одинарные, так и двойные главные передачи.

Одинарная главная передача состоят из одной пары шестерен ведущей и ведомой. Применяется  на легковых  и  грузовых автомобилях. Двойная главная передача состоит из двух пар шестерен и применяется в основном  на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности для увеличения крутящего момента или для увеличения клиренса на внедорожных автомобилях. КПД передачи 0,93-0,96.

Двойные передачи можно разделить на два вида:

  • двойная центральная главная передача — обе ступени расположены в одном картере в центре ведущего моста;
  • двойная разнесенная главная передача — коническая пара находится в центре ведущего моста, а цилиндрическая в колесных редукторах.

При разделении главной передачи на две части снижаются нагрузки на полуоси  и детали дифференциала. Еще уменьшаются размеры картера средней части ведущего моста, в результате увеличивается дорожный просвет и проходимость автомобиля. Однако разнесенная передача более дорогая и сложная в изготовлении, имеет большую металлоемкость, ее сложнее обслуживать.

Типы главной передачи по виду зубчатого соединения

Если разделить типы главных передач, тогда можно выделить:

  • цилиндрическую;
  • коническую;
  • червячную;
  • гипоидную;

Цилиндрическая главная передача применяется на легковых переднеприводных автомобилях  с поперечным расположением двигателя и коробки передач. Ее передаточное число находится в пределах 3,5-4,2.

Шестерни цилиндрической главной передачи могут быть прямозубыми, косозубыми и шевронными. Цилиндрическая передача имеет высокий КПД (не менее 0.98) но она  уменьшает дорожный просвет и довольно шумная.

  • Коническая главная передача применяется на заднеприводных автомобилях малой и средней грузоподъемности с продольным расположением ДВС, где габаритные размеры не имеют значения.

Оси шестерней и колеса такой передачи пересекаются. В этих  передачах применяют прямые, косые или криволинейные (спиральные) зубья.  Снижение шума достигается применением косого или спирального зуба. КПД  главной передачи со спиральным зубом достигает 0.97-0.98.

  • Червячная главная передача может быть как с нижним, так и с верхним расположением червяка. Передаточное число такой главной передачи находится в пределах от 4 до 5.

По сравнению с другими типами передач, червячная передача компактнее и менее шумная, но имеет низкий КПД 0.9 — 0.92. В настоящее время применяется редко по причине трудоемкости изготовления и дороговизны материалов.

  • Гипоидная главная передача представляет собой один из популярных видов зубчатого соединения. Эта передача своего рода компромисс между конической и червячной главной передачей.

Передача применяется на заднеприводных легковых и  грузовых  автомобилях. Оси шестерней и колеса гипоидной передачи не пересекаются, а скрещиваются. Сама передача может быть как  с нижним, так и с верхним смещением.

Главная передача с нижним смещением позволяет расположить ниже карданную передачу. Следовательно, смещается и центр тяжести автомобиля,  повысив его устойчивость при движении.

Гипоидная передача по сравнению с конической имеет большую плавность, бесшумность, меньшие габариты.  Ее применяют на легковых автомобилях с передаточным числом  от 3,5-4,5,  и на грузовых  вместо двойной главной передачи с передаточным числом от 5-7 . При этом КПД гипоидной передачи составляет 0.96-0.97.

При всех своих плюсах гипоидная передача имеет один недостаток  – порог заклинивания при обратном ходе автомобиля (превышение расчетных оборотов). По этой причине водителю необходимо проявлять особую осторожность при выборе скорости движения задним ходом.

Подведем итоги

Итак, разобравшись с тем, для чего нужна главная передача автомобиля и какие типы главных передач используются в трансмиссии, становится понятно ее назначение. Как видно, устройство и принцип работы этого узла относительно простые.

При этом важно понимать, что данный элемент трансмиссии в значительной степени влияет на расход топлива, динамику и целый ряд других характеристик и показателей автомобиля.

Читайте также

2.3 Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи влияет на тягово-динамические и экономические показатели автомобиля. Его определяют, пользуясь выражением:

2.9

Передаточное число главной передачи, полученное расчетом приблизительно равно данному в характеристике автомобиля-прототипа.

2.4 Определение передаточных чисел в коробке передач

Передаточные числа в коробке передач определяют из условия обеспечения наибольшей интенсивности разгона и плавности переключения шестерен при последовательном переходе с одной передачи на другую, а также для обеспечения движения на первой передаче без буксования по заданной дороге.

Знаменатель геометрической прогрессии ряда, образуемого передаточными числами коробки передач, находят по формуле

2.10

где т — число передач в коробке.

Передаточное число в коробке при работе на первой передаче определяют из условия преодоления заданного сопротивления движению по формуле

2.11

где Мmах— максимальный крутящий момент двигателя, Н*м;

ψ1mах — суммарный коэффициент дорожного сопротивления (берем из задания на проектирование автомобиля).

Проверяем условие движения автомобиля без буксования по заданной дороге. Должно быть удовлетворено условие

2.12

где  — коэффициент сцепления движителей с дорогой;

λк – коэффициент нагрузки на ведущие колеса;

λк = 1 — для машин повышенной и высокой проходимости;

λк = 0,5—0,55 — для легковых автомобилей 4×2;

λк = 0,65—0,75 — для грузовых автомобилей 4×2.

Для нашего расчета принимаем λк = 0,76

Вывод – i1 удовлетворяет условию.

Тогда:

iкп 1 = 7,36

iкп 2 = 4,61

iкп 3 = 2,89

iкп 4 = 1,81

iкп 5 = 1,13

2.5 Определение скоростей движения автомобиля на различных передачах

Максимальная скорость движения на прямой передаче задана. Скорости движения на промежуточных передачах определим из соотношений:

V1 = 3.43м/с

V2 = 5,47м/с

V3 = 8,73м/с

V4 = 13,92м/с

V5 = 22,22м/с

3. Динамический расчет автомобиля

В процессе динамического расчета выполняют построение динамической характеристики автомобиля.

Динамический фактор D предложен Е.А. Чудаковым. Используют его для сравнительной оценки динамических качеств различных автомобилей в различных условиях их движения (качество дороги, нагрузка автомобиля). Так как в условиях установившегося движения численные значения динамического фактора и суммарного коэффициента дорожного сопротивления равны, т.е. ψ = D. Зная динамический фактор автомобиля, можно определить, какое дорожное сопротивление он будет преодолевать.

Динамический фактор есть отношение избыточной силы тяги, к полному весу автомобиля:

3.1

Так как касательная сила тяги Рк и сила сопротивления воздуха Рw изменяются с изменением скоростного и нагрузочного режимов работы автомобиля, то и динамический фактор в условиях эксплуатации не остается постоянным. Его оценивают с помощью динамической характеристики, которая представляет собой D = ƒ(V).

Основой для построения динамической характеристики (рис. 2) является внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя или регуляторная характеристика дизеля, а также данные тягового расчета и ряд параметров автомобиля-прототипа

а) Построение динамической характеристики автомобиля. Наметим не менее пяти точек скоростных режимов автомобиля на каждой передаче. Скорости движения автомобиля при движении на различных передачах и при различных значениях частот вращения вала двигателя определяют по формуле

3.2

1-ая передача

2-ая передача

3-ья передача

4-ая передача

5-ая передача

4,007

10,19

25,95

66,038

168,05

9,016

22,94

58,38

148,58

378,11

16,028

40,79

103,801

264,15

672,20

19,647

49,99

127,236

323,79

823,96

25,33

64,46

164,048

417,47

1062,35

б) Для этих скоростных режимов находим значения крутящих моментов двигателя и определяют касательные силы тяги на каждой передаче по формуле:

Значение Мк

1-ая передача

2-ая передача

3-ья передача

4-ая передача

5-ая передача

263,7

28046,73

17581,6

11021,3

6908,9

4330,93

259,3

27585,15

17292,2

10839,9

6795,2

4259,66

234,7

24969,51

15652,5

9812,05

6150,8

3855,75

218

23189,11

14536,5

9112,42

5712,3

3580,83

188,3

20031,87

12557,3

7871,75

4934,5

3093,29

3.3

Для определения силы сопротивления воздуха используют зависимость.

значение n

1-ая передача

2-ая передача

3-ая передача

4-ая передача

5-ая передача

1400

1,257

2,005

3,199

5,103

8,14

2100

1,885

3,007

4,798

7,654

12,21

2800

2,514

4,01

6,398

10,205

16,28

3100

2,783

4,44

7,083

11,299

18,025

3520

3,16

5,04

8,043

12,829

20,467

Значения коэффициента сопротивления воздуха kw и площади поперечного сечения автомобиля Fа принимают из тягового расчета.

в) Значения динамического фактора для каждой передачи подсчитывают

по формуле:

Используя полученные значения динамического фактора, строят характеристику D = ƒ(V).

1-ая передача

2-ая передача

3-я передача

4-ая передача

5-ая передача

0,3862

0,242

0,1514

0,0943

0,0573

0,3798

0,237

0,1485

0,0916

0,0534

0,344

0,215

0,1337

0,0811

0,0438

0,3191

0,1995

0,1237

0,0742

0,0379

0,2755

0,172

0,1062

0,0622

0,0279

Рис. 2. Динамическая характеристика автомобиля

Библиографический список

  1. Чудаков Е.Д. Теория автомобиля. М.: Машгиз, 1940.

  2. Скотников В.А., Мащенский А.Н., Солонский А.С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат, 1986.

  3. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая школа, 1980.

  4. Чернышев В.А. Тягово-динамический расчет автомобиля: Учебное пособие. М: МГАУ им. В.П. Горячкина, 1994.

  5. Чернышев В.А. Тяговый расчет трактора: Методические рекомендации. М.:-ГОСНИТИ, 1982.

17

2.3 Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи находят исходя из максимальной скорости автомобиля на высшей передаче, заданной техническими условиями на проектируемый автомобиль.

Значение передаточного числа главной передачи определяют по формуле:

,

где — угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности,

— рабочий радиус колеса, м

— максимальная скорость движения автомобиля,

— передаточное число коробки передач на высшей передаче;

— передаточное число раздаточной коробки на высшей передаче.

2.4 Передаточные числа коробки передач

Передаточное число коробки передач на первой передаче должно соответствовать выражению:

где — полный вес автомобиля, Н

— вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса, Н

— коэффициент перераспределения нагрузки на ведущие колеса, зависит от компоновки автомобиля;

— максимальный крутящий момент на валу двигателя, Нм;

— КПД трансмиссии;

— передаточное число главной передачи;

— передаточное число раздаточной коробки на высшей передаче;

— максимальный суммарный коэффициент сопротивления дороги;

— коэффициент сцепления колес с дорожным покрытием асфальтобетон (сухой), принимаем φ = 0,8.

.

где — максимальный угол подъёма дороги.

,

Передаточные числа коробки передач подбираем по закону геометрической прогрессии с учетом передаточного числа первой передачи:

U1 = 2,

где n — число передач, исключая ускоряющие передачи.

.

Передаточные числа коробки передач на остальных передачах можно найти из выражения:

U 2= U1 / q = 1,587,

U3 = U2 / q = 1,26,

U4 =U3 / q = 1,

U5 = U4 / q = 0,794.

Передаточное число передачи заднего хода:

.

Полученные значения передаточных чисел коробки передач являются ориентировочными и требуют уточнения при подборе зубьев шестерен.

2.5 Силовой баланс автомобиля

При построении графика силового баланса автомобиля строят тяговую характеристику автомобиля. Затем наносят кривую суммарного сопротивления дороги и воздуха. Пересечение кривой и тягового усилия на высшей передаче должно соответствовать максимальной скорости.

Тяговая характеристика представляет зависимость силы тяги на ведущих колесах от скорости движения автомобиля на различных передачах.

Для построения тяговой характеристики необходимо вычислить текущие значения силы тяги и скорости автомобиля .

Тяговая сила определяется экспериментально при испытаниях автомобиля или расчетным путем с использованием внешней скоростной характеристики двигателя по формуле:

где — КПД трансмиссии;

— текущие значения крутящего момента двигателя, Нм

— передаточное число трансмиссии на n-ой передаче;

— динамический радиус колеса, м.

где — передаточное число коробки передач;

— передаточное число раздаточной коробки;

— передаточное число главной передачи.

;

;

Задаваясь текущими значениями угловой скорости вращения коленчатого вала ДВС (80, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 ) и получая на внешней характеристике ДВС соответствующие им значения крутящего момента , рассчитывают значения тяговой силы и соответствующие им скорости движения автомобиля.

Значения тяговой силы на первой передаче:

Текущие значения скорости движения автомобиля определяют по выражению:

Значения скорости движения автомобиля, соответствующие значениям тяговой силы на первой передаче:

Полученные результаты записываем в таблицы 2.3—2.7.

Таблица 2.3 — Зависимость Ptiи Vaiот ωei для первой передачи

ωei, рад/с

80

100

200

300

400

500

600

700

800

4640,93

4738,63

5080,6

5246,7

5227,15

5026,87

4645,82

4081,58

3336,59

2,95

3,68

3,37

11,05

14,74

18,42

22,1

25,79

29,48

Таблица 2.4 — Зависимость Ptiи Vaiот ωei для второй передачи

ωei, рад/с

80

100

200

300

400

500

600

700

800

3679,87

3757,34

4028,49

4160,19

4114,7

3985,88

3682,51

3236,35

2645,63

3,72

4,65

9,29

13,94

18,59

23,23

27,88

32,53

37,17

Таблица 2.5 — Зависимость Ptiи Vaiот ωei для третьей передачи

ωei, рад/с

80

100

200

300

400

500

600

700

800

2921,13

2982,63

3197,87

3302,42

3290,12

3164,05

2924,21

2569,06

2100,14

4,68

5,85

11,71

17,56

24,29

29,27

35,12

40,98

46,83

Таблица 2.6 — Зависимость Ptiи Vaiот ωei для четвертой передачи

ωei, рад/с

80

100

200

300

400

500

600

700

800

2320,47

2369,32

2540,3

2623,35

2613,58

2513,43

2322,9

2040,79

1668,3

5,09

7,37

14,74

22,11

29,48

36,85

44,22

51,58

58,95

Таблица 2.7 — Зависимость Ptiи Vaiот ωei для пятой передачи

ωei, рад/с

80

100

200

300

400

500

600

700

800

1839,93

1917,4

2014,24

2080,09

2072,35

1992,94

1841,87

1618,17

1322,82

7,43

9,29

18,59

27,88

37,18

46,47

55,76

65,05

74,35

По полученным данным строят тяговую характеристику автомобиля.

Сила сопротивления дороги рассчитывается по формуле, Н:

. (2.19)

После этого от кривой характеризующей силу сопротивления дороги, откладывают вверх значения силы сопротивления воздуха при различных скоростях движения.

При движении на скоростях до 14 коэффициент суммарного дорожного сопротивления не зависит от скорости движения. При скорости выше 14 коэффициент сопротивления дороги увеличивается пропорционально .

,

Сила сопротивления воздуха начинает действовать при движении на скоростях, превышающих 14 , значение силы сопротивления воздуха можно определить по выражению, Н:

(2.20)

где — фактор обтекаемости,

— скорость движения автомобиля, .

0 Н,

=240 Н,

=540 Н,

=960 Н,

=1500 Н,

=1815 Н.

Чтобы проверить реализуется ли по сцеплению сила тяги на различных передачах необходимо определить наибольшую возможную силу тяги в заданных дорожных условиях, Н:

(2.21)

где — вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса, Н;

— коэффициент сцепления ведущих колес с дорожным покрытием.

Что такое передаточное число коробки передач и как его определить

Передаточное число

Передаточное число – это величина, которая характеризует отношение количества зубьев ведомой шестерни к ведущей. Является основным показателем эффективности работы любой зубчатой передачи.

Устройство коробки переключения передач

Механическая коробка передач – это многоступенчатый редуктор, предназначенный для увеличения или уменьшения крутящего момента, передаваемого с маховика двигателя, на карданный вал, а в последствие – на ведущие колеса. Управление таким редуктором осуществляется вручную, с помощью специального рычага, установленного в салоне автомобиля. При достижении максимальных оборотов одной передачи, водитель устанавливает рычаг в такое положение, при котором в действие включится вторая передача, таким образом, обороты уменьшаются, а крутящий момент меняется.

Любая МКПП представляет собой совокупность определенных валов и шестерней. Ведущий вал имеет связь с маховиком двигателя через сцепление и принимает на себя основной крутящий момент. Момент передается на промежуточный вал, а с последнего – на ведомый, который соединяется с карданным валом и передает измененный крутящий момент на ведущие колеса автомобиля.

Все передачи автомобиля – это комбинации положения шестерней и отличаются они друг от друга передаточным числом.

Как определить передаточное число (ПЧ)?

Как вы уже поняли, передаточное число является отношением количества зубьев ведомой шестерни к количеству зубьев ведущей. Таким образом, рассчитать передаточное число не составляет никакого труда. Рассмотрим на примере. Предположим, имеется пара шестерней, со следующими передаточными числами: 40 и 20. Для того, чтобы произвести расчет, необходимо знать, какая из них является ведущей, а какая ведомая и обозначим их буквами А и В, соответственно.

Предположим, что А=40, а В=20. Получается, что число зубьев ведущей равно 40, а число зубьев ведомой равняется 20. Соответственно, чтобы узнать передаточное число данной передачи, необходимо разделить 20 на 40 и получится 0,5. Это означает, что передаточное число данной передачи равно 0,5. В случае, если поменять шестерни местами, то число зубьев ведущей шестерни будет равно 20, а ведомой – 40. Тогда, разделив 40 на 20, мы получаем число 2. В этом случае, передаточное число данной передачи будет равно 2.

Такой метод расчета используется при проектировании трансмиссии автомобиля. Чтобы автомобиль имел прекрасные динамические характеристики и развивал большую скорость, необходимо правильно подобрать передаточные числа коробки передач.

 

Чтобы узнать передаточное число трансмиссии своего автомобиля, достаточно взглянуть в техническую литературу к вашей модели машины. В других случаях, определение передаточного числа можно провести и без применения специальных расчетов и литературы. Достаточно знать принцип выполнения одного метода расчета передаточного числа.

Установите автомобиль на смотровую яму, под колеса обязательно поставьте противооткатные упоры. Коробка передач должна быть установлена в нейтральном положении. Возьмите мел и обозначьте специальные метки на колесе и полу, чтобы они имели совпадения. Такие же метки поставьте на корпусе и фланце редуктора заднего моста.

Попросите помощника из ямы пронаблюдать за совпадением меток на редукторе и фланце, а вы вращайте ведущее колесо. После повторного совпадения меток, подсчитывается количество оборотов (оно может быть равно даже 1) колеса, делится пополам и затем, полученное числовое значение разделите на количество оборотов, совершенных карданным валом. Конечный результат и будет передаточным числом.

Как передаточное число влияет на динамические характеристики автомобиля

Как было ранее упомянуто, правильно рассчитанное передаточное число позволит добиться максимальной эффективности работы КПП и снизить износ шестерней до минимума. На выбор передаточного числа влияют характеристики двигателя, его мощность, крутящий момент, диаметр колеса, назначение автомобиля и личные пожелания автолюбителя. Изменения, вносимые в передаточное число, могут увеличить или уменьшить крутящий момент, передаваемый на карданный вал автомобиля. Процесс изменения передаточного числа передачи заключается в изменении количества зубьев шестерни.

Если передаточное число высокое, то автомобиль будет набирать большую скорость за малый промежуток времени, однако, длина передачи будет намного меньше. Это означает, что переключение передач нужно будет осуществлять достаточно быстро. Проще говоря, увеличение передаточного числа способствует повышению величины ускорения автомобиля.

Уменьшение передаточного числа позволяет добиться большой максимальной скорости, развиваемой автомобилем. Здесь действует другой принцип, когда разгон происходит медленно, однако, скорость на выходе будет намного больше. Такое значение передаточного числа подходит только для достаточно мощных двигателей.

Исходя из выше сказанного, передаточное число должно быть таким, чтобы автомобиль имел хорошие динамические характеристики и большую максимальную скорость. В этом случае, путем подбора, можно добиться компромисса между двумя величинами, получив и то, и другое.

Многие автогонщики стараются сделать передаточные числа с последовательным уменьшением. То есть, в процессе возрастания скорости автомобиля и переключении передач, передаточное число каждой следующей передачи будет уменьшаться, что позволит добиться как повышенных динамических характеристик, так и большой максимальной скорости.

Большая скорость актуальна только при движении по прямой, с минимальным количеством поворотов. При движении по извилистой дороге, рекомендуется использовать повышенные значения передаточных чисел. Так происходит подбор ПЧ к типу трассы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *