Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи определяется из условия обеспечения максимальной скорости на высшей передачи в коробке передач . В свою очередь назначается с учетом ряда конструктивных соображений или особенностей прототипа, в частности: изменение его массы в процессе эксплуатации, дорожных условий, наиболее эффективное использование мощности двигателя, уменьшение нагрузки на двигатель, а, следовательно, повышение его ресурса, улучшение экономических параметров по расходу ГСМ.

Следует отметить, что с целью наибольшей приспособленности к различным условиям эксплуатации современные автомобили выпускаются в различной комплектации (двигатели с разной мощностью, разные коробки передач, различные главные передачи). Поэтому при определении требуемого передаточного числа главной передачи применительно к грузовому автомобилю в проводимом расчете целесообразно полагать, что трансмиссия должна обеспечить возможность движения автомобиля с заданной максимальной скоростью .

При принятом и для заданного значения передаточное число главной передачи определяется по формуле:

,

где ‑ угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальной скорости, рад/с.

Принимаем .

‑ передаточное число высшей ступени коробки передач.

Учитывая, что на прототипе проектируемого автомобиля используется делитель с высшим передаточным числом , его и принимаем.

‑ радиус качения колеса, 0,5 м.

‑ максимальная скорость автомобиля.

В соответствии с технической характеристикой КАМАЗ-5320 имеет и выпускается с тремя вариантами главной передачи ( , , ). Поэтому определение требуемых передаточных чисел проведем для трех значений максимальной скорости , , , отличающиеся друг от друга равными интервалами.

;
;
.

Расчетные величины передаточных чисел главной передачи очень близки к действительным у прототипа.

1.5.2 Выбор числа ступеней и расчет
передаточных чисел коробки передач.

Выбираем передаточное число и используем в расчетах для выбора передаточных чисел коробки передач. Передаточное число первой передачи, необходимое по условию преодоления максимального сопротивления дороги с заданным , определяется по формуле:

;
.

Возможность реализации окружной силы на колесах автомобиля при передаточном числе проверяется по условию отсутствия буксования ведущих колес, передаточное число при этом определяется по формуле:

;
,

так как 7,84<10,68, условие отсутствия пробуксовки колес выполняется.

‑ максимальный коэффициент сцепления колес с дорогой, задается в задании или берется из таблицы 3 (принимаем 0,6).

Таблица 3. Коэффициенты сцепления различных шин с дорогой ( )

‑ сцепной вес автомобиля. Для полноприводных автомобилей , для заднеприводных , для переднеприводных ;

‑ масса, приходящаяся на переднюю ось автомобиля;

‑ масса, приходящаяся на заднюю ось автомобиля, тележку;

‑ коэффициент перераспределения реакций, принимаемый для передней оси , для задней оси или из таблицы 4.

Таблица 4. Значения коэффициентов перераспределения реакций ( )

Условия движения
Разгон с максимальным ускорением Преодоление предельных подъемов автомобилем: легковым грузовым повышенной проходимости Торможение с максимальной интенсивностью Торможение на спуске	0,85…0,90 0,75…0,80 0,85…0,90 0,40…0,60 1,20…1,40 1,40…1,60	1,05…1,12 1,08…1,12 1,05…1,10 1,18…1,22 0,65…0,75 0,45…0,55

Если по условию преодоления максимального сопротивления дороги получится больше, чем рассчитанное по условию отсутствия пробуксовки колес, то следует принять значение последнее.

Передаточное число первой передачи должно удовлетворять условию обеспечения минимально устойчивой скорости движения, принимаемой .

;
,

где ‑ минимальная устойчивая угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя, рад/с, принимаемая в расчетах .

Если передаточное число по условию обеспечения движения с минимальной скоростью больше чем любое из полученных ранее, то оно и принимается в качестве расчетного для первой передачи, но 3,54<10,68 и 3,54<7,84.

Принимаем передаточное число первой передачи коробки передач , так как при нем выполняются все три условия.

На автомобиле прототипе имеется делитель в коробке передач ( ). Определим диапазон передаточных числе коробки, который равен:

.

Количество передач находится в прямой зависимости от диапазона передаточных чисел коробки. Соответствие числа передач коробки диапазону приводится в таблице 5.

Таблица 5.

Исходя из данной таблицы можно выбрать восьмиступенчатую или десятиступенчатую коробку. Предпочтение отдадим десятиступенчатой как на прототипе КАМАЗ-5320. Таким образом, коробка передач должна иметь 5 ступеней при наличии делителя.

В основу выбора передаточных чисел промежуточных передач коробки передач положено условие постоянства средней мощности в процессе разгона автомобиля на всех передачах в одном и том же интервале угловых скоростей коленчатого вала двигателя. Передаточное число i-ой передачи для n-ступенчатой коробки передач с высшей прямой передачей в этом случае определяется по формуле:

.

Тогда для 3-ступенчатой коробки передач

для 4-ступенчатой коробки передач

для 5-ступенчатой коробки передач при пятой повышающей передаче

для 5-ступенчатой коробки передач при пятой прямой передаче

.

Для пятиступенчатой коробки передач ( ) при ; получим:

;
;
.

Полученные данные близки к действительным передаточным числам коробки передач прототипа КАМАЗ-5320. Это подтверждает принципиальную правильность результатов расчета.

1.6 Расчет кинематической скорости
автомобиля по передачам

Кинематическая скорость автомобиля в функции угловой скорости коленчатого вала двигателя определяется по формуле:

;
.

Для других значений скоростей коленчатого вала и других передач расчет производится аналогично. Значения скоростей записываются в соответствующие графы таблицы 2 и на рисунке 2 по ним строится график.

Сумма всех сил сопротивления движению автомобиля в любой момент времени равна окружной силе на ведущих колесах, определенной для случая установившегося движения, ‑ это есть уравнение тягового баланса автомобиля.

Графическое изображение уравнения тягового баланса в координатах полная окружная сила – скорость называется тяговой характеристикой автомобиля. Количество кривых тяговой характеристики автомобиля равно числу его передач.

Касательная сила тяги на ведущих колесах автомобиля определяется выражением

.

Для движения автомобиля на первой передаче при скорости вращения коленчатого вала двигателя определяем значение касательной силы тяги на ведущих колесах

.

Для остальных значений угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя и высших передач значения касательной силы тяги на ведущих колесах автомобиля рассчитываем аналогично и результаты сводим в таблицу 2.

Сила сопротивления воздуха при движении автомобиля определяется выражением

.

Значения коэффициента сопротивления воздуха берется из задания или из таблицы 6.

Таблица 6. Коэффициенты сопротивления воздуха

Тип автомобиля
Гоночные Легковые Автобусы Грузовые Автопоезда	0,13…0,15 0,15…0,35 0,25…0,40 0,50…0,70 0,55…0,95

Для движения автомобиля со скоростью сила сопротивления воздуха равна

.

Для остальных значений угловой скорости и высших передач значения силы рассчитываем аналогично, и результаты сводим в таблицу 2.

Свободная сила тяги определяется выражением

;
.

По полученным значениям , , на рисунке 3 строится график зависимости , называемый тяговой характеристикой автомобиля.