Определение передаточных чисел трансмиссии

- Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи u₀ определяется по следующей формуле:

- для легковых автомобилей:

, (23)

- для грузовых автомобилей с карбюраторными двигателями:

, (24)

- при установке на автомобиле дизеля:

. (25)

- Определение передаточного числа первой передачи

Подбор передаточных чисел коробки передач начинают с рас­чета передаточного числа первой передачи. Оно должно быть та­ким, чтобы автомобиль, двигаясь на первой передаче, могло преодолеть максимальный заданный подъем a_max, т.е. при максимальном продольном уклоне i_max. Передаточное число первой передачи определяется с учетом максимального сопротивления дороги и по условиям буксования ведущих колес автомобиля соответственно по формулам (26), после чего выбирается наименьшее значение:

(26)

ψ_max - максимальное суммарное сопротивление дороги (формула 2).

- Определение передаточных чисел промежуточных передач

После определения передаточного числа первой передачи переходят к подбору передаточных чисел на промежуточных передачах. При этом в первую очередь задаются числом передач. С точки зрения получения хорошей динамичности автомобиля необходимо иметь большое число передач. Однако при ручном переключении передач с увеличением их числа значительно усложняется управление автомобилем. Поэтому практика автомобилестроения выработала для каждого типа автомобиля оптимальное число передач. У легковых автомобилей коробки перемены передач имеют от трех до шести передач, а у грузовых – от четырех до 18.

Для расчета передаточных чисел на промежуточных передачах используют неравенство:

(27)

Для трехступенчатой коробки передач (третья передача является прямой u₃ = 1) из (27) получим неравенство:

, откуда < . (28)

Для четырехступенчатой коробки (u₄ = 1)

. (29)

Решая неравенства (29), имеем

; . (30)

Для пятиступенчатой коробки, имеющей четвертую прямую, а пятую ускоряющую передачи, передаточные числа u₂ и u₃ рассчитывают по формулам (30). Если у пятиступенчатой коробки передач прямой передачей является пятая, то u₅ =1, и из (27) получим условия:

; ; .

Из этих условий:

, , .

Передаточные числа, рассчитанные по этому методу, являют­ся ориентировочными и при конструировании коробки передач мо­гут быть изменены. При этом важно, чтобы выполнялось неравенство (27), т.е. передаточные числа на высших передачах должны быть сближены.

Если в коробку передач вводится ускоряющая передача, слу­жащая не для разгона, а для движения по хорошей дороге с высо­кой топливной экономичностью, то передаточное число этой передачи выбирают в пределах 0,65...0,80.

- Определение передаточного числа дополнительной коробки передач

Дополнительная коробка передач может иметь как повышающую (демультипликатор), так и понижающую передачи, поэтому расчет передаточных чисел производится для каждой передачи в отдельности.

- Определение передаточного числа понижающей передачи демультипликатора u_д производится по формуле:

. (31)

Полученное передаточное число демультипликатора проверяют на отсутствие буксования ведущих колес по методике, аналогичной для проверки первой передачи в коробке перемены передач.

Определение передаточного числа понижающей передачи раздаточной коробки u_р производится по формуле:

. (32)

Выбранное передаточное число понижающей передачи раздаточной коробки проверяют по значению обеспечиваемой минимальной скорости движения автомобиля, определяемой по формуле:

.(33)

Минимальная скорость движения автомобиля должна быть в пределах 1,5…2,5 км/ч.

3.1.2.4. Определение основных параметров динамичности автомобиля

Основными параметрам, характеризующими динамические качества автомобиля являются: тяговая характеристика, динамическая характеристика, мощностной баланс, ускорение автомобиля при разгоне, время и путь разгона.

Для построения тяговой характеристики автомобиля необходимо расчитать силу тяги на его ведущих колесах P_кi на всех передачах, и определить суммарную силу сопротивления движению P_c.

Определение силы тяги на ведущих колесах авомобиля P_кi производится по формуле:

. (34)

Суммарная сила сопротивления P_c определяется по формуле:

P_c = P_в + P_ψ, (35)

P_в= К_в ·F_а·υ_а²

P_ψ = G_a ·ψ₀. (36)

Расчет производится для всех передач и строится график тяговой характеристики автомобиля - зависимость P_к и P_c от υ_а в соответствии с рисунком 2.

Рисунок 2 - График тяговой характеристики автомобиля:

I – IV – номера передач.

Результаты вычислений исходных данных для построения тяговой характеристики автомобиля должны быть сведены в таблицу 10.

Таблица 10 – Данные для построения тяговой характеристики автомобиля

Для построения динамической характеристики автомобиля необходимо определить динамический фактор (коэффициент динамичности). Коэффициент динамичности D определяется по формуле:

. (37)

Значения P_к и P_в находятся по формулам (34) и (35), соответственно. Расчет производится для всех передач, результаты сводятся в таблицу и строится график зависимости D от υ_а в соответствии с рисунком 3.

Рисунок 3 - График динамической характетистики автомобиля

Мощность тягового усилия N_т определяется по формуле:

. (38)

Мощности, затрачиваемые на преодоление сопротивления воздуха N_w и на преодоление сопротивления дороги N_с, определяются по формулам:

(39)

.

Расчет производится для всех передач, результаты сводятся в таблицу и строится график мощностного баланса - зависимости N_T и N_с от υ_a для всех передач в соответствии с рисунком 4.

Рисунок 4 - График мощностного баланса

Для построения графика ускорений определяется ускорение автомобиля j_i на всех передачах по формуле:

, (40)

, (41)

где δ_i – коэффициент учета вращающихся масс на i- ой передаче,

u_i – передаточное число i-ой передачи.

Расчет производится для всех передач во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала двигателя от n_min до n_max (от υ_min до υ_max ), результаты сводятся в таблицу и строится график ускорений - зависимости j от υ_a, в соответствии с рисунком 5.

Рисунок 5 - График ускорений автомобиля

Время и путь разгона для построения графиков определяются следующим образом. Кривые графика ускорений j от υ_a разбивают на ряд равных отрезков от υ_min до υ_max , соответствующих интервалам скоростей: на низшей передаче - 2…3 км/ч; на промежуточных передачах - 5…10 км/ч; на высшей передаче - 10…15 км/ч.

Предполагают, что в каждом интервале скоростей разгон происходит с постоянным, средним ускорением:

, (42)

где j_1, j₂ – ускорение в начале и в конце некоторого интервала скоростей, м/с².

Среднее ускорение можно так же рассчитать, зная значения скорости в начале и конце интервала. Так, например, при изменении скорости от υ₁ до υ₂ среднее ускорение равно:

, (43)

где Δυ и Δt – скорость и время разгона в заданном интервале скоростей, с.

Преобразуя выражение (30), получим:

. (44)

К полученному значению времени разгона следует прибавить время, затрачиваемое на переключение передач. Для первой передачи время переключения равно 0 с, для второй – 0,4 с, для третьей – 0,8 с, для четвертой – 1,2 с. и т.д.

Для нахождения пути разгона автомобиля используются те же интервалы скоростей, что и для нахождения времени разгона. При этом считается, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется равномерно со средней скоростью υ_cp, км/ч:

, (45)

Определим путь разгона за время Δt:

ΔS = υ_cp ·Δt . (32)

Результаты вычислений сводятся в таблицу. По результатам расчета строится график зависимости S и t для каждой передачи от υ_а в соответствии с рисунком 6.

Рисунок 6 - График времени и пути разгона