Выбор числа ступеней и определение передаточных чисел коробки передач

Определение передаточного числа главной передачи

Определение передаточных чисел трансмиссии

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Таблица 3.1

Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Определение текущих значений крутящего момента

Определение текущих значений мощности

Текущее значение мощности Ne , кВт, определяют по формуле:

где ne – текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя, об/мин.

 

Текущее значение крутящего момента Me, Н·м, определяют по формуле:

Результаты расчетов по формулам (3.13), (3.14) сводят в таблицу 3.1.

По данным таблицы 3.1 строят внешнюю скоростную характеристику двигателя проектируемого АТС (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1. Внешняя скоростная характеристика двигателя

 

Минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала для современных двигателей nmin = 400 ÷ 1000 об/мин [3], поэтому при расчете и построении внешней скоростной характеристики двигателя принимают nmin > 400 об/мин.

На рисунке 3.1 показывают следующие характерные точки:

- максимальную эффективную мощность двигателя и соответствующую ей частоту вращения коленчатого вала с указанием числовых значений и размерности;

- максимальный крутящий момент двигателя и соответствующую ему частоту вращения коленчатого вала с указанием числовых значений и размерности;

- минимальную устойчивую частоту вращения.

Ветви внешней скоростной характеристики после срабатывания ограничителя показывают штриховой линией:

- у бензиновых двигателей с ограничителем – после ne = 0,9 nN (в точке ne = 0,9 nN срабатывает ограничитель);

- у дизелей – после ne = nN .

 

Передаточное число главной передачи i0 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:

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

Передаточное число высшей ступени коробки передач [3]:

- у легковых АТС классической компоновки, микроавтобусов на их базе, грузовых АТС и автобусов, оснащенных трехвальными коробками передач – iк.в.= 1;

- у легковых АТС переднеприводной компоновки и микроавтобусов на их базе, оснащенных двухвальными коробками передач – iк.в. = 0,95 ÷ 0,98 или iк.в. = 1,03 ÷ 1,08.

С целью получения достаточного дорожного просвета и простой конструкции главной передачи рекомендуют [2]:

* для легковых АТС – i0 ≤ 5;

* для грузовых АТС грузоподъемностью менее 8 т – i0 ≤ 7;

* для грузовых АТС грузоподъемностью более 8 т – i0 ≤ 9.

 

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:

где ψmax – максимальный коэффициент общего дорожного сопротивления.

Полученное передаточное число необходимо проверить по условию отсутствия буксования, получаемое из уравнения возможности движения АТС.

Буксования не будет, если выполняется соотношение:

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

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

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

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

Коэффициент динамического изменения нормальных реакций в тяговом режиме движения [2]:

- на передних ведущих колесах – mвед = 0,8 ÷ 0,9;

- на задних ведущих колесах – mвед = 1,1 ÷ 1,2.

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 коробки передач выбирают из условий обеспечения оптимальных показателей как тягово-скоростных, так и топливно-экономических свойств.

В большинстве случаев передаточные числа промежуточных ступеней 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 iк определяют по формуле:

где к – номер промежуточной ступени; n – число ступеней.

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

- легковых АТС – n = 5;

- грузовых АТС грузоподъемностью менее 3 т – n = 4;

- грузовых АТС грузоподъемностью 3 ÷ 10 т – n = 5;

- грузовых АТС грузоподъемностью более 10 т – n = 6.

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.

Интервал между передачами оценивают по плотности ряда передаточных чисел:

Из условия возможности переключения наибольшее значение плотности ряда передаточных чисел на высших передачах [3] qк,к+1 = 1,6 ÷ 1,7. На низших передачах возможно значение плотности ряда qк,к+1 = 2. При этом обеспечивается лучшее использование мощности двигателя при движении АТС на наиболее употребляемых высших передачах, а также улучшаются условия работы синхронизаторов.

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