1.3 Расчёт передаточных чисел

1.3.1 Определение передаточного числа главной передачи

Основной движущей силой автомобиля является окружная сила , приложенная к его ведущим колесам. Эта сила возникает в результате работы двигателя и вызвана взаимодействием ведущих колес и дороги. Окружную силу определяют как отношение момента на валах привода ведущих колес к радиусу ведущих колес при равномерном движении автомобиля.

Следовательно, для определения движущей силы автомобиля необходимо знать величину радиуса качения ведущего колеса. Так как на колесах автомобиля установлены эластичные пневматические шины, то величина радиуса качения колес во время движения изменяется.

Радиус качения характеризует путь, пройденный колесом за один оборот. Он соответствует радиусу такого фиктивного жесткого колеса, которое при отсутствии пробуксовывания и проскальзывания имеет одинаковую с действительным колесом угловую и поступательную скорости качения.

Радиус качения колеса зависит от нормальной нагрузки, внутреннего давления воздуха в шине, окружной силы, коэффициента сцепления колеса с дорогой и поступательной скорости движения колеса при его качении.

Расчетный радиус качения вычисляется по формуле:

м, (1.8)

где — наружный диаметр шины;

— статический радиус шины.

Приближенно статический радиус шины можно определить по цифрам, указанным в обозначении шины:

, (1.9)

где — посадочный диаметр обода, мм;

(Н и B —высота и ширина профиля шины, мм);

— коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой.

Для шин грузовых автомобилей и автобусов (кроме широкопрофильных) . Для легковых автомобилей, если шины имеют дюймовое обозначение, если смешанное (миллиметрово-дюймовое) . Если в обозначении шины указана ее серия, то отношение ; например, для шины, имеющей обозначение 295/60R22,5, отношение , т. е. .

Для шин грузовых автомобилей, автобусов, шин с регулируемым давлением (кроме широкопрофильных) и диагональных шин легковых автомобилей , для радиальных шин легковых автомобилей .

Так для шин 155-330: мм, , мм, , мм, мм.

Тогда мм;

мм.

Так как в техническом задании определена максимальная скорость автомобиля, то передаточное число главной передачи определяется исходя из соотношения:

, (1.10)

— передаточное число коробки передач на высшей передачи.

— обороты коленчатого вала двигателя при максимальной мощности.

Передаточное число высшей передачи выбираем по прототипу .

Рассчитаем передаточное число главной передачи:

.

1.3.2 Выбор числа передач и определение передаточных чисел коробки передач

Передаточное число первой передачи, необходимое по условию преодоления максимального сопротивления дороги, определяется по формуле:

, (1.11)

где — максимальный коэффициент сопротивления дороги;

— максимальный крутящий момент, ;

Максимальный коэффициент сопротивления дороги находиться из формулы:

, (1.12)

где — максимальный преодолеваемый подъем автомобилем, град.

Взяв из прототипа град, рассчитаем и :

;

Возможность реализации окружной силы на колёсах автомобиля при передаточном числе u₁ , подсчитанном по формуле (1.9), проверяется по условиям сцепления ведущих колес с дорогой:

Следовательно, передаточное число первой передачи, при котором окружная сила реализуется по сцеплению,

, (1.13)

где G_φ – сцепной вес автомобиля.

Для полноприводных автомобилей G_φ=G_a, автомобилей с задним расположением ведущих мостов , c передним ведущим мостом - . В этих выражениях G₁ и G₂ - доля веса автомобиля, приходящаяся соответственно на задний и передний мост; k_R1 и k_R2 – коэффициенты перераспределения нагрузки. Можно принимать k_R1=0,8…0,9 и k_R2=1,1…1,3. Расчеты проводятся для условий движения по хорошему «сухому» шоссе( φ=0,7…0,8).

Принимаем и .

;

.

Передаточное число первой передачи должна удовлетворять условию обеспечения минимально устойчивой скорости движения:

, (1.14)

где — минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1; υ_{a min} — минимально устойчивая скорость движения, принимаемая 4…5 км/ч.

Принимаем об/мин и рассчитываем:

Если передаточное число, определенное по формуле (1.14), больше найденного по формуле (1.2) или (1.13), то оно принимается в качестве расчетного для первой передачи. Принимаем .

Определив передаточное число первой ступени коробки передач, переходим к определению передаточных чисел на промежуточных передачах, выбираемых из условий обеспечения оптимальных показателей, как тягово-скоростных, так и топливно-экономических свойств. Они подбираются таким образом, чтобы разгон на каждой передаче начинался при одних и тех же частотах вращения двигателя и заканчивался при одних же частотах.

Если n-я передача имеет передаточное число u_n, знаменатель геометрической прогрессии определяется из соотношения:

, (1.15)

. (1.16)

Тогда для четырехступенчатой коробки передач при и :

;

;

.

Целесообразно скорректировать передаточные числа таким образом, чтобы интервал между высшими ступенями был меньше, чем между низшими. У большинства автомобильных коробок передач передаточные числа высших ступеней сближены на 5…15% по сравнению со значениями, получаемыми из геометрической прогрессии, а между низшими — соответственно 5…15% увеличены.

После корректировки передаточные числа и интервалы между ними получились:

, , , .

, , .