Определение количества передач и передаточных чисел трансмиссии автомобиля

 

Минимальное передаточное число назначают из условия обеспечения заданной максимальной скорости движения автомобиля:

 

, (7.13)

 

где w_max – частота оборотов коленчатого вала двигателя при движении с максимальной скоростью, 1/с;

V_max - максимальная скорость автомобиля, м/с;

R_к – динамический радиус качения колеса, м;

одновременно

 

, (7.14)

 

где U_Кmin - минимальное передаточное число коробки передач;

U_ДКmin - минимальное передаточное число дополнительной коробки (раздаточная коробка, демультипликатор коробки передач); если ее нет принимают U_gкmin=1.0;

U_o - передаточное число главной передачи.

Минимальное передаточное число коробки передач и дополнительной коробки можно принять по прототипу.

Если применяется основная коробка передач с наивысшей прямой передачей, то принимают U_кmin=1.0. Для двухвальных коробок передач (легковые переднеприводные автомобили) можно принимать U_кmin=0,7…0,96. Если на грузовых автомобилях используется основная коробка передач вместе с дополнительной коробкой (демультипликатором, делителем передач), можно принять U_kmin=0,71…0,82.

Минимальные передаточные числа раздаточных коробок современных грузовых автомобилей лежат в диапазоне U_ДКmin = 1,0...1,4.

Приняв U_kmin и Uдк_min, вычисляют

 

, (7.15)

 

Максимальное передаточное число трансмиссии определяется из необходимости соблюдения двух условий:

1) Условие преодоления максимального дорожного сопротивления:

 

, (7.16)

 

где y_max - максимальное значение коэффициента сопротивления дороги. Принимают в зависимости от типа автомобиля: y_мах= 0,35…0,5 - для легковых автомобилей; y_мах= 0,25…0,35 - автобусов и грузовых автомобилей, предназначенных для междугородних сообщений; y_мах=0,35…0,45 - для грузовых автомобилей общего назначения; y_мах=0,45…0,55 - для автомобилей повышенной проходимости; y_мах= 0,18...0,4 - для автопоездов.

М_кмах - максимальное значение крутящего момента двигателя по внешней скоростной характеристике двигателя, Нм.

 

 

2) Условие полного использования сцепной массы

 

, (7.17)

 

где j = 0,7...0,9 - коэффициент сцепления колес с полотном дороги, (принимается для сухого шоссе);

G_сц - сцепной вес автомобиля, вес от полной массы автомобиля, приходящийся на ведущие колеса. Для полноприводных автомобилей G_сц=G_a; для автомобилей с колесной формулой 4ґ2; G_сц= G₂; для автомобилей с колесной формулой 6ґ4 G_сц= (G₂ +G₃); для переднеприводных G_сц= G₁; где и - коэффициенты перераспределения масс: = 0,8...0,9; =1,1...1,3.

Если , то целесообразно увеличить сцепную массу. Если сцепную массу увеличить не возможно, то принимается передаточное число вычисленное по второму условию. При этом автомобиль не сможет преодолевать заданное дорожное сопротивление.

Для неполноприводных автомобилей максимальное передаточное число трансмиссии равно:

, (7.18)

 

для полноприводных автомобилей с раздаточной коробкой, вычисленная величина передаточного числа будет соответствовать максимальному передаточному числу трансмиссии при включенной повышенной передачи раздаточной коробки:

, (7.19)

 

где - передаточное число первой передачи коробки передач;

U_ДКмах - максимальное передаточное число дополнительной коробки передач. Для коробок передач с демультипликатором можно принять по прототипу. Если дополнительная коробка передач отсутствует U_gкмах=1,0.

 

Передаточное число первой передачи рассчитывается из формул (7.18, 7.19).

Если передаточные числа в коробке передач подбирать по закону геометрической прогрессии, то количество передач находят из выражения:

 

, (7.20)

 

где q - знаменатель геометрической прогрессии, - для грузовых автомобилей и автобусов с карбюраторными двигателями с ограничителем частоты вращения; - для легковых автомобилей и автобусов с карбюраторными двигателями, без ограничителя частоты вращения; - для автомобилей с дизельным двигателем.

В том случае, когда наивысшая передача прямая, передаточные числа промежуточных передач находятся из выражения:

 

, (7.21)

 

где j- порядковый номер промежуточной передачи; n- число передач в коробке.

Если же прямая передача предпоследняя, то

 

. (7.22)

 

Передаточное число задней передачи обычно принимается близким к . При расчете числа зубьев зубчатых колес передаточные числа трансмиссии уточняются.

 

7.4.3. Расчет тягово-динамических характеристик. Построение динамического паспорта автомобиля

 

7.4.3.1. Расчет тягово-динамических характеристик автомобиля

 

Используя передаточные отношения трансмиссии заданного автомобиля строим динамическую характеристику в координатах , где - динамический фактор:

 

, (7.23)

 

где - сила тяги на ведущих колесах, Н;

- сила сопротивления воздуха, Н;

- вес автомобиля, Н.

 

Сила тяги на ведущих колесах, Н

 

(7.24)

 

где М_КР - крутящий момент двигателя, берется по внешней скоростной характеристике Н×м;

- передаточное число трансмиссии на I-той передаче;

- КПД трансмиссии автомобиля;

- динамический радиус колеса, м.

 

Сила сопротивления воздуха движению автомобиля, Н

 

, (7.25)

 

где - фактор сопротивления воздуха, Нс²/м ;

- скорость движения автомобиля, м/с. Можно рассчитать по формуле:

(7.26)

где - циклическая частота вращения коленчатого вала двигателя, 1/с;

- частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин.

 

Таблица 7.5 - Расчет динамических характеристик

w, 1/c
Mkp, Нм
Передача 1 (U1т1 = UK1 * U0)
U1т1
Va, м/c
Pт, Н
Pв, Н
D1

……..

Передача i (Uiтi = UKi * U0)
Uiтi
Va, м/c
Pт, Н
Pв, Н
D1

 

7.5. Содержание отчета

 

1) Цель работы.

2) Краткие теоретические сведения.

3) Результаты измерений в виде таблиц.

3) Графики динамических параметров (практические и расчетные).

4) Выводы по работе.

 

7.6. Контрольные вопросы

 

1) Дать, определение динамическому фактору.

2) Почему на низших передачах динамический фактор больше.

3) Дать определение динамической характеристики.

4) По заданному коэффициенту сопротивления дороги определить характер движения автомобиля.

8. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМОБИЛЯ

Цель работы - изучение методики определения основных характеристик тормозной системы автомобиля (4 часа).

 

8.1. Теоретический раздел

 

Государственный стандарт предусматривает наличие четырех типов тормозных систем: рабочая тормозная система, запасная тормозная система, стояночная тормозная система и вспомогательная тормозная система.

Проверка технического состояния тормозных систем должна включать контроль: эффективности торможения рабочей тормозной системой, запасной тормозной системой, стояночной тормозной системой и вспомогательной тормозной системой; герметичности пневматического и пневмогидравлического приводов. Техническое состояние проверяется с помощью двух методов: метода дорожных и стендовых испытаний.

Рабочая тормозная система (РТС) предназначена для снижения скорости транспортного средства вплоть до полной его остановки в любых условиях движения.

 

8.1.1. Метод дорожных испытаний

 

1) Критерием эффективности торможения РТС является значение тормозного пути ДТС.

2) Значения тормозного пути ДТС должны соответствовать приведенным в таблице 8.1.

3) Допускается контролировать эффективность торможения РТС по критерию значе­ния установившегося замедления ДТС (jy_CT), которое должно быть не менее 5,8 м/с² для ДТС категории М и 5,0 м/с² для ДТС других категорий и автопоездов (с учетом автопоездов на базе ДТС категории M ). При этом необходимо контролировать время срабатывания тормоз­ной системы (т_с), которая для ДТС с гидравлическим приводом должна быть не более 0,5 с и для ДТС с другими типами привода — не более 0,8 с.

4) Для ДТС выпуска до 1988 года допускается отклонение от нормативов на 10 % (увеличение норматива тормозного пути и времени срабатывания, уменьшение норматива установившегося замедления).

Тормозной путь измеряется с момента нажатия на тормозную педаль (рукоятку) до полной остановки транспортного средства.

 

Таблица 8.1 – Предельно допустимые значения тормозного пути для транспортных средств.

Тип ДТС	Категория ДТС (тягача)	Тормозной путь , м
Одиночные
Автопоезда

 

Классификация ДТС представлена в таблице 8.2.

 

Таблица 8.2 – Классификация дорожно-транспортных средств, принятая ООН

Категория ДТС	Тип ДТС	Полная масса, т	Примечание
	ДТС с двигателем, предназначенным для перевозки пассажиров и имеющих не более 8 мест для сидения (кроме места водителя)	Не регламентируется	Легковые автомобили
	Те же, имеющие более 8 мест для сидения (кроме места водителя)	До 5 т	Автобусы
	То же	Свыше 5 т	Автобусы, в том числе сочлененные
	ДТС с двигателем, предназначенным для перевозки грузов	До 3,5 т	Грузовые и специальные автомобили
	То же	Свыше 3,5 до 12,0 т	Грузовые и специальные автомобили, автомобили-тягачи
	То же	Свыше 12,0 т	То же

 

 

8.1.2. Условия проведения дорожных испытаний

 

1) Дорога для испытаний должна иметь цементно- или асфальтобетонное покрытие. Поверхность дороги должна быть сухой, чистой и ровной. Продольный и поперечный уклоны — не более 1,5 %, ширина — не менее 7,5 м.

2) Антиблокировочная система тормозов (при ее наличии) должна быть в работоспособном состоянии.

3) Шины ДТС должны быть чистыми и сухими. Давление воздуха в них должно соответствовать требованиям ИЭ.

4) ДТС должно испытываться в снаряженном состоянии с водителем и средствами измерений (в случае необходимости — с оператором-испытателем).

5) Испытания должны осуществляться с отсоединенным от трансмиссии двигателем, а также с отключенными приводами дополнительных ведущих мостов и разблокированными трансмиссионными-дифференциалами, если это предусмотрено конструкцией ДТС.

6) Испытания должны проводиться для ДТС с «холодными» тормозными механизмами (РТС ДТС не использовалась на протяжении 30—40 мин).

7) В процессе торможения РТС не допускается корректировка водителем траектории движения ДТС, если это не требуется для обеспечения безопасности движения. В¹ случае корректировки траектории результат испытаний не засчитывается.

8) Начальная скорость торможения должна находиться в пределах от 35 км/ч до 45 км/ч. ДТС, которые по техническим характеристикам не могут двигаться с этими скоростями, должны начинать торможение с максимальной скорости. При этом норматив тормозного пути должен быть рассчитан по формуле таблицы 8.1 в соответствии с категорией ДТС.

9) Усилие на органе управления РТС во время торможения не должно превышать значения 490 Н для ДТС категорий М , N и 686 Н для ДТС других категорий.

Примечание 1. Для ДТС с приводом РТС, источником энергии которого не является мускульное усилие водителя, допускается усилие на органе управления не контролировать.

Примечание 2. Для ДТС, не оборудованных устройствами регулирования тормозных сил, нормативное уси­лие на органе управления РТС (или соответствующий уровень энергии) должно быть уменьшено в соотношении Мо/Мa (Мо – снаряженная масса автомобиля, кг, Мa – полная масса автомобиля, кг). Это условие допускается выполнять с помощью упора, ограничивающего ход органа управления РТС. Если при этом эффективность торможения хуже указанной в таблице 8.1, то испытания необходимо повторить для ДТС с полной массой без уменьшения нормативного усилия.

10) Торможение должно осуществляться в режиме экстренного полного торможения при одноразовом воздействии на орган управления.

11) Во время торможения не допускается выход ДТС за границы коридора движения шириной 3,5 м.

12) Тормозной путь или установившееся замедление и время срабатывания должны определяться как среднее арифметическое, округленное до десятых долей, по результатам двух торможений в противоположных направлениях. Если разница между какими-либо и этих значений и средним больше 5 %, испытания необходимо повторить.

 

8.1.3. Требования безопасности во время проведения дорожных испытаний.

 

1) Перед проведением контрольного торможения необходимо провести предварительные торможения с начальных скоростей 20 км/ч, 30 км/ч, выполняя все условия пункта 5, раздела 8.1.2.

2) Участок дороги, на котором проводятся испытания, должен быть перекрыт для движения в установленном порядке.

При оценке эффективности торможения предусмотрено, наряду с измерением тормозного пути, возможность использования измерения величины замедления (с учетом времени срабатывания тормозной системы) либо, при стендовых испытаниях, величины удельной тормозной силы также вместе со временем срабатывания тормозной системы.

Основные характеристики тормозной системы - это время торможения , и путь торможения . Время торможения зависит от величины замедления и начальной скорости автомобиля :

 

. (8.1)

 

Путь торможения зависит также от коэффициента сцепления шины с покрытием дороги . Максимально допустимая тормозная сила всех колес равна:

 

, (8.2)

 

где - вес автомобиля, Н.

Максимальное замедление на ровном участке дороги равно:

 

, (8.3)

 

где - ускорение свободного падения, м/с ;

- коэффициент учета инерции вращающихся масс ( =1,04 – при выключенном сцеплении, =1,08 – при включенном сцеплении).

В этом случае путь торможения будет равен:

 

, (8.4)

 

где - конечная скорость автомобиля, м/с.

Процесс торможения изображают в виде графика (рисунок 8.1), на котором:

- время торможений до полной остановки, с;

- время реакции водителя, с;

- время до появления тормозной силы, с;

- время стабилизации тормозной силы, с;

- время установившегося замедления, с;

- изменение силы нажатия на педаль, Н;

- изменение тормозной силы, Н;

- скорость автомобиля, м/с;

- замедление автомобиля (норматив замедления для легкового автомобиля – 5,8 м/с );

- коэффициент учета инерции вращающихся масс.

 

Рисунок 8.1 – Тормозная характеристика автомобиля

При торможении с включенным двигателем:

 

(8.5)

 

При торможении с отключенным двигателем:

 

, (8.6)

 

где - тормозная сила, Н;

- сила сопротивление воздуха, Н;

- сила сопротивления движению (подъем), Н;

- сила трения в двигателе, Н:

 

, (8.7)

 

где - крутящий момент от сил трения в двигателе, Н;

- рабочий объем двигателя, л;

-начальная частота вращения коленчатого вала, об/мин;

- передаточное число ступени коробки перемены передач;

- передаточное число главной передачи;

- статический радиус качения колеса, м;

- механический КПД двигателя.

 

8.2. Лабораторное оборудование

 

1) Автомобиль ЗАЗ-1102 «Таврия».

2) Секундомер.

3) Рулетка.

4) Микрокалькулятор.

 

8.3. Порядок выполнения экспериментальных исследований

 

1) Вывести автомобиль на горизонтальный участок дороги и разогнать до требуемой скорости (3 значения).

2)В точке А рисунок 8.2, выключить сцепление и через 2-3 с, в точке В, начать торможение и включить секундомер.

3) Провести те же измерения с включенным сцеплением ().

4) После остановки автомобиля в точке С замерить путь торможения и время торможения t, рассчитать замедление j.

5) Измерения повторить три раза.

 

 

Рисунок 8.2 – Схема проведения эксперимента

 

8.4. Порядок выполнения теоретических расчетов

 

1) Вычислить среднее замедление

(8.8)

 

2)Построить график .

3) Сравнить экспериментальные значения с теоретическими (расчетными).

 

8.6. Содержание отчета

 

1) Краткие теоретические сведения.

2) Схема эксперимента.

3) Результаты измерений.

4) График.

5) Выводы.

 

8.7. Контрольные вопросы

 

1) Перечислить основные тормозные свойства автомобиля.

2) От чего зависит тормозной путь автомобиля.

3) Назвать нормированную величину замедления для различных классов транспортных средств.

4) Назвать методы контроля тормозных свойств, согласно ДСТУ 3649-97.

5) По тормозной характеристике описать тормозные свойства автомобиля.

6) Условия проведения дорожных испытаний.

9. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9

ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА ПРОХОДИМОСТЬ

Цель работы – изучить основные параметры проходимости автомобиля

 

9.1. Теоретический раздел

 

Проходимость – это одно из основных эксплуатационно-технических качеств любого автомобиля, определяющее возможность его использования в различных дорожных условиях. Под проходимостью автомобиля следует понимать способность его двигаться по плохим дорогам и вне дорог, преодолевая встречающиеся на его пути естественные и искусственные препятствия без вспоиогательных средств.

По этому признаку все автомобили делятся на 3 типа: автомобили обычной, повышенной и высокой проходимости:

Автомобили обычной проходимости – это автомобили общетранспортного назначения с колесной формулой 4х2 с обычными тороидными шинами с неблокирующимся дифференциалом, предназначенные для движения по шоссейным и грунтовым дорогам.

Автомобили повышенной проходимости – автомобили с колесной формулой 4х4, 6х4, 6х6 и т.д. с широкопрофильными шинами, с регулируемым давлением воздуха в шинах, с блокирующимся дифференциалом, предназначенные для движения как по дорогам, так и на местности вне их.

Автомобили высокой проходимости – это полноприводные автомобили с шинами сверхнизкого давления (до 0,5 атм.) типа пневмокатки. Пробег таких шин в 2 раза меньше, нагрузку на шину необходимо прикладывать на 50% меньше.

 

9.1.1. Классификация препятствий.

 

Препятствия, способные вызвать потерю проходимости, могут быть самыми различными, каждое из них по-своему воздействует на автомобиль. В зависимости от этого все препятствия можно разбить на три группы:

1. Препятствия создающие большое сопротивление движению и требующие на преодоление их силу тяги, близкую к силе тяги по сцеплению – мягкий грунт, песок, рыхлый снег, крутой подъем, порог, брод и т.д.

2. Препятствия способные вызвать опрокидывание автомобиля – ров, спуск, косогор, лед.

3. Препятствия способные вызвать затопление автомобиля – река (в том числе замерзшая), топкие болота.

 

9.1.2. Параметры сравнительной оценки (проходимости).

 

1. Коэффициент свободной тяги

 

, (9.1)

 

где - максимальная сила тяги на данном участке дороги по сцеплению, Н,

- вес автомобиля, Н,

- вес, приходящийся на ведущие колеса, Н.

 

, (9.2)

 

где - коэффициент сцепления колеса с дорожным покрытием (таблица 3.1),

- суммарный коэффициент сопротивления дороги.

 

, (9.3)

 

где - коэффициент сцепного веса ( =0,6 – для обычной проходимости, =1 – для повышенной проходимости).

 

. (9.4)

 

Максимальную силу тяги на определенном участке дороги можно определить и по характеристикам двигателя:

 

, (9.5)

 

где - сила тяги двигателя, Н.

 

Тогда коэффициент свободной тяги:

 

, 9.6)

 

где - удельная сила тяги по двигателю.

 

(9.7)

 

Эта оценка проводится с точки зрения возможности движения.

 

2. С точки зрения эффективности использования автомобиля в сложных условиях, проходимость оценивают по обобщенному фактору проходимости

 

, (9.8)

 

где и - полезная нагрузка на сложной и шоссейной дороге соответственно, Н,

и - длина дороги сложной и шоссейной соответственно, м,

и - время прохождения сложной дороги и шоссе соответственно, с,

и - расход топлива на сложной дороге и шоссе соответственно, г/(кВТ*ч).

- показывает насколько уменьшается транспортная работа при движении по трудному участку (П=0,5…1,0).

 

3. Возможность движения по вязкому (связному) грунту

 

, (9.9)

 

где - коэффициент сопротивления качению,

– связность грунта ( - сухой песок, - сухой связной грунт, - рыхлый грунт на более плотных слоях)

- глубина колеи, м,

- диаметр колеи, м.

 

Должно выполняться условие

 

(9.10)

 

4. Величина дорожного просвета или клиренс (геометрический параметр)

 

Таблица 9.1 – Величина дорожного просвета для различных моделей автомобиля

Модель автомобиля	ЗиЛ 130	ГАЗ 52	ГАЗ 66	ЗиЛ131	УРАЛ 375
Дорожный просвет, мм

 

5. Преодоление пороговых препятствий

 

 

Рисунок 9.1 – Преодоление колесом пороговых препятствий

 

Для автомобилей с колесной формулой 4х2:

 

, (9.11)

 

где - коэффициент сцепления колес,

- статический радиус колеса, м.

 

Если , что соответствует асфальтобетонному покрытию, величина порогового препятствия будет .

Для автомобилей с колесной формулой 4х4

Для автомобилей с колесной формулой 8х8

Снижением давления воздуха в шинах можно увеличить величину порогового препятствия на 50%.

 

6. Радиус проходимости (продольный и поперечный)

 

 

, (9.12)

 

где - база автомобиля, м.

 

(9.13)

 

, (9.14)

 

где с – максимальная высота преодолеваемого препятствия (рисунок 9.2), м,

n – расстояние от центра преодолеваемого препятствия до середины базы автомобиля (рисунок 9.2), м.

 

. (9.15)

 

 

Рисунок 9.2 – Продольный радиус проходимости

 

 

Рисунок 9.3 – Поперечный радиус проходимости

(9.16)

 

где - расстояние от центра автомобиля до внутренней поверхности колеса, м,

- величина наименьшего дорожного просвета, м.

 

7. Удельная мощность.

Чем выше удельная мощность, тем выше проходимость.

Значения удельной мощности приведены в таблице 9.2.

 

Таблица 9.2 – Значения удельной мощности для некоторых моделей автомобилей

Модель автомобиля	Значение удельной мощности, кВт/т
ГАЗ 66
ЗиЛ 131	10,4
КрАЗ 255Б	8,9
Audi A8	56,5

 

8. Динамический фактор

Динамическим фактором автомобиля называют отношение разности тяговой силы и силы сопротивлений воздуха к весу автомобиля :

 

(9.17)

На низких передачах сила сопротивления воздуха практически равна нулю и на большинстве автомобилей динамический фактор . На вездеходах фактор лежит в пределах на обычных автомобилях

 

 

9. Углы свеса

В таблице 9.3 приведены значения углов свеса для некоторых моделей автомобилей.

Таблица 9.3 - Значения углов свеса для некоторых моделей автомобилей

Модель автомобиля	Передний угол свеса, , град	Задний угол свеса, , град
ГАЗ 66
УРАЛ 375
КрАЗ 214

 

10. Угол перекоса осей

 

 

Рисунок 9.4 – Угол перекоса осей автомобиля

 

Вследствие упругости подвеска позволяет автомобилю приспосабливаться к неровностям местности без потери контакта колес с дорогой. Угол перекоса осей определяется как сумма углов перекоса передней и задней осей относительно горизонтальной плоскости (рисунок 9.4). Перекос оси ведущих колес вызывает перераспределение нагрузок на колеса, что при наличии межколесных или межосевых дифференциалов с малым внутренним трением может привести к значительному снижению силы тяги по сцеплению.

 

(9.18)

 

При значении угла перекоса сила тяги снижается на 50%.

11. База автомобиля

12. Радиус колеса

13. Координаты центра тяжести

14. Коэффициент полноты рисунка шины

15. Наличие блокировки дифференциала

16. Наличие устройства автоматической подкачки шин

17. Преодоление подъемов и спусков

На подъеме сопротивление движению увеличивается на величину , а , т.е. сцепной вес меньше и сила тяги по величине сцепления меньше. Таким образом, можно сделать вывод, что подъем – это сл

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: