Определение передаточного числа главной передачи.

Передаточное число главной передачи определяется по выражению:

; (10)

где: i_KZ– передаточное число КПП на высшей передаче; (Для ГАЗ 66 передаточное число на IV передаче=1.00);

i_Д– передаточное число в дополнительной (раздаточной) коробке(Для ГАЗ 66 передаточное число в РК=1, 00);

r_K– расчетный радиус качения ведущих колес автомобиля, м.

Для определения радиуса ведущих колес грузового автомобиля ГАЗ 66 необходимо выбрать марку шины колеса согласно расчетной нагрузки. Для этого определяется нормальная нагрузка на одну шину полностью нагруженного автомобиля:

, Н (11)

где: п_Ш– число шин, приходящихся на ведущие оси;

λ – коэффициент нагрузки на ведущие колеса, учитывающий распределение массы автомобиля по осям:

для грузовых и легковых автомобилей типа 4 4 и 6 6 λ = 1, 0;

Рассчитаем нормальную нагрузку на одну шину автомобиля ГАЗ 66:

R_z=9, 81*(5640+2200)*1, 0/4=19227, 6 Н;

Выберем шину 240-508 для прототипа ГАЗ 66

Радиус колеса будет определяться по следующей формуле:

; (13)

где: d– наружный диаметр диска колеса, дюйм;

b–ширина профиля шины, дюйм.

Так как обозначение колеса дано в мм, то уберем из формулы 13 переводной коэффициент 0.0254.

Отсюда найдем радиус колеса для ГАЗ 66:

r_{K=(0, 5*508)+0, 9*240=254+216=470 мм;} r_{K=0, 47 м.}

Отсюда найдем передаточное число главной передачи автомобиля ГАЗ 66

I₀=0, 377*3500*0, 47/1, 00*1, 00*70=8, 86

4.4. Подбор передаточных чисел коробки передач

Для определения передаточных чисел коробки передач, вначале определяют передаточное число на первой, самой низкой передаче.

Передаточное число первой передачи должно удовлетворять следующим требованиям:

- обеспечивать преодоление повышенных дорожных сопротивлений движению;

- не вызывать буксование ведущих колес автомобиля при передаче максимального крутящего момента двигателя.

Для преодоления автомобилем повышенных дорожных сопротивлений и обеспечения максимальной силы тяги на ведущих колесах максимальная касательная силы будет определяться следующим равенством:

; (14)

ИЗ данного равенства передаточное число коробки передач на первой передаче будет равно:

; (15)

где: G– сила тяжести автомобиля, Н(G=76872 H);

М_{КР МАХ}– максимальный крутящий момент, определяемый внешней скоростной характеристикой двигателя, Нм(следуя пункту 4.2 М_кр=99, 2Нм);

η _{ТР 1}– КПД трансмиссии на первой передаче.(η _{ТР 1}=0.88-0.92).

Определим передаточное число на первой передачи для ГАЗ 66:

I_k1 ≥ 76872*0, 026*0, 47/99, 2*0, 88*8, 86=939, 4/773, 4=1, 2

Найденное передаточное отношение первой ступени коробки передач должно исключать полное буксование ведущих колес, которое может возникнуть при максимальной касательной силе тяги автомобиля.

Для этого необходимо, чтобы максимальная касательная силы тяги, подводимая к ведущим колесам, была бы меньше или равна максимальной силе сцепления ведущих колес с дорогой, т. е:

; (16)

Выразим искомую величину:

; (17)

где: φ – коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой принимается в пределах 0, 5...0, 7.

Вычислим значение передаточного числа КПП на 1 передаче при помощи формулы (17):

I_k1=1*76872*0.6*0.47/299, 2*0.88*8, 86=21677, 9/773, 4=28

Таким образом, передаточное число первой ступени коробки передач должно лежать в пределах, обуславливающих преодоление автомобилем максимального дорожного сопротивления и отсутствие буксования ведущих колес.

Зная передаточное число 1-й ступени коробки передач, переходят к определению передаточных чисел на промежуточных передачах.

Если исходить из условия сохранения постоянного интервала изменения чисел оборотов двигателя, при разгоне на различных передачах, что обуславливает наибольшую производительность и экономичность автомобиля, то получим ряд передаточных чисел, подчиняющихся закону геометрической прогрессии:

, (18)

откуда:

; ; (19)

где: z– число передач;

q–знаменатель геометрической прогрессии.

; (20)

Вычислим знаменатель прогрессии. Так как высшая передача прямая, то знаменатель равен 1 и формула примет вид:

Вычислим знаменатель:

q= =3, 04

Вычислим значения передаточных чисел на остальных передачах:

I_k2=28/3, 04=9, 2

I_k3=9, 2/3, 04=3, 03

I_k4=3, 03/3, 04=1

Зная передаточные числа коробки перемены передач и главной передачи, определяем передаточные числа трансмиссии:

;

Вычислим:

I_TP1=28*8, 86=248, 08

I_TP2=9, 2*8, 86=81, 512

I_TP3=3, 03*8, 86=26, 8

I_TP4=1*8, 86=8, 86

4.5 Построение универсальной динамической характеристики автомобиля.

Динамической характеристикой автомобиля называют графически выраженную зависимость динамического фактора от скорости движения автомобиля на разных передачах.

Универсальная динамическая характеристика автомобиля является его основным техническим документом.

Динамический фактор представляет собой отношение избыточной касательной силы к силе тяжести автомобиля:

; (23)

Величина динамического фактора зависит от характера протекания кривой крутящего момента двигателя, передаточного числа трансмиссии, скорости движения автомобиля и его массы.

Вначале строят динамическую характеристику порожнего автомобиля без груза и без прицепа.

Масса порожнего автомобиля определяется следующим образом:

; (24)

где: т_ВОД – масса водителя (примем массу человека за 80 кг)

m₀ -масса автомобиля (для ГАЗ 66 масса автомобиля равна 5640 кг)

Рассчитаем массу порожнего ГАЗ 66:

M _пор =5640+80=5720кг

Расчет значения динамического фактора автомобиля ведется в следующей последовательности:

1.Зададимся рядом значений частот вращения коленчатого вала (20, 40, 60, 80, 100, 120 от п _МАХ). Для ГАЗ 66 ранее было рассчитано:

2.Для выбранных частот подсчитывают величины скоростей автомобиля на каждой передаче по формуле:

; км/ч

Рассчитываем скорости движения автомобиля на каждой передаче:

1передача (передаточное число трансмиссии 248, 08):

V=0, 377*700*0, 47/248, 08=0, 5 км/ч;

V=0, 377*1400*0, 47/248, 08=1 км/ч;

V=0, 377*2100*0, 47/248, 08=1, 5 км/ч;

V=0, 377*2800*0, 47/248, 08=2 км/ч;

V=0, 377*3500*0, 47/284, 08=2, 5 км/ч;

2 передача (передаточное число трансмиссии 81, 512):

V=0, 377*700*0, 47/81, 512=1, 5 км/ч;

V=0, 377*1400*0, 47/81, 512=3 км/ч;

V=0, 377*2100* 0, 47/81, 512=4, 5 км/ч;

V=0, 377*2800*0, 47/81, 512=6 км/ч;

V=0, 377*3500*0, 47/81, 512=7, 5 км/ч;

3 передача (передаточное число трансмиссии 26, 8):

V=0, 377*700*0, 47/26, 8=4, 6 км/ч;

V=0, 377*1400*0, 47/26, 8=9, 2 км/ч;

V=0, 377*2100*0, 47/26, 8=13, 8 км/ч;

V=0, 377*2800*0, 47/ 26, 8=18, 4 км/ч;

V=0, 377*3500*0, 47/26, 8=23 км/ч;

4 передача (передаточное число трансмиссии 8, 86):

V=0, 377*700*0, 47/8, 86=14 км/ч;

V=0, 377*1400*0, 47/8, 86=28 км/ч;

V=0, 377*2100*0, 47/8, 86= 42 км/ч;

V=0, 377*2800*0, 47/8, 86=56 км/ч;

V=0, 377*3500*0, 47/8, 86=70 км/ч

3. Определяем величину касательной силы тяги Рк по передачам;

Касательная сила тяги Р_к вычисляется по формуле:

_{; Н (25)}

Где: М_кр-крутящий момент двигателя ГАЗ 66 приведен в таблице:

iⁱ_ТР-передаточное число на i-ой передаче (для 1, 2, 3, 4 передач соответственно 248, 08; 81, 512; 26, 8; 8, 86; передача прямая)

ή _ТР-КПД трансмиссии (для прототипа автомобиля КПД трансмиссии берется в пределах от 0, 88 до 0, 92)

r_к- радиус колеса (для ГАЗ 66 с шинами 240-508 радиус равен 0, 47 м)

Рассчитаем касательную силу тяги автомобиля ГАЗ 66 по всем передачам.

1 передача (передаточное число 28):

Р_к=79, 3*28*0, 88/0, 47=4157, 3 Н

Р_к=99, 2*28*0, 88/0, 47=5200, 6 Н

Р_к=96, 5*28*0, 88/0, 47=5059, 1 Н

Р_к=91, 2*28*0, 88/0, 47=4781, 2 Н

Р_к=79, 3*28*0, 88/0, 47=4157, 3 Н

2 передача (передаточное число 9, 2)

Р_к=79, 3*9, 2*0, 88/0, 47=1366 Н

Р_к=99, 2*9, 2*0, 88/0, 47=1708, 8 Н

Р_к=96, 5*9, 2*0, 88/0, 47=1662, 3 Н

Р_к= 91, 2*9, 2*0, 88/0, 47=1571 Н

Р_к=79, 3*9, 2*0, 88/0, 47=1366 Н

3 передача (передаточное число 3, 03)

Р_к=79, 3*3, 03*0, 88/0, 47=450 Н

Р_к=99, 2*3, 03*0, 88/0, 47=562, 8 Н

Р_к=96, 5*3, 03*0, 88/0, 47=547, 5 Н

Р_к= 91, 2*3, 03*0, 88/0, 47=517, 4 Н

Р_к=79, 3*3, 03*0, 88/0, 47=450 Н

4 передача (передаточное число 1, 0)

Р_к=79, 3*1*0, 88/0, 47=148, 5 Н

Р_к=99, 2*1*0, 88/0, 47=185, 7 Н

Р_к=96, 5*1*0, 88/0, 47=180, 7 Н

Р_к= 91, 2*1*0, 88/0, 47=170, 8 Н

Р_к=79, 3*1*0, 88/0, 47=148, 5 Н

4. Подсчитаем значение силы сопротивления воздуха Rw для V, соответствующим исходном значениям n на каждой передаче.

Сила сопротивления воздуха рассчитывается формулой:

Н (26), где

Rw-сила сопротивления воздуха для скоростей соответствующим исходным значениям n на каждой передаче

k-коэффициент сопротивления воздуха (k=0, 06 кг/м)

F-площадь лобового сопротивления (для ЗиЛ-130 F=4, 3 м² )

V-скорость движения автомобиля (для разных передач рассчитано в п.2)

1 передача.

Rw=0, 06*4, 3*3, 61/12, 96=0, 07H Rw=0, 06*4, 3*57, 8/12, 96=1, 2H

Rw=0, 06*4, 3*14, 4/12, 96=0, 3H Rw=0, 06*4, 3*90, 3/12, 96=1, 8H

Rw=0, 06*4, 3*32, 5/12, 96=0, 6H

2 передача.

Rw=0, 06*4, 3*9, 6/12, 96=0, 2H Rw=0, 06*4, 3*153, 8/12, 96=3, 1H

Rw=0, 06*4, 3*38, 4/12, 96=0, 8H Rw=0, 06*4, 3*234, 1/12, 96=4, 7H

Rw=0, 06*4, 3*86, 5/12, 96=1, 7H

3 передача

Rw=0, 06*4, 3*25/12, 96=0, 5H Rw=0, 06*4, 3*400/12, 96=8H

Rw=0, 06*4, 3*100/12, 96=2H Rw=0, 06*4, 3*, 625/12, 96=12, 5H

Rw=0, 06*4, 3*, 225/12, 96=4, 5H

4 передача

Rw=0, 06*4, 51*90, 25/12, 96=1, 88H Rw=0, 06*4, 51*1444/12, 96=30, 09H

Rw=0, 06*4, 51*361/12, 96=7, 5H Rw=0, 06*4, 51*2256, 25/12, 96=47, 02H

Rw=0, 06*4, 51*812, 25/12, 96=16, 9H

5 передача

Rw=0, 06*4, 3*259, 2/12, 96=5, 2Н Rw=0, 06*4, 3*4173, 2/12, 96=83, 1Н

Rw=0, 06*4, 3*1043, 29/12, 96=20, 8Н Rw=0, 06*4, 3*6320, 2/12, 96=125, 8Н

Rw=0, 06*4, 3*2342, 6/12, 96=46, 7Н

5.Рассчитаем динамический фактор автомобиля исходя из полученных данных:

1 передача

D=3515-0, 07/43708=0, 08 D=4780-1, 6/43708=0, 08

D=4405-0, 3/43708=0, 1 D=4155-1, 8/43708=0, 06

D=4290-0, 6/43708=0, 09

2 передача

D=2411, 5-0, 2/43708=0, 05 D=2784, 7-3, 1/43708=0, 06

D=3025, 4-0, 8/43708=0, 06 D=2419, 9-4, 7/43708=0, 05

D=2946, 6-1, 7/43708=0, 07

3 передача

D=1396, 6-0, 5/43708=0, 02 D=1612, 2-8/43708=0, 02

D=1751, 6-2/43708=0, 03 D=1401, 01-12, 5/43708=0, 02

D=1705, 9-4, 5/43708=0, 03

4 передача

D=719, 2-1, 9/43708=0, 015 D=830, 5-30, 1/43708=0, 018

D=902, 3-7, 5/43708 =0, 016 D=721, 7-47, 02/43708=0, 015

D=878, 8-16, 9/43708=0, 019

5 передача

D=423, 1-5, 2/43708=0, 009 D=488, 5-83, 1/43708=0, 009

D=530, 7-20, 8/43708=0, 011 D=424, 5-125, 8/43708=0, 007

D=516, 9-46, 7/43708=0, 01

Занесем полученные расчетные значения динамики автомобиля ЗиЛ-130 в Таблицу 3.

Таблица3. Расчетные значения динамической характеристики автомобиля ЗиЛ-130.

Для построения универсальной построенной динамической характеристики необходимо в верхней части графика (рис. 2) провести вторую горизонтальную координатную ось и на ней отметить значения коэффициента загрузки автомобиля:

; (26)

Г=10605/4460=2, 2

Начало отсчета по оси Г начинается с 1, что соответствует массе порожнего автомобиля. Отношение полностью груженого автомобиля к порожнему даст максимальное значение Г и его нужно отложить в точке координаты, соответствующей V_MAX. Точки Г_МАХ и V_MAX соединяются вертикальной линией, которая будет служить ординатой динамического фактора полностью груженого автомобиля.

Умножив значения динамического фактора порожнего автомобиля на Г_МАХ, получают численные значения динамического фактора полностью груженого автомобиля и откладывают их на второй ординате:

; (27)

Соединяют соответствующие значения динамического фактора порожнего и полностью груженого автомобиля наклонными линиями. Ось Г разбивают на ряд равных отрезков и через их граничные точки проводят вертикальные линии до пересечения с нижней горизонтальной осью. Эти линии будут соответствовать промежуточным значениям Г.

Таким образом, построенная универсальная динамическая характеристика позволяет определять значение динамического фактора при любой степени загрузки автомобиля.