Формула передаточного числа трансмиссии

Передаточные числа коробки передач

Трансмиссия автомобиля предназначена для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. Ее составные части: сцепление (обеспечивает наличие или отсутствие связи между двигателем и коробкой передач), коробка передач (подает и перераспределяет мощность и крутящий момент от двигателя к приводным валам колес) и приводные валы.

Большинство технологий, применяемых в тюнинге трансмиссии, проверены в автоспорте. Трансмиссия любого, особенно спортивного автомобиля — важнейший механизм реализации динамических характеристик двигателя. Даже с относительно слабым мотором машина может быть быстрой из-за правильно подобранных передаточных чисел.

В автоспорте применяются синхронизированные (как на «дорожных» автомобилях) и несинхронизированные (кулачковые) коробки передач. По принципу переключения они делятся на обычные (Н-схема) и секвентальные (с последовательным выбором передач, как на мотоциклах).

В автомобилях достаточно серьезного уровня подготовки применяются кулачковые КП. Они имеют ряд преимуществ — выдерживают более высокие нагрузки (за счет формы зуба и зацепления шестерня — кулачковая муфта); позволяют опытным пилотам тратить меньше времени на переключение передач за счет неполного выжима сцепления или вообще без выжима сцепления; в них не разрушаются синхронизаторы (которых попросту нет).

Для обычного дорожного движения кулачковые КП практически непригодны, так как являются достаточно шумными (за счет работы прямозубых зубчатых пар), «жесткими» при включении передачи, имеют относительно небольшой ресурс. Кроме того, они несоизмеримо дороже, чем синхронизированные, и требуют регулярного квалифицированного обслуживания.

Синхронизированные КП отличаются от стандартных лишь передаточными числами. В отдельных случаях (ВАЗ-2108 и -2110) возможно добавление 6-й передачи. Правильный подбор передаточных чисел главной пары редуктора, первичного вала и ведомых шестерен вторичного вала — залог согласованной работы трансмиссии. Передаточные числа подбираются в зависимости от мощностных и моментных характеристик двигателя, размера колес и самое главное — от пожеланий владельца автомобиля.

Передаточное число коробки передач — это отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубцов ведущей шестерни. Чем оно выше, тем передача «короче» и «мощнее», то есть мотор очень быстро выкручивает положенное количество оборотов, набор скорости происходит так же стремительно, но возникает необходимость в частом переключении передач. Как следствие — некоторое снижение максимальной скорости на данной передаче.

Первое средство повышения разгонной динамики автомобиля — изменение передаточного числа главной пары редуктора. При производстве переднеприводных моделей и машин «десятого» семейства на АвтоВАЗе, как правило, устанавливают пары с передаточным числом 3,7-3,9 (исключение — ВАЗ-21103 16V с передаточным числом 3,5). Трудно поверить, пока не убедишься сам, что установка главной пары 4,1 или 4,3 превращает стандартную «восьмерку» в автомобиль с пушечной динамикой.

К примеру при езде на автомобиле ВАЗ-2108 с двигателем все 1,3 л и главной парой 4,5″. Ощущение такое, будто под капотом живет что-то могучее и дикое, явно не ВАЗовского происхождения. Пилоту заметно чаще приходилось перебирать рычагом переключения передач, зато на светофоре и при любом маневре автомобиль — первый. К слову, на спортивной технике используются шестеренки еще «экстремальнее» — 4,7; а у кроссовиков — и вовсе 5,1. В продолжение разговора о «перебирании рычагом» упомянем о специальных тюнинговых рядах (в профессиональной среде их именуют коммерческими рядами) передач. Хозяева «восьмерок» наверняка знают, что, даже если сильно выкрутить двигатель на первой передаче, при переключении на вторую обороты резко падают, снижается и динамика. Виной тому — слишком большой разрыв между передаточными числами 1-й и 2-й передач. Тюнинговые ряды рассчитаны так, чтобы обеспечивать уверенный равномерный разгон автомобиля 1 всех передачах. Первая передача, по сравнению со «стандартом», слегка «понижена». В этом варианте динамика ухудшается, зато передача становится более «длинной», а в сочетании с главной парой 4,3 — предел мечтаний. Вторая приближена к первой, что избавляет от ощутимого «провала», хорошо знакомого владельцам переднеприводных ВАЗов. Третья и пятая — такие же, как на «стандарте». Четвертая приближена к третьей, шестая — к пятой. Можно легко рассчитать, что получится после всех мероприятий. Используем формулу Va=Nc*60*2¶R/(1000*iп*iгп), где Va, — скорость автомобиля, км/ч; Nc — число оборотов коленчатого вала; R — динамический радиус колеса, м; iп — передаточное число передачи; iгп — передаточное число главной пары.Правда, формула позволяет определить скорость на данной передаче при данных оборотах двигателя, но не разгонную динамику автомобиля.

Вернемся к автоспорту и отметим еще несколько моментов. В гонке необходимо максимально быстрое и четкое включение выбранной передачи. Добиться этого можно различными способами. К примеру, в системах с тяговым включением передач (переднеприводные ВАЗы, ряд моделей Volkswagen) стандартные механизмы не обеспечивают четкого «попадания в передачу», и их конструкция существенно модернизируется путем применения более жестких пластиков и замены соединений шпилька-шплинт на ШС.

Для спортивных автомобилей семейства ВАЗ-2108 давно стала нормой установка жесткой страховочной тяги, соединяющей корпус КП с точкой крепления рычага переключения. «Страховка» обеспечивает их взаимную неподвижность и предотвращает самопроизвольное «выбивание» передачи при резком изменении тяги двигателя, а также при ударных и прыжковых нагрузках на подвеску и кузов.

Операция проходит следующим образом. В стандартном исполнении корпус шаровой опоры рычага переключения передач на переднеприводных ВАЗах жестко прикреплен к кузову автомобиля, поэтому в кузове высверливается отверстие, в него помещается корпус шаровой опоры и соединяется с кузовом через резиновые подушки. Снизу корпуса шаровой опоры устанавливается тяга, второй конец которой соединяется с корпусом коробки передач. Четкое включение передач может понадобиться не только в условиях соревнований, но и в повседневном движении по городу ( особенно водителям, предпочитающим жесткий, активный стиль езды).

У кого-то из читателей наверняка возник вопрос — а долго ли выдержит стандартное сцепление такую трансмиссию? НЕДОЛГО!

Отдельно предлагается установка дифференциала повышенного трения.

Самое очевидное преимущество автомобиля с таким дифференциалом: когда возникает значительная разница в крутящем моменте между полуосями (одно из ведущих колес пробуксовывает), включается блокировка, и полуоси приобретают жесткую связь. Колесо, имеющее хорошее сцепление с дорогой, начинает вращаться. Как только крутящий момент сравнивается, блокировка выключается, и дифференциал работает в обычном режиме.

Помимо повышения проходимости обычных автомобилей, системы блокировки дифференциала широко используются в спортивной технике, поэтому их установку можно порекомендовать любителям активной езды. Присутствие блокировки позволяет проходить повороты на гораздо большей скорости, лучше чувствовать автомобиль и дорогу.

Последний штрих — приводные валы. На «заряженных» автомобилях, как и на спортивных, применяются валы, рассчитанные на передачу значительно большего крутящего момента, чем способен развить стандартный для данного автомобиля двигатель. Необходимо учитывать и возможность работы валов в предельных углах «раскрытия» подвески.

Тюнинг — выражение вашей индивидуальности. Выбирая, что из перечисленного нужно именно вам, необходимо реально оценить свои возможности (это касается в первую очередь водительского мастерства, манеры езды и лишь во вторую — денежной стороны вопроса) и желания. Кого-то заинтересует только повышение передаточного числа главной пары — для динамичных стартов. Кому-то больше придется по душе коммерческий ряд передач — для равномерного уверенного разгона. А кто-нибудь наверняка захочет сделать все — может быть, и, не совсем понимая, зачем ему это нужно

Передаточное число КПП: что означает и как его рассчитать

Коробка передач для автомобиля – второй по важности (да и по стоимости) агрегат. Без неё автомобиль бы двигался в ограниченном диапазоне скоростей и был бы очень прожорливым. Именно трансмиссия ответственна за изменение передаваемого на привод крутящего момента.

Большинство современных КПП – ступенчатые, то есть позволяют изменять крутящий момент дискретно, по ступеням, что обеспечивается наличием зубчатой передачи. Схематически ступени можно представить себе в виде пар шестерёнок, характеризующихся разным передаточным числом.

Сегодня мы расскажем, что обозначает передаточное число коробки, как оно измеряется, на что влияет.

Общий принцип работы КПП

Классическая механическая коробка представляет собой редуктор, состоящий из множества ступеней. Основная задача редуктора – увеличить или уменьшить на выходе скорость вращения вала с одновременным изменением крутящего момента, передаваемого от коленвала силового агрегата на пару ведущих колёс. В МКПП работой редуктора управляют вручную, используя рычаг переключения передач, устанавливаемый в салоне ТС.

Увеличивая обороты мотора, водитель разгоняет машину, но на каждой конкретной передаче существует максимальная скорость, выше которой авто ехать не сможет Проблема решается переходом на другую передачу с увеличенным передаточным числом, что позволяет снизить обороты при примерно том же крутящем моменте.

Но что такое передаточное число коробки, о котором мы упоминаем?

Под этим термином понимают вполне конкретную величину: соотношение количества зубьев, имеющихся на ведомой шестерне, к числу зубьев на одной из ведущих шестерен. То есть при переключении передач на шестерню с 30 зубьями при 60 зубьях на ведомой шестерне будем иметь передаточное число, равное двум (60:30).

Это значит, что передаточное число коробки передач говорит о том, насколько быстрее будет вращаться ведомый вал по сравнению со скоростью вращения коленвала.

Как рассчитываются передаточные числа КПП

Алгоритм определения передаточного числа коробки:

за базовую берём формулу К = Квм/Квщ, где Квм — число зубцов ведомой шестерни, Квщ — ведущей. Если, скажем, требуется определить ПЧ крутящего момента на колеса от трансмиссии, необходимо взять за исходные данные число зубцов шестерни дифференциала, которая будет ведомой, и количество зубцов шестерни вторичного вала КПП. Полученное значение называют ПЧ главной пары;
итак, пускай на коробке, расположенной на вторичном валу, имеется 15 зубьев, на шестерне дифференциала – 53 зубца. Подставив эти значения в нашу формулу, получим значение ПЧ для этой пары, равное 3,5. Это означает, что вал дифференциала будет вращаться медленнее вторичного вала коробки в 3,5 раза;
аналогичным образом рассчитываются ПЧ для каждой пары шестерен, присутствующих в трансмиссии. Чем ближе они будут находиться, тем плавнее будет осуществляться разгон авто, если передачи переключать последовательно друг за другом. По передаточным числам КПП можно произвести расчёт скорости вращения мотора, вернее, разницу скоростей между высшей и низшей передачами, разделив ПЧ первой передачи на ПЧ самой высокой;
рост передаточного числа, приводит к более коростному разгону автомобиля, но придётся чаще переключаться. Чем меньше ПЧ, тем выше максимально достижимая скорость, но разгоняться придётся дольше.

В принципе такой способ расчёта применяется при разработке трансмиссии, но здесь многое зависит от точности подбора передаточных чисел – это влияет не только на максимальную скорость автомашины, но и её динамические характеристики.

Узнать ПЧ для конкретной модели авто можно просмотрев её технические характеристики в руководстве пользователя. Если таковые найти не удалось, посчитать отношение для каждых пар МКПП можно и самостоятельно.

Делается это следующим образом:

машина загоняется на яму, все колёса, кроме одного ведущего, фиксируются противооткатными упорами;
выставляем рычаг КП в нейтральное положение;
мелом фиксируем текущее положение колеса, поставив метки на шине и полу (добиваясь их совмещения);
аналогичную операцию выполняем с фланцем и корпусом редуктора;
пуская помощник вращает колесо, а вы подсчитывайте, сколько оборотов сделает вал редуктора. Помощник добивается повторного совпадения меток, подсчитывая количество оборотов колеса;
полученное значение делим пополам, а затем на количество оборотов, выполненных карданным валом. Результирующее значение и будет искомым передаточным числом.

Как динамика машины зависит от передаточного числа

Чем правильнее (читай – сбалансированнее) подобраны ПЧ, тем эффективнее будет работать коробка, а износ шестерней будет сведён к минимуму. Но такой подбор – задача нелёгкая, поскольку необходимо учитывать множество факторов: мощность силового агрегата, назначение транспортного средства, диаметр колеса и т. д.

Величина передаточного числа влияет на то, как изменяется крутящий момент на выходе конкретной пары, а в конечном итоге – на валу, идущему к ведущим колесам. Для изменения ПЧ подбирают шестерни с увеличенным или уменьшённым количеством зубьев.

При высоком ПЧ автомобиль будет разгоняться быстрее, то есть будет обладать большей динамикой, но длина передачи будет короткой. Под этим термином понимают, насколько быстро достигаются максимальные обороты коленвала (короткие передачи расположены снизу, и переключаться здесь нужно быстро).

При уменьшении ПЧ мы ухудшаем динамику авто, но зато можем разгонять её до больших скоростей. Именно поэтому на самой высокой передаче обгон выполнять не рекомендуется, нужно перейти на меньшую и переключиться на высшую после завершения манёвра.

Конструкторы, подбирая передаточные числа, стремятся найти компромиссное решение, когда и скорость высока, и разгонные характеристики не страдают.

В автоспорте многие гонщики стремятся сделать передаточные числа коробки передач со строго последовательным уменьшением на определённое значение. Это делается для того, чтобы спортсмен переключался при разгоне «на автомате», то есть длина передач делается примерно равной.

Высокая скорость – режим, характерный для движения по прямой. Если трасса извилистая, рекомендуется использовать ПЧ с большими значениями – такой подбор в зависимости от типа трассы приходит с опытом.

Тюнинг КПП с изменением передаточного отношения

Не все знают, что лучшие динамические показатели зависят не от мощности, а достигаются в том диапазоне оборотов, который характернее для максимального крутящего момента. То есть в граничных значениях частоты оборотов коленвала, наименьшем и наибольшем, крутящий момент не достигает своего максимума.

Другими словами, чем большей будет разница между текущими и максимальными оборотами, тем хуже будет происходить набор скорости. В классических коробках передаточные числа стараются подобрать таким образом, чтобы разгон авто был комфортен на низших передачах, а наивысшие использовать для поддержания высокой скорости, экономя при этом горючее.

Если экономичность не является критическим показателем, то можно улучшить динамику, изменяя ПЧ. В этом случае уменьшается диапазон скоростей вращения коленвала при движении на одной передаче, то есть она становится короче, при этом происходит сближение ПЧ рядом расположенных передач. Для этого даже есть свой термин – сближенный ряд КПП.

Что это означает с точки зрения водителя? Двигатель достигает максимальных оборотов на меньшей передаче, но при переходе на более высокую ступень обороты остаются на примерно том же уровне – падают, но не критично, оставаясь в поддиапазоне максимального крутящего момента.

Существует несколько путей решения этой задачи – например, установить колёса меньшего диаметра или изменить передаточное число главной пары (например, увеличить с 3,7 до 4,0). А можно и совместить эти методы.

Многие поступают так: если конкретная модель имеет комплектации с разными силовыми агрегатами (например, 1,1, 1,3 и 1,6 л.), то передаточное число главной пары для автомобиля с 1,6-литровым мотором делают равным ПЧ, характерному младшим версиям.

То есть в результате такого тюнинга при установке ПЧ в значение 4,0 вместо штатных 3,7 передаточное число на пятой передаче станет таким же, как на четвёртой. Если при этом «обуть» машину в покрышки с меньшим диаметром, это ещё больше понизит передаточное число. То есть машина будет разгоняться намного быстрее, но и бензина кушать больше.

После такого апгрейда на 5-й передаче двигатель будет раскручиваться «по полной», что не добавит комфорта пассажирам. Так что подобный тюнинг уместен только в случае острой необходимости с учётом других характеристик машины (её веса, мощности двигателя, режима эксплуатации).

Определение передаточных чисел трансмиссии автомобиля

Общее передаточное число трансмиссии автомобиля определяется по формуле

где U₀ – передаточное число главной передачи;

U_К1 – передаточное число коробки передач на первой передаче;

U_Р – передаточное число раздаточной коробки.

Распределение общего передаточного числа трансмиссии между отдельными элементами зависит от схемы трансмиссии.

Передаточное число главной передачи определяется исходя из обеспечения максимальной скорости движения автомобиля

где — обобщенный радиус качения колеса, м;

n_max – максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя,

U _К_Z — передаточное число коробки передач на высшей передаче.

У автомобилей с карбюраторным двигателем U_К_Z = 1,0.

У автомобилей с дизельным двигателем U_К_Z = 0,664…0,613;

U _Р – передаточное число раздаточной коробки на высшей передаче.

V_max – максимальная скорость движения автомобиля на высшей

передаче м · с -1 .

Передаточное число коробки передач на первой передаче определяется исходя из условия преодоления автомобилем максимального дорожного сопротивления при использовании максимального динамического фактора по сцеплению выражаемого равенством

где — коэффициент сцепления движителя с дорогой;

k — коэффициент загрузки ведущих колес. Для автомобилей со

всеми ведущими колесами при блокированном приводе k = 1.

Исходя из условия получения максимальной величины динамического фактора автомобиля, определяется передаточное число первой передачи

где М_е_max – максимальный крутящий момент двигателя, определяемый

по скоростной характеристике;

— КПД трансмиссии автомобиля, = 0,85…0,95.

Минимальное число ступеней Ζ в коробке передач определяется из зависимости

где n_Н и n₀ – номинальная частота вращения коленчатого вала

двигателя и частота вращения коленчатого вала,

соответствующая максимальному моменту. Берется из

Для обеспечения наибольшей интенсивности разгона структура передач строится по геометрической прогрессии.

Знаменатель прогрессии для автомобиля с карбюраторным двигателем определяется по формуле

Знаменатель прогрессии для автомобиля с дизельным двигателем

где U_К_Z_-1 — передаточное число коробки передач, предшествующее

Для автомобиля с карбюраторным двигателем U_К = 1, для автомобиля с

Передаточные числа промежуточных передач

, , , и т.д.

Передаточное число коробки передач для заднего хода

Построение динамической характеристики автомобиля

Динамическая характеристика представляет собой графическую зависимость свободной силы тяги от скорости движения автомобиля на различных передачах и является основным документом, характеризующим тягово — динамические качества автомобиля.

Расчет тяговой характеристики производится в следующем порядке.

В таблицу 7.4 вносятся значения частоты вращения n коленчатого вала и соответствующие им значения крутящего момента М из скоростной характеристики двигателя.

Скорость движения автомобиля определяется из формулы, м/сек.

Касательная сила тяги определяется по формуле, Н

Сила сопротивления воздуха, Н

где k – коэффициент обтекаемости, k = (0,6…0,7) ;

F – площадь лобовой поверхности автомобиля, м 2 . ;

В — колея колес автомобиля, м. Принимается по прототипу;

Н — высота автомобиля, м. Принимается по прототипу;

V — скорость движения автомобиля, м/с. Принимается по прототипу.

При скорости движения автомобиля меньше 30 км/час сила

сопротивления воздуха не учитывается.

Свободная сила тяги, Н

Отношения свободной силы тяги к весу автомобиля называется динамическим фактором автомобиля

Найденные значения величин заносятся в таблицу 7.4.

Таблица 7.4- Параметры динамической характеристики автомобиля

Передача	n	М Н·м	V м·с -1	Р_К Н	Р_W Н	Р_а Н	D
n₁ _……. n₂
n₁ _……. n₂
3 и т.д.

По данным таблицы строится в функции от скорости движения тяговая и динамическая характеристики автомобиля (рис.7.2).

Рисунок 7.2 – Тяговая и динамическая характеристика автомобиля

Применение динамической характеристики значительно упрощает решение эксплуатационных задач, так как возможность автомобиля при реализации различных видов и величин сопротивлений на каждой передачи могут быть определены без дополнительных расчетов.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Формула передаточного числа трансмиссии

Дайте формулы как расчитать, а в идеале дайте формулу и расчитайте пожалуйста, чтобы я раз и на всю оставшуюся жизнь запомнил на примере.
Интересует следующее:
1) Сколько оборотов при всех вышеприведенных данных мы получаем на ступице автомобиля, соответственно оборотов колеса?
2) Какова будет скорость автомобиля исходя из поученных и приведенных данных?

Прошу прощения за свою математическую безграмотность, но очень хочу рассчитать все как надо без косяков.

P.s. решение задачки напишите пожалуйста с объяснением кратенько, чтобы я понял и запомнил.

Ничего сложного.
Формулы приводить не буду, чтоб лишний раз не запутывать, просто объясню, как считать.
1. Не путать размерные единицы. Минуты, секунды и часы. Метры и дюймы.

Значить, так.
движок выдает те самые условные 2000 оборотов в минуту
ровно столько же делает и входной вал КПП.
Какая передача включена в КПП?
ДЕЛИМ! на передаточное число. Если включена прямая — понятно, передаточное число 1. Если включена пятая (где она есть) повышающая — ее передаточное число меньше 1 и обороты на выходе КПП будут больше.
Во всех остальных случаях меньше.
Дальше делим на передаточное число раздатки. Получаем, с какой частотой (те же об/мин) вращаются карданные валы.
Дальше делим на передаточное число мостов. Если колхозы — передаточное число главной передачи, если вояки — произведение передаточных чисел главной передачи и колесных редукеторов.
В итоге — частота вращения колес в тех же единицах, что и брались обороты двигатеоля (об/мин)
Отдельно вычисляем длинну беговой дорожки покрышки. (3,14159*диаметр). Длину сразу перевести в метры.
Если внимательно посмотреть на колесо, то оно в точке касания земли несколько сплющено, для учета этой деформации пролученную длину беговой дорожки надо умножить на 0,995. Коэффичиент примертный и зависит от конструкции покрышки и насколько она накачена .

Осталось только перемножить обороты колеса и длину беговой дорожки.
Обороты в мин. множим на метры — получаем скорость в метрах в мин.
если полученную величину разделить на 60 — будет скорость в метрах в сек., а если помножить на 60 и разделить на 1000 — будет в км/ч.

Есть же калькулятор просто и понятно.

Выбираешь колеса или свои заносишь трансмиссию тоже выбираешь из предложенных или свою
В низу вписываешь обороты мотора и видишь на какой передаче с какой скоростью поедешь.

О выборе передаточных отношений КПП и главной пары, часть 2 — подбор передаточных отношений

Передаточные отношения коробок перемены передач и принципы их подбора

При конструировании трансмиссии транспортного средства под определенный двигатель задачу подбора передаточных отношений трансмиссии решают, вначале определяя необходимое передаточное отношение высшей и низшей передач.

Выбор передаточного отношения низшей передачи

Низшая передача должна обеспечивать преодоление мотоциклом наибольшего подъема с учетом ограничения силы тяги по сцеплению с дорогой, а также возможность маневрирования на малой скорости.

Это описывается формулами:
– передаточное отношение низшей передачи трансмиссии для преодоления наибольшего подъема;

– передаточное отношение низшей передачи трансмиссии для обеспечения движения с минимальной скоростью;
Для обеспечения обоих критериев передаточное отношение выбирается по наибольшему из двух значений:

Здесь:
– наибольший действующий момент двигателя, из характеристики двигателя;
– коэффициент полезного действия трансмиссии, при проектировании рекомендуют =0,92, для мотоциклов с приводом на колесо коляски потери выше, предположительно =0,85;
– радиус качения ведущего колеса;
– частота вращения двигателя при максимальном действующем моменте, также берется из характеристики двигателя;
– минимальная скорость маневрирования на низшей передаче, =5 ..6 м/с. Обратите внимание, что это не минимально возможная скорость, а скорость, при которой двигатель развивает наибольший момент;
– максимальный коэффициент дорожного сопротивления при преодолении наибольшего подъема. Приблизительно можно определить его по таблице:

Таблица. Максимальный коэффициент сопротивления движению от типа автомобиля

Таблица взята из методички «Тяговый расчет автомобиля», Политехнический университет, 2001. Численные значения сопротивления движению взяты в предположении, что легковой автомобиль преодолевает наибольший подъем 20°, а грузовой и полноприводный – подъем 30°. Значение ψ для переднеприводного автомобиля меньше, чем для заднеприводного означает не то, что ему проще подниматься в гору, а то, что в результате разгрузки ведущих колес на подъеме он разовьет меньшую силу тяги.

То, что касается выбора ψ для мотоцикла, я могу предположить диапазон 0,36 … 0,6 для различных областей использования мотоцикла (меньшее значение для преимущественно дорожного, большее для пересеченной местности).

При движении на подъем одиночный мотоцикл по поведению близок к полноприводному автомобилю. При предельном угле подъема до 92% веса приходится на ведущее колесо. Мотоцикл с коляской и приводом только на заднее колесо больше напоминает заднеприводный автомобиль с загрузкой ведущего колеса 60…70% от его полного веса.

Конечно, от расчетных значений передаточных отношений низшей передачи можно отступать и в большую и в меньшую сторону.

Выбор передаточного отношения высшей передачи

Высшая передача должна обеспечивать разгон до максимальной скорости.
Максимальную скорость мотоцикла можно расчитать по мощности двигателя, пользуясь формулой:

Здесь:
– наибольшая скорость движения мотоцикла, м/с;
– наибольшая эффективная мощность двигателя, Вт;
– коэффициент полезного действия моторной установки, характеризует потери в двигателе, в среднем =0,89;
– сила дорожного сопротивления, Н;
– сила сопротивления воздуха при расчетной скорости, Н.
Передаточное отношение трансмиссии на высшей передаче n для обеспечения максимальной скорости составит:

Здесь:
– частота вращения двигателя при наивысшей мощности, берется из характеристики двигателя.

Это формулы, по которым проектировалась (или проверялась) трансмиссия М-72. Давайте проверим:

Принимаем =18,78, при главной передаче «восьмерке» с передаточным отношением 4,62 передаточное первой передачи КПП получается

Передаточное отношение 1 передачи М72 =3,6

Передаточное высшей (четвертой) передачи:

Передаточное отношение 4 передачи М72 =1,3

Параметры мотоцикла М-72 для расчетов взяты из книги «Советские мотоциклы» и рекомендаций, изложенных в статье выше.
Передаточные отношения для 1 и 4 передач требуется уточнить по числам зубьев шестерен, подобрав ближайшее возможное значение.

Выбор передаточных отношений промежуточных передач

Для выбора передаточных чисел 2 и 3 передач существуют два способа.
Первый заключается в определении показателя разбивки передач q:

Здесь:
– максимальная скорость на высшей передаче;
– максимальная скорость на 1 передаче;
m – порядковый номер наивысшей передачи.
При этом остальные передаточные числа определяются из показателя разбивки:

При этом передачи равномерно распределены по диапазону, то есть для всех передач выполняется

Посмотрим, как соотносятся передачи в существующих транспортных средствах. В методичке «Тяговый расчет автомобиля» приведены передаточные отношения КПП различных автомобилей.

Я обработал их статистически, определив средние значения показателей разбивки для различных групп автомобилей и мотоциклов.

Таблица. Показатели разбивки передач для различных транспортных средств.

В целом видно, что показатели автомобилей и мотоциклов довольно близки. Импортные авто в среднем имеют меньшие значения показателей в силу большего числа передач.

Показатели для низших передач в целом больше, чем показатели высших для всех видов транспортных средств. Это говорит о том, что высшие передачи стараются сближать за счет низших.

Средние значения показателей составляют 1,7 для 1-2 передач. На этом фоне выделяется Вояж, у него соотношение 1 и 2 передач составляет 1,88. Это довольно много, поэтому переключение с 1 на 2 передачу нагружает коробку передач значительным ударом, что приводит к ускоренному износу. Мне совершенно непонятно, зачем конструкторам потребовалось так отдалять первую и вторую передачу. Притом что вторая и третья сближены по сравнению с другими мотоциклами.

Высшая передача зачастую выполняется приближенной к предыдущей, когда ее назначение – снизить обороты двигателя на высокой скорости, то есть максимальная динамика и наибольшая скорость обеспечивается не на ней, а на предыдущей передаче (овердрайв). В этом случае показатель разбивки снижается до 1,18 … 1,2.

Рисунок. Показатели разбивки передач от низших к высшим для различных транспортных средств

Второй способ разбивки передач состоит в индивидуальном подборе передаточных, с подбором показателей разбивки для каждой пары передач с анализом разгона по динамической характеристике.

Выводы

«Классический» алгоритм подбора передач предполагает определение (строгое) передаточного отношения на высшей передаче и (не строгое) на низшей передаче. После между этими значениями распределяются промежуточные передачи.

Начать подбор промежуточных передач можно с равномерного распределения с одинаковым показателем q для всех передач. После анализа динамической характеристики, построенной для этого распределения, можно переходить к коррекции — небольшим изменениям передаточных в сторону сближения их на высших передачах.

Овердрайв (передача выше той, на которой достигается максимальная скорость, обычно пятая) в классическом алгоритме назначается после определения передаточного отношения на четвертой передаче. Для этого можно задаться типовым показателем q для передач 4-5, проанализировать динамическую характеристику и при необходимости внести изменения.

Определение передаточных чисел трансмиссии

Динамические качества автомобиля определяются во многом числом ступеней КПП, передаточными числами КПП и главной передачи. С целью определения числа ступеней и передаточных чисел трансмиссии необходимо в первую очередь определиться со схемой трансмиссии и представить её на рисунке в пояснительной записке. Например, схему трансмиссии классической компоновки можно представить так, как на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема трансмиссии проектируемого автомобиля.

Второй этап в решении задачи определения передаточных чисел трансмиссии заключается в подборе шин для проектируемого автомобиля. Тип шин подбирается по максимальной нагрузке, приходящейся на неё и максимальной скорости автомобиля V_max. Для определения нагрузок на шины передней и задних осей определяются нагрузки на оси автомобиля из выражения 6

, Н (6)

где G₁₍₂₎ — нагрузка, приходящаяся на переднюю-1 или заднюю-2 оси, Н;

g — ускорение свободного падения, м/с 2 (g =9,81 м/с 2 );

х₁₍₂₎ — часть полного веса автомобиля, приходящегося на переднюю 1 или задние 2 оси автомобиля,%.

У грузовых автомобилей при полном использовании грузоподъёмности 20-30% полного веса приходится на переднюю ось и 70-80% на задние (х₁=20-30%, х₂=70-80%). При затруднении в выборе нагрузок на оси проектируемого автомобиля следует воспользоваться распределением полного веса по осям у автомобиля аналога. Выбираем полный вес на переднюю ось x₁ = 30%, на заднюю ось x₂ = 70%.

G₁ = 7150*9,8*(30/100)= 21021 Н

G₂ = 7150*9,8*(70/100)= 49049 Н

Если после выполнения расчета окажется что нагрузка, приходящаяся на заднюю ось G₂, значительно превышает нагрузку, приходящуюся на переднюю ось G₁, то, для исключения значительного недогруза шин передней оси, следует увеличить число колес на задней оси, применив двухскатные колеса, либо увеличить число задних осей. Нагрузку, приходящуюся на шины передней и задних осей, определяют из выражения-7.

, Н (7)

где a₁₍₂₎ — число передних-1 или задних-2 осей на автомобиле;

b₁₍₂₎ — число колес на передней-1 или задней-2 оси автомобиля;

Выбор типа шины производим по рекомендациям литературного источника [3], по наиболее нагруженной шине и максимальной допустимой скорости движения на которую рассчитана эта шина. Типоразмер выбранной шины, допускаемую нагрузку и скорость движения на которую рассчитана шина, а также другие параметры шины приводим в пояснительной записке в виде таблицы -3

Таблица 3 – Характеристика шин проектируемого автомобиля.

Марка шины	Допустимая нагрузка на шину, [G], Н	Максимально допустимая скорость,[V],км/ч	Диаметр обода колеса, d, ״	Ширина профиля шины, B, ״	Отношение высоты профиля шины К ширине шины, Н/B	Высота профиля шины, H, ״	Статический радиус шины, м
220-508	11500	100	20	8,25	1	8,25	0,443

Отношение высоты профиля шины к ширине профиля Н/В, для шин грузовых автомобилей составляет 1 и поэтому Н=В.

Радиус качения колеса в с шиной выбранной марки определится по формуле-8

где d — диаметр обода колеса, дюймы (״);

H — высота профиля шины, дюймы (״);

r_k = 0,0127(20+1,7∙8,25) = 0,43 м.

Передаточное число главной передачи автомобиля определяется из условия обеспечения заданной максимальной скорости движения автомобиля V_max на высшей передаче из выражения-9

, (9)

где u_k— передаточное число коробки передач на высшей передаче.

u₀ = 0,377*0,43*3000/1*100 = 4,9

КПП проектируемого автомобиля не имеет ускоряющую передачу, поэтому u_k = 1

Передаточное число первой передачи КПП определяется из условия преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги. При этом используется формула-10

, (10)

где Ψ_max — максимальный коэффициент сопротивления дороги, преодолеваемой автомобилем на первой передаче (Ψ_max = 0,3…0,4).

М_е_max— максимальный вращающий момент, развиваемый двигателем, Нм (М_е_max = 478 Нм).

η_тр — КПД трансмиссии автомобиля (η_тр = 0,85)

Полученное значение передаточного числа первой передачи КПП следует проверить по условию сцепления ведущих колес автомобиля с дорогой (на отсутствие буксования). Сцепление ведущих колес с дорогой будет обеспечено, если выполняется условие

P_T _max P_сц

где P_T _max – максимальная сила тяги на ведущих колесах автомобиля, Н.

P_T _max определяется по формуле-11

, Н (11)

P_T _max= 478*6,4*4,9*0,85/0,43= 29631, Н

Р_сц – сила сцепления шин с дорогой, Н;

где φ — коэффициент сцепления шин с дорогой, φ=0,6…0,8.

— сцепной вес автомобиля, Н;

для заднеприводных автомобилей G_сц=G₂

где m₂— коэффициенты перераспределения нормальных реакций; при трогании автомобиля с места m₂=1,2.

G_сц = 49049*1,2 = 58858,8, Н

Р_сц = 0,6*58858,8 = 35315,3, Н

В случае не выполнения условия сцепления ведущих колес автомобиля с дорогой при принятом передаточном числе КПП все последующие прочностные расчеты механизмов трансмиссии следует вести по силе сцепления колес с дорогой G_сц.

Принятое передаточное число первой передачи КПП u_k₁ является основой для нахождения передаточных чисел других передач КПП. Для их нахождения необходимо определиться с числом ступеней КПП проектируемого автомобиля. В учебных целях рекомендуется принимать 4…5 ступеней, а при больших значениях максимальной скорости автомобиля (> 120 км/ч) следует применять ускоряющую высшую передачу с передаточным числом 0,7…0,8. Передаточные числа II, III и других передач КПП определяются по формуле-12

Принимаю 4-х ступенчатую КПП

, (12)