Спроектировать сцепление с цилиндрическими пружинами грузового автомобиля с разработкой технологии ремонта

      - угловая скорость вращения коленчатого вала при максимальной   

      скорости, с^-1;

  - передаточное число расчетной передачи, при которой достигается

              максимальная скорость автомобиля.

i₀=

 

Определение передаточных чисел коробки передач.

Передаточное число первой передачи i₁ выбирается из двух условий:

  а) преодоления  автомобилем максимального дорожного  сопротивления  на первой передаче при равномерном движении;

  б) отсутствие буксования  ведущих колес по условию сцепления шин с дорогой.

Для автомобиля с осевой  формулой 2х1 с задними ведущими колесами эти условия запишутся в виде:

> ; (3)

< , (4)

где Ma - полная масса автомобиля, кг;

       - коэффициент полезного действия трансмиссии;

       - коэффициент сцепления шины с дорогой;

       - коэффициент общего дорожного сопротивления на первой 

                 передаче (для грузовых – 0,45);

        M_max - максимальное значение крутящего момента двигателя, взятого по

                    скоростной характеристике, Н м;

        M₂ - масса, приходящаяся на заднюю ось автомобиля в статическом

                 состоянии, кг;

        m₂ - коэффициент изменения вертикальной реакции на ведущих

                 колесах:

m₂=

,

где h – расстояние от опорной поверхности до центра тяжести автомобиля,

            м;

      L – база автомобиля, м.

  Из формул 3 и 4 находим:

i_1a>

;

i_1б<

. (5)

i_1a> ;

i_1б< .

i_1a>7,4;

i_1б<11,3

Таким образом, расчетное  значение передаточного числа первой передачи должно находиться в интервале i_1a< i₁< i_1б.

7,4<i₁<11,3

i₁=7,45

Зная передаточное число  коробки передач на первой передаче, находим передаточные числа на промежуточных  передачах:

i_k=

,

где k – порядковый номер рассчитываемой передачи;

      n – число передач (не считая ускоряющей передачи и передачи заднего

            хода);

      - передаточное число расчетной передачи;

 

 

Таблица 2. - Передаточные числа коробки передач 

№	1	2	3	4	5
i	7,45	4,5	2,7	1,6	1

 

2.5 Расчет показателей динамичности автомобиля

Показатели динамичности автомобиля при равномерном движении являются: максимальная скорость движения автомобиля в данных дорожных условиях; значения коэффициентов сопротивления дороги, преодоление автомобилем на различных передачах при заданной скорости движения.

 

Построение тягово-скоростной характеристики автомобиля

Производительность автомобиля, характеризуется  средней скоростью зависит от его тягово-скоростных качеств. Эти качества определяются всеми действующими на автомобиль продольными силами, равновесие которых в случае равномерного движения по горизонтальной дороги может быть представлено в виде:

Р_т=Р_f+P_w, (6)

где  Р_т – сила тяги на колесах, Н;

       Р_f – сила сопротивления качению, Н;

       P_w – сила сопротивления воздуха, Н.

В развернутом виде уравнение 6 запишется в виде

> ,

где Ma - полная масса автомобиля, кг;

      Сх – коэффициент лобового сопротивления;

      - плотность воздуха, кг/м³;

      Fa – площадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную к            

               его продольной оси, м²;

      V_max – максимальная скорость автомобиля, м/с.

Это уравнение движения, называемое тяговым балансом, используется для оценки тягово-скоростных качеств автомобилей.

Тягово-скоростную характеристику строят по данным числам трансмиссии  и другим параметрам автомобиля. Тяговый  баланс автомобиля представляют в виде графика, на котором в системе  координат  Р=F(v) наносят силу тяги на колесах Рт на различных передачах и силы сопротивления движению Р_f и P_w.

Тяговые усилия на колесах  при различных включенных передачах  находят по выражению

P_т[к,n]=

, (7)

   где P_т[к,n] – тяговые усилия на ведущих колесах при различных

         передачах, Н;

         к –  порядок включенной передачи;

         n – порядок рассматриваемой точки;

        – текущее значение крутящего момента, Н м;

         – передаточные числа коробки передач;

         i₀ – передаточное число главной передачи;

         - коэффициент полезного действия трансмиссии;

         r_ст – радиус колеса статический, м.

Результаты расчетов в приложении 3.

Скорость автомобиля при отсутствии буксования сцепления на ведущих колесах находят по выражению

V[к,n]=

,

где V[к,n] – скорость автомобиля при различных передачах, м/с;

      - текущее значение угловой скорости вращения коленчатого вала 

                двигателя, с^-1;

Результаты расчетов в приложении 3.

Тяговое усилие, подводимое к ведущим колесам автомобиля, расходуется на преодоление сопротивления  качению и сопротивления воздуха. Сопротивление качению находят  из выражения

P

=G_{a 0}(1+ ),

где   P - сила сопротивлению дороги, Н;

        G_a – полный вес автомобиля, Н;

       ₀ – коэффициент сопротивления дороги;

        V_a – скорость движения автомобиля, м/с.

Результаты вычислений в приложении 3.

 

Сопротивление воздуха  определяется по формуле

  , (10)

где - сила сопротивления воздуха, H;

       - коэффициент лобового сопротивления;  

      - плотность воздуха, кг/м³;

      - лобовая площадь автомобиля, м²;

      V_a – скорость движения автомобиля, м/с.

Результаты расчета  в приложении 3.

По данным приложения 3 строят тягово-скоростную характеристику автомобиля на всех передачах приложение 4.

 

Построение динамической характеристики автомобиля

Динамическая характеристика автомобиля – зависимость динамического  фактора на различных передачах  от скорости автомобиля. Динамический фактор – это соотношение разности тягового усилия на колесах и силы сопротивления воздуха к полному весу автомобиля:

,

где P_т[к,n] - тяговые усилия на ведущих колесах при различных

      передачах, H;

     - суммарная сила сопротивления воздуха, H;

     G_a – полный вес автомобиля, Н.

Значения тягового усилия на различных передачах и силы сопротивления воздуха берут  из графика тягово-скоростной характеристики автомобиля или рассчитывают по формулам 7 – 10.Полученные данные расчета динамического фактора занесены в приложение 5, на основании которых строится зависимость D=F(Va) приложение 6. Значение коэффициента f, построенного в том же масштабе, что и D, указывает величину динамического фактора, необходимую для равномерного движения с заданной скоростью.

Пересечение кривых D и f определяет максимальную скорость движения автомобиля в заданных дорожных условиях. Наибольший динамический фактор на каждой передаче указывает максимальное значение коэффициента  общего дорожного сопротивления , которое может быть преодолено при равномерном движении. Угол подъема, который может одолеть автомобиль при той или иной равномерной скорости и заданном коэффициенте сопротивления качению, находится по выражению

,

где D_max – максимальное значение динамического фактора на первой передаче;

        - коэффициент сопротивления качению.

Максимальный угол подъема на первой передаче, который может преодолеть автомобиль при отсутствии буксования:

,

где - коэффициент сцепления шины с дорогой;

      - отношение координаты центра масс автомобиля к базе;

      - отношение центра тяжести автомобиля к базе.

=25,1⁰.

 

Определение параметров разгона автомобиля

Ускорение, время и путь разгона  служат важнейшими показателями, характеризующими динамику автомобиля. Параметры разгона  определяются для горизонтальной дороги хорошего покрытия при максимальном использовании мощности двигателя и отсутствия буксования колес.

 

Определение ускорений  при разгоне. Ускорения на различных  передачах рассчитываются по формуле

j[k,n]=(D[k,n]-

[n]) ,

где D[k,n] – динамический фактор автомобиля на различных передачах;

      - ускорение свободного падения;

      - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля на различных

                 передачах, рассчитывается по выражению

=1,04+0,04i²[k],

где i[k] – передаточное число включенной передачи.

Ускорения и величины, обратные ускорениям, подсчитанные для  различных передачах записаны в  приложении 7.

По данным приложения 7 необходимо построить кривые зависимости ускорений и величин, обратных ускорениям, от скорости движения автомобиля: j[k,n]=F(Va) и 1/ j[k,n]=F(Va) приложение 8,9.

Определение времени разгона автомобиля. Пользуясь дифференциальной зависимостью j=dVa/dt, находим dt=(1/j)dVa, следовательно, время разгона автомобиля от скорости V₁ до V₂/

t=

,

где V₁, V₂ – начальная и конечная скорости соответственно, м/с;

      1/ja – величина, обратная ускорению, для соответствующего шага.

Этот интеграл решается графическим методом. Для решения интеграла необходимо иметь вспомогательный график величин, обратных ускорениям, 1/j =F(Va), тогда

t=

,

где n – количество интервалов.

Таблица 3. - Расчетные данные величины, обратной ускорению

N	0	1	2	3	4	5
V, м/с	0	4,12	7,24	10,36	13,48	16,6
1/j, с2/м	0,725	0,725	0,85	1,13	1,26	1,8

Разбиваем кривые обратных ускорений на n интервалов и считая, что в каждом интервале изменения скорости автомобиль разгоняется с постоянным ускорением j, найдем время разгона автомобиля на каждом интервале:

t _0-1 = (1/j₀ + 1/j₁ ) *ΔV/2;

t _1-2 = (1/j₁ + 1/j₂ ) *ΔV/2;        

t _2-3 = (1/j₂ + 1/j₃ ) *ΔV/2;        

…………………………

t _{(n - 1) - n} = (1/j_{n -1} + 1/j_n ) *ΔV/2. 

Тогда суммарное время  разгона до контрольной скорости

t = [ 1/j₁+1/j₂+…+1/j_n-1+0,5*(1/j₀+1/j_n)]*ΔV.

Таблица 4. - Расчетные данные времени разгона

N	0	1	2	3	4	5
V, м/с	0	4,12	7,24	10,36	13,48	16,6
t, c	0	2,26	4,71	7,79	11,52	16,8