Материал: Выбор прототипа автомобиля общего назначения на основании заданных технических характеристик

По полученным значениям строим внешнюю скоростную характеристику (рисунок 2).

Рисунок 2 - Внешняя скоростная характеристика двигателя

4. ТРАНСМИССИЯ

Трансмиссия является одним из основных элементов колесных машин. Она состоит из ряда механизмов и устройств и служит для передачи вращения и изменения крутящего момента двигателя, передаваемого к ведущим органам машины.

Трансмиссия должна обеспечивать следующие основные условия:

-   Плавное изменение силы тяги от нуля до максимума и полное использование мощности в диапазоне рабочих скоростей машины.

-        Высокий КПД в диапазоне рабочих скоростей как на полной, так и на частичной нагрузках.

         Простоту конструкции и надежность в эксплуатации.

.1 Определение передаточных чисел трансмиссии

Общее передаточное число трансмиссии на I-ой передаче должно обеспечивать движение машины в самых трудных условиях, т.е максимальное сопротивление дороги при полной нагрузке:

, (4.1)

где P_k^max - максимальная сила тяги, Н;

R_k - динамический радиус колеса, м;

_тр - КПД трансмиссии;

М_е^max- максимальный крутящий момент на валу двигателя, Н*м.

P_k^max берем из раздела 2.1. из первого режима при V_min, f_max, _max; P_k^max =19840 H; ранее принимали _тр= 0,8349; M_e^max=770 H*м (из раздела 3.1).

Для определения динамического радиуса рассчитываем нагрузку на одно колесо машины Zk:

, (4.2)

где n- общее число шин.

Для Урал - -4320 n = 6, т.к. все колеса односкатные.

Н.

По Zk подбираем соответствующую шину. Т.к. Zk- средняя величина нагрузки, то при подборе шины нагрузку учитываем с запасом в 10-15%.

Тогда подходящей шиной будет - шины 370*508 (14.00R20)).

Краткая техническая характеристика шины 370*508 (14.00R20):

Размер: 14.00-20 (370-508)

Норма слойности: 16

Тип и марка автомобиля: Урал

Масса шины: 120 кг

Наружный диаметр, мм - 1260

Ширина профиля, мм - 390

Статический радиус, мм - 583

Средняя масса покрышки без камеры, кг - 94,65

Максимальная нагрузка на шину для один./сдвоен. колес, Н (кгс) 3000Максимальная скорость (км/ч) (Индекс) 85 (G)

Тогда динамический радиус R_k вычисляем следующим образом:

R_k=, (4.3)

где - коэффициент радиальной деформации.

Шина 370*508 (14.00R20) является шиной высокого давления, т.е. Р>0,45 МПа, то принимаем = 0,95.

мм

Тогда:

Общее передаточное число трансмиссии на первой передаче, исходя из условия сцепления, определяем следующим образом:

, (4.4)

где - вес, приходящийся на ведущие колеса машины, Н;

m- коэффициент перераспределения веса машины, m=1 (для полноприводных машин);

_max- максимальный коэффициент сцепления с дорогой; принимаем _max=0,8

- руководящий подъем; =5º.

Сцепной вес определяем по следующей формуле:

Н.

.

Окончательный выбор общего передаточного числа трансмиссии на первой передаче производим из следующего условия:

Принимаем:  =82.

Рассчитаем передаточное число трансмиссии на высшей передаче машины без груза с максимальной скоростью

, (4.5)

где n_e- номинальная частота вращения двигателя.

.

Общее передаточное число трансмиссии: ,

где  - передаточное число коробки передач;

 - передаточное число, обеспечиваемое главной и конечной передачами;

 - передаточное число в раздаточной коробке.

Тогда можно записать:

где ,

.

Установим в коробке передач ускоряющую передачу и примем  = 0,75 (стр.39 [1]), а в раздаточной коробке :

.

Определяем минимальное количество ступеней в коробке передач n:

, (4.6)

где  - частота при максимальном крутящем моменте.

 (4.7)

Принимаем количество ступеней в коробке передач n = 6.

Определяем знаменатель прогрессии для разбивки передаточных чисел в коробке передач:

.

При наличии в коробке передач ускоряющей (высшей) передачи, как правило, ей предшествует прямая передача. Очевидно, при 6-ступенчатой коробке с ускоряющей передачей . Тогда передаточное число в раздаточной коробке на низшей передаче:

Передаточные числа коробки передач определяем следующим образом:

;

;

;

;

Произведем корректировку передаточных чисел коробки передач, исходя из следующего условия:

Условие перекрытия выполняется.

Определяем передаточные числа трансмиссии:

;

;

;

;

;

;

;

.

.2 Выбор и обоснование основных узлов трансмиссии

Совокупность механизмов, передающих энергию двигателя ведущим колесам и другим рабочим органам машин и обеспечивающих изменение частоты вращения ведущих органов машин и подводимого к ним момента в заданных пределах по величине и направлению, называется трансмиссией. К механизмам трансмиссии относятся: сцепление, коробка передач (или гидротрансформатор и коробка передач, или гидрообъемная передача), карданные передачи, раздаточная коробка и ведущие мосты, а также валы отбора мощности и их приводы.

Существуют трансмиссии с механическим, гидравлическим и электрическим преобразованием момента.

Механические преобразователи могут обеспечивать как ступенчатое, так и бесступенчатое изменение передаточного числа, а гидравлические и электрические всегда бесступенчатое. Однако в чистом виде две последние передачи обычно не применяются. Наряду с электрическими и гидравлическими агрегатами в трансмиссии автомобилей, как правило, имеются дополнительные коробки передач, зубчатые редукторы, включенные последовательно или параллельно с бесступенчатыми передачами. Электрическая передача обладает свойствами бесступенчатого трансформатора крутящего момента. При изменении сопротивления движению машины меняется крутящий момент электродвигателя, а это в свою очередь изменяет силу тока в генераторе, питающего тяговый двигатель.

Механические трансмиссии отличает простота конструкции, надежность, высокий КПД, низкая стоимость. Масса таких трансмиссий 3 . . . 6 кг/кВт, что заметно ниже, чем у других типов передач. Ряд существенных недостатков: ступенчатое регулирование крутящего момента, разрыв силового потока и ударные нагрузки при переключении передач; сложность компоновки на многоприводных автомобилях. Тем не менее перечисленные выше положительные качества механических трансмиссий обуславливают их применение на современных лесовозных автомобилях.

В гидравлических передачах энергия двигателя передается через бесступенчатый гидравлический преобразователь. Если при этом используются кинетическая энергия жидкости, то такие передачи называются гидродинамическими. Гидрообъемными называются передачи, в которых энергия передается за счет изменения статического напора, а скорость потока при этом невелика.

Особенности работы лесотранспортных машин предъявляют некоторые дополнительные требования к их трансмиссиям. Это вызвано более частыми переключениями передач из-за низкого качества лесовозных дорог и условий движения вне дорог, необходимость разгона больших масс.

Сцепление

Сцепления служат для передачи крутящего момента двигателя, временного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения. Такая необходимость возникает при трогании с места, переключении передач, кратковременной остановке машины, а также при получении малых скоростей. Сцепление устанавливают между двигателем и коробкой передач. Конструкция сцепления должна обеспечивать надежную передачу крутящего момента двигателя ведущему валу трансмиссии; полное включение и выключение сцепления; должна плавно включаться и с постепенным нарастанием момента трения и поддерживать его постоянным во включенном положении; нормальный тепловой режим работы, во избежание перегрева и обгорания поверхностей трения; надежное предохранение деталей трансмиссии от перегрузок.

По способу передачи крутящего момента сцепление делится на: фрикционное, гидравлическое и электрическое. Механические дисковые сцепления автомобилей подразделяются по ряду основных признаков.

По роду трения на «сухие» и «мокрые». Диски первых работают в сухих корпусах без смазки, а диски «мокрых» сцеплений работают в жидкости (масле). Последние являются более сложными, но имеют больший моторесурс. По числу ведомых дисков сцепления разделяются на однодисковые, двухдисковые и многодисковые. На сухих муфтах применяют не более двух дисков, а на мокрых не более пяти. По типу нажимного устройства различают сцепления постоянно замкнутые, если нажимной механизм пружинного типа и непостоянно замкнутые, когда нажимной механизм рычажно- пружинного типа. В рычажно-пружинных сцеплениях давление на диски создается нажимным механизмом и сохраняется затем за счет сил упругих деформаций рычажной системы механизма включения. Выбор сцепления определяется типом и назначением машины в целом и условиями ее эксплуатации.

Коробка передач

Изменение величины крутящего момента и частоты вращения выходного вала коробки передач осуществляется включением соответствующей пары шестерен, чем устанавливается определенное значение передаточного числа трансмиссии. Кинематические параметры коробки передач во многом определяют тягово-скоростные характеристики машины, т.е. ее динамические качества. Коробка передач должна обеспечивать максимальную загрузку двигателя на всех режимах работы машины, имея высокий КПД , быть удобной в управлении, обеспечивать быстрое и безударное включение и выключение передач. Основными достоинствами механических шестеренчатых коробок передач являются высокий КПД, малые размеры и масса, высокая надежность и простота в эксплуатации, невысокая стоимость. Благодаря этим качествам, такие коробки передач нашли широкое применение на различных типах автомобилей.

Шестеренчатые ступенчатые коробки передач могут быть с неподвижными в пространстве осями валов и планетарными. По способу зацепления шестерен коробки передач бывают: с подвижными шестернями и шестернями постоянного зацепления. Отсюда деление по способу включения: перемещением подвижных шестерен, зубчатыми муфтами или синхронизаторами. Отдельную группу образуют коробка передач с фрикционным включением, их называют коробки передач с переключением на ходу. По взаимному расположению ведущего и ведомого валов коробки передач разделяют на соосные и несоосные. Соосными являются трехвальные коробки, имеющие прямую передачу, несоосные - двухвальные. Большинство коробок передач механических трансмиссий устроены так, что каждая работающая зубчатая пара передает весь крутящий момент, идущий от двигателя.