Определение передаточного числа главной передачи:

Передаточное число главной передачи рассчитываем по формуле:

.

Подбор передаточных чисел коробки передач.

Вначале рассчитываем передаточное число первой передачи:

.

Принимаем .

Принятое передаточное число i₁ проверяем на отсутствие буксования ведущих колес:

.

Условие выполняется, так как 4,4 7,97.

Принимаем число передач в коробке равным пяти, причем четвертая передача прямая, а пятая ускоряющая. Тогда передаточное число второй и третьей передачи вычисляем соответственно по формулам:

;

.

Чтобы выполнялось условие, уменьшим передаточные числа i₂ и i₃ соответственно до 2,45 и 1,55

.

Передаточное число пятой передачи берем равным 0,80. Таким образом, имеем следующие передаточные числа коробки: i₁ = 4; i₂ = 2,45; i₃ = 1,55; i₄ = 1; i₅ = 0,80.

Следует отметить, что при конструировании коробки передач передаточные числа могут быть несколько изменены. Это связано с необходимостью получения одинакового межцентрового расстояния между шестернями, находящимися в зацеплении.

Определение основных показателей динамичности автомобиля.

Все показатели динамичности выражаем в зависимости от скорости автомобиля по формуле:

.

Скорость автомобиля на первой передаче:

;

- на второй:

;

- на третьей:

;

- на четвертой (прямой) передаче:

;

- на пятой:

;

Тяговое усилие на ведущих колесах вычисляем по формуле:

.

Тогда:

- на первой передаче:

;

- на второй:

;

- на третьей:

;

- на четвертой:

;

- на пятой передаче:

.

Динамический фактор рассчитываем по формуле:

.

Ускорение автомобиля вычисляем по формуле , а коэффициент учета вращающихся масс по .

Коэффициент учета вращающихся масс

.

Тогда получим на различных передачах

; ; ; ; .

Ускорение автомобиля по формуле

.

Коэффициент сопротивления качению f принимаем равным 0,018.

Подставляя значение в формулы, получим:

- на первой передаче

;

- на второй

;

- на третьей

;

- на четвертой

;

- на пятой

.

Результаты вычислений D и j для I – V передач сведены соответственно в табл. 2 – 6 и представлены на рис. 1.2 и 1.3.

Таблица 1.2.

ne, об/мин	Va, км/ч	Мe, Н*м	PК, Н	PW, Н	D	j, м/с2
800	7,2	237	8943	7,22	0,273	1,49
1200	10,8	245	9245	16,27	0,281	1,53
1600	14,4	251	9489	28,91	0,289	1,58
2000	18	251	9489	45,16	0,288	1,57
2400	21,6	251	9489	65,02	0,287	1,56
2800	25,1	240	9072	88,48	0,274	1,49
3200	28,7	229	8669	115,64	0,261	1,42
3600	32,3	212	8030	146,33	0,240	1,29
4000	35,9	192	7263	180,63	0,216	1,15
4400	39,5	167	6315	218,55	0,186	0,98

Таблица 1.3

ne, об/мин	Va, км/ч	Мe, Н*м	PК, Н	PW, Н	D	j, м/с2
800	11,8	237	5477	19,36	0,166	1,13
1200	17,6	245	5662	43,56	0,171	1,17
1600	23,5	251	5811	77,45	0,175	1,20
2000	29,4	251	5811	121,01	0,174	1,19
2400	35,3	251	5811	174,25	0,172	1,18
2800	41,2	240	5556	237,18	0,162	1,10
3200	47,0	229	5309	309,79	0,152	1,03
3600	52,9	212	4918	392,07	0,138	0,92
4000	58,8	192	4448	484,04	0,121	0,79
4400	64,7	167	3867	585,69	0,100	0,63

Таблица 1.4.

ne, об/мин	Va, км/ч	Мe, Н*м	PК, Н	PW, Н	D	j, м/с2
800	18,6	237	3466	48,23	0,104	0,74
1200	27,8	245	3583	108,51	0,106	0,76
1600	37,1	251	3678	192,91	0,106	0,76
2000	46,4	251	3678	301,41	0,103	0,73
2400	55,7	251	3678	434,04	0,099	0,70
2800	65,0	240	3516	590,77	0,090	0,62
3200	74,2	229	3360	771,62	0,079	0,52
3600	83,5	212	3112	976,58	0,065	0,40
4000	92,8	192	2815	1205,66	0,049	0,27
4400	102,1	167	2447	1458,85	0,030	0,10

Таблица 1.5.

ne, об/мин	Va, км/ч	Мe, Н*м	PК, Н	PW, Н	D	j, м/с2
800	20	237	2236	56	0,066	0,44
1200	30	245	2311	126	0,067	0,45
1600	40	251	2372	224	0,066	0,44
2000	50	251	2372	350	0,062	0,40
2400	60	251	2372	504	0,057	0,35
2800	70	240	2268	686	0,048	0,27
3200	80	229	2167	896	0,039	0,19
3600	90	212	2007	1134	0,027	0,08
4000	100	192	1816	1400	0,013
4400	110	167	1579	1694

Таблица 1.6.

ne, об/мин	Va, км/ч	Мe, Н*м	PК, Н	PW, Н	D	j, м/с2
800	35,9	237	1789	180,63	0,049	0,28
1200	53,9	245	1849	406,43	0,042	0,22
1600	71,8	251	1898	722,54	0,036	0,16
2000	89.8	251	1898	1128,97	0,023	0,05
2400	107,8	251	1898	1625,71	0,008
2800	125,7	240	1814	2212,77
3200	143,7	229	1734	2890,15
3600	161,6	212	1606	3657,85
4000	179,6	192	1453	4515,86
4400	197,6	167	1263	5464,19

Рис. 1.2. Динамическая характеристика

Расчет времени и пути разгона производим для случая разгона автомобиля с места с переключением передач, начиная первой передачей и кончая прямой.

Наиболее интенсивный разгон (наибольшие ускорения) имеет место в

случае переключения с низших передач на высшие при скоростях, соответствующих точкам пересечения кривых ускорений переключаемых передач. Для нашего примера точка пересечения кривых ускорений первой и второй передач соответствует скорости 41 км/ч, кривые же ускорений второй и третьей, третьей и четвертой передач не пересекаются. Поэтому считаем, что переключения со второй на третью и с третьей на четвертую передачи осуществляются при скоростях, соответствующих максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя, т.е. соответственно при км/ч и км/ч. Из графика ускорений следует, что разгоняться на пятой ускоряющей передаче нецелесообразно, так как ускорения на этой передаче ниже, чем на четвертой (прямой). Из табл. 6 видно, что на ускоряющей передаче двигаться со скоростями выше 107,8 км/ч (125,7; 143,7 и т.д.) невозможно, так как динамический фактор D при этих скоростях меньше коэффициента сопротивления качению (0,008< 0,018). Ускоряющую передачу включают при движении автомобиля по хорошей дороге с большими скоростями или без груза. При этом частота вращения коленчатого вала двигателя снижается и расход топлива, как правило, меньше, чем при движении на четвертой передаче.

Рис. 1.3. График ускорений автомобиля

Время разгона вычисляем по формуле

,

где - суммарная площадь над кривыми величин, обратных ускорениям, мм²;

a_v – масштаб скорости (1 мм – 1 км/ч);

b_j – масштаб величин, обратных ускорениям (1 мм – 0,05 с²/м);

m_k – номер включенной передачи;

– время, затрачиваемое на переключение передач.

Время t_п принимаем равным 0,4 с.

Рис. 1.4. График обратных ускорений автомобиля

Время разгона без учета t_п

, с.

Площади , масштабы и берем из графика величин, обратных ускорениям (рис. 1.4), который строится по данным табл. 1.7. Результаты вычислений времени разгона сведены в табл. 8 и представлены на графике рис. 5. Время (табл. 1.7) – это результат вычислений по формуле . Таким образом, к времени добавлялись: на второй передаче t_п = 0,4 c, на третьей 2·t_п = 0,8 c и на четвертой 3·t_п = 1,2с.

Рис. 1.5. График времени разгона

Рис. 1.6. График пути разгона

Время разгона подсчитано только до скорости 80 км/ч. Для грузового автомобиля, у которого при V_max расчетное ускорение j ≠ 0, можно было бы подсчитать время разгона и до максимальной скорости (в нашем примере V_max = 110 км/ч). Однако в этом случае график величин, обратных ускорениям, имел бы слишком большой размер по оси ординат (сравните в табл. 1.7: при V_a = 80 км/ч и при V_a = 90 км/ч). Следует заметить, что в действительности при движении автомобиля с V_max ускорение его будет равно нулю, так как ограничитель максимальных оборотов не позволяет двигателю увеличивать частоту вращения n_max свыше 4400 об/мин и, следовательно, увеличивать скорость V_max свыше 110 км/ч. Указанное выше несоответствие получилось из-за того, что максимальная скорость задавалась при f = 0,022, а расчёт ускорений проводился при f = 0,018.

Таблица 1.7

Передача	Va, км/ч	j, м/с2	1/j, c2/м	Передача	Va, км/ч	j, м/с2	1/j, c2/м
	7,2	1,49	0,67		18,6	0,74	1,35
	10,8	1,53	0,65		27,8	0,76	1,32
	14,4	1,58	0,63		37,1	0,76	1,32
	18,0	1,57	0,64		46,4	0,73	1,37
I	21,6	1,56	0,64	III	55,7	0,70	1,43
	25,1	1,49	0,67		65,0	0,62	1,61
	28,7	1,42	0,70		74,2	0,52	1,92
	32,3	1,29	0,78		83,5	0,40	2,50
	35,9 39,5	0,98	1,02		102,1	0,10	10,00
	11,8	1,13	0,88		20	0,44	2,27
	17,6	1,17	0,85		30	0,45	2,22
	23,5	1,20	0,83		40	0,44	2,27
	29,4	1,19	0,84		50	0,40	2,50
II	35,3	1,18	0,85	IV	60	0,35	2,86
	41,2	1,10	0,91		70	0,27	3,70
	47,0	1,03	0,97		80	0,19	5,26
	52,9	0,92	1,09		90	0,08	12,50
	58,8 64,7	0,63	1,59

Таблица 1.8

Передача	Va, км/ч	∑∆t, мм2	t', c	t, c
	7,2	0	0	0
I	14,4	108	1,5	1,5
	25,1	228	3,2	3,2
	35,9	378	5,3	5,3
	35,9	378	5,3	5,7
II	41,2	486	6,8	7,2
	52,9	726	10,1	10,5
	64,7	990	13,8	14,2
	64,7	990	13,8	14,6
III	74,2	1278	17,8	18,6
	83,5	1718	23,9	24,7
	92,8	2240	31,1	31,9

Путь разгона вычисляем по формуле:

,

где - суммарная площадь между осью координат и кривой времени разгона

(рис. 1.5), мм²;

d_t – масштаб времени (1 мм - 0,2 с).

Из формулы получим:

.

Площади и масштабы a_v и d_t берем из графика времени разгона (рис. 1.5). Результаты вычислений сведены в табл. 1.9 и представлены на графике пути разгона (см. рис. 1.5).

Таблица 1.9

Va, км/ч	∑∆S, мм2	S, м
14,4	70	3,9
25,1	250	13,9
35,9	560	31,1
41,2	848	47,1
52,9	1579	87,8
64,7	2719	151,2
74,2	4237	235,6
83,5	6797	377,9
92,8	9947	553,1