3.1.3 Вибір та обґрунтування типу трансмісії автомобіля. Визначення кількості передач і передаточних чисел механічної ступінчастої трансмісії

При виборі та обґрунтуванні типу трансмісії виходять у першу чергу із призначення автомобіля та умов його експлуатації. Обов’язково звертають увагу на складність конструкції трансмісії, коефіцієнт її корисної дії та надійність, масу та вартість, складність компонування на автомобілі, зручність управління, забезпечення необхідних тягово-швидкісних властивостей автомобіля та його паливної економічності.

На сучасних вантажних автомобілях найчастіше застосовують механічні ступінчасті трансмісії. Механічні ступінчасті трансмісії мають високий коефіцієнт корисної дії, простішу конструкцію, ніж гідромеханічні, меншу масу і вартість. Тому автомобіль, що проектується, буде обладнаний механічною ступінчастою трансмісією.

Мінімальне передаточне число трансмісії U_{тр min} визначають з умови забезпечення заданої максимальної швидкості руху автомобіля V_max, м/с:

Приймаючи до уваги передаточні числа всіх агрегатів і механізмів трансмісії, можна записати

де U_{к min} – мінімальне передаточне число коробки передач;

U_{pк min} - мінімальне передаточне число роздавальної коробки.

U₀ – передаточне число головної передачі.

Для вантажних автомобілів з дизелями вищу передачу у коробці передач найчастіше виконують прискорювальною з передаточним числом, яке з конструктивних міркувань вибирається в межах U_к min = 0,66...0,88. Забезпечити передаточне число прискорювальної передачі коробки передач у вказаних межах доцільно встановленням на автомобіль, що проектується, коробки передач у складі основного тривального редуктора з вищою прямою передачею та додаткового редуктора – двоступінчастого прискорюючого подільника з прямою та редукторною передачами. Подільник доцільно встановлювати перед основним редуктором, суміщеним з ним, в окремому картері, приєднаному до картера основного редуктора. Передаточне число редукторної передачі такого подільника менше, ніж передаточне число ступеня постійного пониження основного редуктора, за рахунок чого на прямій передачі основного редуктора та редукторній подільника у коробці передач забезпечується прискорюючи передача. Застосування подільника дозволить збільшити загальну кількість передач коробки вдвічі, що сприятиме отриманню високих тягово-швидкісних та паливно-економічних характеристик автомобіля.

Отже, у даному випадку у виразі для мінімального передаточного числа трансмісії з урахуванням передаточних чисел всіх її агрегатів і механізмів має фігурувати мінімальне передаточне число коробки передач при включенні у подільнику редукторної передачі U_{к под min}, тобто

U_{тр min} = U_{к под min} U_{рк min} U_o,

Зазвичай передаточне число редукторної передачі подільника U_под max знаходиться в межах 1,2...1,3. Для подальших розрахунків приймаю U_под max = 1,225. Тоді мінімальне передаточне коробки передач на редукторній передачі подільника

U_{к под min} = 1/1,225 = 0,816.

Роздавальна коробка у моєму випадку вона відсутня, тому U_{pк min} =1.

Визначаю передаточне число головної передачі U₀ виходячи із забезпечення V_max на вищій розрахунковій передачі коробки передач:

Максимальне передаточне число трансмісії визначають з умови подолання автомобілем найбільшого опору дороги, користуючись рівнянням силового балансу автомобіля для усталеного руху. Враховуючи, що при русі на першій передачі швидкості невеликі і сила опору повітря дорівнює нулеві

Одержане значення U_{тp max} обов'язково перевіряють на виконання умови зчеплення ведучих коліс автомобіля з полотном дороги без буксування:

Умова виконується: .

Максимальне передаточне число коробки передач U_к max, тобто передаточне число першої передачі коробки передач U_к1 знаходжу як

За цих умов на першій передачі при буде забезпечено рух з усталеною швидкістю по дорозі з заданим .

Кількість передач коробки передач визначається типом автомобіля, зокрема його транспортним призначенням, класом, прохідністю. Коробки передач сучасних вантажних автомобілів мають від 5 до 22 передач в залежності від діапазону (відношення передаточних чисел крайніх передач).

При діапазоні 7,25 основний редуктор коробки передач з огляду на існуючі конструкції доцільно виконати п’ятиступінчастим.

Передаточні числа проміжних передач основного редуктора коробки передач вибирають із умов забезпечення оптимальних показників як тягово-швидкісних властивостей, так і паливної економічності. Існують різноманітні методики: одні передбачають отримання найкращої прийомистості, інші - паливної економічності або середньої швидкості в деяких заданих умовах руху.

Передаточні числа проміжних передач можна визначати, зокрема:

– за геометричною прогресією;

– за гармонічним рядом;

– за динамічним рядом (коли в основу покладена мінімізація загального часу розгону автомобіля з урахуванням часу на переключання передач);

– із умови забезпечення максимальної інтенсивності розгону (методика Л.Г.Аніскіна і Х.Д.Квітко, в основу якої покладена умова забезпечення оптимальних взаємоузгоджених показників - середнього прискорення на передачах і швидкості у кінці розгону на передачах);

– за оптимальною величиною щільності ряду (методика Е.І.Наркевича, згідно з якою рекомендується приймати щільність ряду для нижчих передач рівною коефіцієнту — коефіцієнту пристосованості двигуна за кутовою швидкістю колінчастого вала);

– за аналогією з ідеальною трансмісією (методика А.А.Токарева);

– із умови забезпечення високих показників розгону (методика М.М.Пилипчука, яка базується на забезпеченні рівності прискорень в кінці і на початку розгону на суміжних передачах).

Визначаю передаточні числа проміжних передач основного редуктора за геометричною прогресією.

Остання передача основного редуктора пряма, тому передаточні числа знаходив за формулою, яка наведена нижче:

де і - порядковий номер проміжної передачі,

n - кількість передач у коробці.

Використовуваний на автомобілі, що проектується, додатковий редуктор коробки передач – двоступінчастий подільник у поєднанні з п’ятиступінчастим основним редуктором дає змогу отримати десять передач для руху вперед. Подільник зменшує інтервал між передаточними числами сусідніх передач (ущільнює ряд) основного редуктора при одночасному незначному збільшенні загального діапазону коробки передач. Таким чином утворюються два діапазони передаточних чисел коробки передач. Оскільки подільник прискорюючий з U_под max = 1,225, діапазон без його використання буде нижчим діапазоном, а діапазон з використанням подільника, на якому загальне передаточне число кожної передачі зменшується в 1,225 рази, – вищим діапазоном.

Таблиця 3.2 – Передаточні числа коробки передач

Без подільника (нижчий діапазон коробки)
Uк1 =7.25	Uк2 =4.42	Uк3 =2.7	Uк4=1.64	Uк5 =1
З подільником (вищий діапазон коробки)
Uк1под =5.92	Uк2под =3.61	Uк3под =2.2	Uк4под =1.34	Uк5под =0.816