Если настоящее условие не выполняется, следует принимать другие размеры фрикционных накладок.

 

3.5.2 Главная передача

Главные передачи по числу, виду и расположению зубчатых колес подразделяют на несколько типов (одинарные, двойные(центральные, разнесенные), конические, гипоидные, цилиндрические, червячные, двухступенчатые).

Одинарная главная передача компактна, имеет минимальные размеры и массу, невысокую стоимость, проста в производстве и эксплуатации. Применение ее ограничено величиной передаточного числа (u₀ 7,0) и несущей способностью зубчатого зацепления: при передаче большого крутящего момента необходимо увеличить модуль зуба, а следовательно и размеры зубчатых колес, что приводит к уменьшению дорожного просвета. Одинарную главную передачу применяют на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой грузоподъемности.

Центральная двойная главная передача обладает большей нагрузочной способностью по сравнению с одинарной при тех же размерах колес и позволяет получить большее передаточное число (u₀ 12) без уменьшения дорожного просвета.

Разнесенные двойные главные передачи сложнее по конструкции, чем центральные двойные, имеют большее количество зубчатых колес и подшипников. Двойные разнесенные главные передачи обладают следующими преимуществами: возможность уменьшения размеров деталей межколесного дифференциала и диаметра полуосей; достаточно большой дорожный просвет.

Основными параметрами главных передач являются их передаточное число u₀ и конусное расстояние L_К. У двойных главных передач еще и межосевое расстояние А_Ц.

Передаточное число главной передачи можно определить по формуле

 

, (3.5.6)

 

где n_max – максимальное значение частоты вращения коленчатого вала, об/мин (из скоростной характеристики двигателя);

r – радиус колеса, м;

V_max – максимальная скорость движения транспортной машины, м/с (по заданию на проект);

u_кв – передаточное число высшей передачи коробки передач (значение u_кв принимают самостоятельно. Если высшая передача прямая то u_кв = 1,0, а если повышающая то u_кв = 0,75…0,9.);

u_ркв - передаточное число высшей передачи раздаточной коробки передач (как правило u_ркв = 1,0).

 

Передаточное число двойной главной передачи, определенное по формуле (4.5.6), необходимо распределить между конической и цилиндрической зубчатыми парами исходя из следующего условия:

 

u₀ = u_к.∙u_ц,

где u_к – передаточное число конической зубчатой пары;

u_ц – передаточное число цилиндрической зубчатой пары.

 

При этом необходимо исходить из условия:

 

u_ц = (0,45…0,75) u₀.

Передаточное число конической зубчатой пары:

.

Конусное расстояние L_К главной передачи необходимо определить по двум формулам

 

, (3.5.7)

 

и

, (3.5.8)

 

 

где К – эмпирический коэффициент (К = 0,0065);

G_а – полный вес автомобиля, Н;

Ψ_max – максимальный коэффициент сопротивления дороги (по заданию на проект);

r – радиус колеса, м;

u₀ – передаточное число главной передачи (для двойной главной передачи необходимо подставлять значение u_к)

η_тр – КПД трансмиссии;

G_вк – полный вес автомобиля приходящийся на ведущие колеса, Н;

φ – коэффициент сцепления шин с дорогой (φ = 0,8).

 

Из двух значений конусного расстояния определенных по формулам (3.5.7) и (3.5.8) принимают меньшее.

 

Для двойных главных передач необходимо определить межосевое расстояние цилиндрической зубчатой пары А_ц, которое определяется по формулам (3.5.7) и (3.5.8) и из двух значений выбирают меньшее. При этом эмпирический коэффициент К принимают равным 0,0086 и вместо передаточного числа u₀ используют передаточное число u_ц.

3.5.3 Коробка передач

Основными параметрами коробок передач являются диапазон передаточных чисел, количество ступеней, передаточные числа и межосевое расстояние.

Диапазон и число ступеней коробки передач являются ее основными характеристиками и определяются типом и назначением транспортной машины.

Для легковых автомобилей применяют четырех, пяти и шестиступенчатые коробки передач. Четырехступенчатые коробки передач имеют диапазон Д = 3,4…4,1; у пяти и шестиступенчатых коробок передач диапазон Д = 3,5…4,5.

Диапазон и число ступеней коробок передач грузовых автомобилей отличаются большими пределами. Существуют коробки переда с числом ступеней от 6 до 22 и Д = 5…25.

Передаточное число первой (низшей) передачи коробки передач u_К1, если не установлен диапазон, определяют исходя из возможности преодоления заданного максимального дорожного сопротивления и реализации максимального тягового усилия по условиям сцепления ведущих колес с дорогой.

 

По первому условию

, (3.5.9)

По второму условию

, (3.5.10)

 

где G_а – полный вес транспортной машины, Н;

Ψ_max – максимальный коэффициент сопротивления дороги(по заданию на проект);

r – радиус колеса, м;

u₀ – передаточное число главной передачи;

η_тр – КПД трансмиссии;

G_вк – полный вес транспортной машины, приходящийся на ведущие колеса, Н;

φ – коэффициент сцепления шин с дорогой (φ = 0,8)

М_max – максимальный эффективный момент двигателя, Н∙м.

 

Если значение u_К1, найденное по первому условию, будет меньше значения u_К1φ найденного по второму условию, то принимают первое.

Если значение u_К1, найденное по первому условию, будет больше значения u_К1φ найденного по второму условию, то принимают второе, но при этом целесообразно увеличить сцепной вес транспортной машины, изменив компоновку, до тех пор, пока значения передаточного числа первой передачи,определенное по первому и второму условию не стану равными. При невозможности увеличения сцепного веса принимается значение передаточного числа первой передачи,найденное по второму условию, но при этом транспортная машина не сможет преодолевать заданные дорожные сопротивления. В этом случае необходимо применение раздаточной коробки, т.е. проектировать полноприводную транспортную машину.

Передаточные числа промежуточных передач для коробки с прямой высшей передачей определяется по формуле

 

, (3.5.11)

 

Если коробка передач имеет повышающую передачу, то для определения передаточных чисел промежуточных передач пользуются следующей формулой

, (3.5.12)

 

где m – номер определяемой передачи;

n – количество передач;

u_К1 – передаточное число первой передачи коробки передач;

u_кв – передаточное число высшей передачи коробки передач.

Межосевое расстояние можно определить по формуле

 

, (3.5.13)

 

где А_к – межосевое расстояние, м;

К – эмпирический коэффициент (К = 0,0089…0,0093 для легковых автомобилей; К = 0,0086…0,0096 для грузовых автомобилей и автобусов);

М_max – максимальный эффективный момент двигателя, Н∙м.

 

3.5.4 Раздаточная коробка

 

Раздаточные коробки передач применяют в основном при проектировании полноприводных автомобилей, когда автомобили с колесными формулами 4×2 и 6×4 не могут обеспечить необходимые тяговые качества по условию сцепления шин с дорогой, т.е. когда не выполняется условие u₁ u_1φ.

 

Передаточное число низшей передачи раздаточной коробки определяют по следующей формуле

, (3.5.14)

 

где u_РКН – передаточное число низшей передачи раздаточной коробки;

u_К1φ – передаточное число низшей передач коробки передач, определенное по второму условию.

 

Передаточное число u_РКВ высшей передачи раздаточной коробки было принято ранее, при определении передаточного числа главной передачи (как правило передаточное число высшей передачи равно u_рв = 1,0).

 

3.5.5 Полуоси

В машиностроении применяют три типа полуосей. В зависимости от схемы подшипникового узла полуось может быть или нагружена изгибающим моментом от сил взаимодействия колес с дорогой, или разгружена от действия этих сил. В связи с этим полуоси могут быть следующего типа:

полностью разгруженные – благодаря тому, что подшипники несколько разнесены, изгибающие моменты от сил взаимодействия колес с дорогой воспринимаются балкой ведущего моста, и полуось нагружается только крутящим моментом.

полуразгруженная полуось – полуось у внешнего конца имеет шейку, на которой установлен подшипник, расположенный во внутренней расточке балки ведущего моста. Изгибающие моменты, возникающие в результате действия сил взаимодействия колес с дорогой, воспринимаются полуосью.

разгруженная на три четверти – эти полуоси отличаются от предыдущих тем, что вместо двух подшипников имеется только один. В этом случае изгибающие моменты воспринимаются полуосью вместе с балкой ведущего моста.

Основным параметром полуосей является их диаметр, который определяется следующим образом:

Для полностью разгруженных полуосей (грузовые транспортные машины и автобусы)

 

, (3.5.15)

 

Для определения диаметра полуразгруженной и разгруженной на три четверти полуосей пользуются следующей формулой

 

, (3.5.16)

 

где d – диаметр полуоси, м;

G₂ – вес приходящийся на колесо, Н;

φ – коэффициент сцепления шин с дорогой (φ = 0,8);

r – радиус колеса, м;

[τ] – допускаемое напряжение на кручение, Па;

а – плечо обкатки, м;

R_xmax – максимальная горизонтальная реакция дороги на колесо (R_{xma x} = R_zmax ∙ φ), Н;

R_zmax – максимальная вертикальная реакция дороги на колесо, Н;

[σ] – допускаемое эквивалентное напряжение, Па.

 

При определении диаметров полуосей принимают следующие значения допускаемых напряжений [τ] = 500…700 МПа; [σ] = 600…750МПа.

Полуоси разгруженные на три четверти в настоящее время почти не применяются.

 

 

3.5.6 Подвеска

Основным параметром подвески, независимо от ее типа, является техническая частота колебаний, которая определяется по следующей формуле

 

, (3.5.17)

 

где n – техническая частота колебаний подвески, колеб/мин;

f – статический прогиб упругого элемента подвески, см.

 

Техническая частота колебаний определяется для передней и задней подвесок. Для этого выбирают статический прогиб передней подвески f_п (для легковых транспортных машин f_п = 20…25см; для грузовых транспортных машин f_п = 11…15 см, для автобусов f_п = 8…12см).

Статический прогиб задней подвески определяют из следующих соотношений:

 

Легковые автомобили..... f_з = (0,8…0,9) ∙ f_п;

Грузовые автомобили..... f_з = (1,0…1,2) ∙ f_п;

Автобусы.............. f_з = (1,0…1,2) ∙ f _п.

 

Полученные значения технической частоты колебаний подвески должны лежать в следующих пределах:

 

Легковые автомобили..... 50…70 колеб/мин;

Грузовые автомобили..... 90…120 колеб/мин;

Автобусы...............70…100 колеб/мин.

 

 

3.5.7 Рулевое управление

Для рулевого управления основным параметром является момент сопротивления повороту, который необходимо преодолеть, поворачивая рулевое колесо автомобиля, стоящего на месте.

 

Момент сопротивления повороту определяют по одной из формул

 

, (3.5.18)

 

или

 

 

где М_СП – момент сопротивления повороту, Н∙м;

G_К – полный вес автомобиля, приходящийся на управляемое колесо, Н;

φ – коэффициент сцепления шин с дорогой, (φ = 0.8);

ρ_{Ш min} – минимально допустимое давление воздуха в шине, МПа(см. выбор шин);

f – коэффициент сопротивления качению (f = 0,018);

а – плечо обкатки, м (легковые автомобили и микроавтобусы, а = 0,02…0,04; грузовые автомобили и автобусы а = 0,05…0,01);

ή_РУ – КПД рулевого управления (ή_РУ ≈ 0,78…0,8).

 

Решение о применении усилителя рулевого управления необходимо принять самостоятельно. Но, если усилие на рулевом колесе необходимое для поворота управляемых колес на месте превышает допустимое, усилитель рулевого управления обязателен.

Усилие на рулевом колесе необходимое для поворота управляемых колес на месте определяют по формуле

 

,

 

где R_РК – радиус рулевого колеса, м (для легковых автомобилей и автобусов R_РК = 0,19…0,21 5; для грузовых автомобилей и автобусов R_РК = 0,220…0,275);

u_РУ – силовое передаточное число рулевого управления (u_РУ ≈ 16 … 18).

Допустимое усилие на рулевом колесе [R_РК = 40 Н].

 

3.5.8 Тормозное управление

Основным параметром тормозного управления, вне зависимости от типа и конструкции тормозного механизма и типа тормозного привода, является максимальный тормозной момент, который может быть реализован по условию сцепления шин с дорогой.

Максимальный тормозной момент определяют для тормозных систем передних и задних колес.

 

, (3.5.19)

 

где М_торmax – максимальный тормозной момент, Н∙м;

G_к – полный вес автомобиля, приходящийся на тормозящие колеса, Н;

φ – коэффициент сцепления шин с дорогой, (φ = 0,8);

r – радиус колеса, м;

m – коэффициент перераспределения масс автомобиля при её торможении (для тормозов передних m = 1,5…2,0; для задних m = 0,5…0,7);

n – номер моста (n = 1 – передний мост, n = 2 – задний мост(тележка)).

 

3.5.9 Карданные передачи

 

Основными параметрами карданных передач являются: расчетный крутящий момент на карданном валу на низшей передаче трансмиссии; максимальная частота вращения карданного вала; допустимая длина карданного вала и критическая частота вращения карданного вала.

 

Расчетный крутящий момент на карданном валу на низшей передаче трансмиссии определяют по следующей формуле

 

M_p = M_вк ∙u_к1 · u_{рк н}, (3.5.20)

где M_p – расчетный крутящий момент на карданном валу, Нм;

M_вк – крутящий момент на ведущем валу коробки передач, Нм;

∙u _К1 – передаточное число первой передачи коробки передач;

u_{рк н} – передаточное число низшей передачи раздаточной коробки (если в трансмиссии автомобиля нет раздаточной коробки или рассматриваемый карданный вал соединяет валы коробки передач и раздаточной коробки, то в формуле (3.5.20) параметр u_{рк н} не нужен).

Максимальную частоту вращения карданного вала определяют по формуле

n_{к max} = n_max / u_кв · u_{рк в},(3.5.21)

 

где n_{к max} – максимальная частота вращения карданного вала, об/мин;

n_max – максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

u_кв – передаточное число высшей передачи коробки передач;

u_{рк в} – передаточное число высшей передачи раздаточной коробки (если в трансмиссии автомобиля нет раздаточной коробки или рассматриваемый карданный вал соединяет валы коробки передач и раздаточной коробки, то в формуле (3.5.21) параметр u_ркв не нужен).

 

Допустимую длину карданного вала определяют по формуле

 

,(3.5.22)

 

где L_{к max} – допустимая длина карданного вала, см;

D – наружный диаметр карданного вала, см;*

d – внутренний диаметр карданного вала, см.*

 

Критическую частоту вращения карданного вала определяют по формуле

 

, (3.5.23)

где L_к – длина карданного вала, см.*

 

* Значения диаметров карданного вала D и d, а также длину карданного вала L_к в формулы (4.5.22) и (4.5.23) подставляют в сантиметрах.

Основные размеры карданных валов L_к, D и d выбирают на основе анализа существующих конструкций карданных передач, принимая за прототип автомобиль, подходящий по параметрам (табл. 3.5.1).

 

Таблица 3.5.1 – Основные размеры валов карданных передач

Автомобиль	Соединяемые агрегаты	Длина карданного вала Lк, м	Внутренний диаметр d, м	Наружный Диаметр D, м
ВАЗ – 2103, ВАЗ – 2106	КР – ПО ПО – ЗМ	0,606 0,785	0,066 0,066	0,070 0,070
«Москвич» - 2140	КП – ЗМ	1,164	0,071	0,075
ГАЗ- 24	КП – ЗМ	1,208	0,069	0,074
УАЗ - 451	КП – ЗМ	0,864	0,045	0,050
УАЗ – 452	РК – ЗМ РК – ПМ	0,716 0,685	0,045 0,045	0,050 0,050
ГАЗ – 53 А	КП – ПО ПО - ЗМ	1,240 1,295	0,071 0,071	0,075 0,075
ГАЗ – 66	КП – РК РК – ЗМ РК – ПМ	0,589 1,086 1,062	0,071 0,071 0,071	0,075 0,075 0,075

 

Продолжение таблицы 3.5.1

ЗИЛ - 130	КП – ПО ПО – ЗМ	0,711 1,425	0,071 0,071	0,077 0,077
Урал - 375	КП – РК РК – Пр М Пр М – ЗМ РК – ПМ	0,308 1,123 0,765 1,080	0,071 0,082 0,071 0,071	0,076 0,089 0,076 0,076
КамАЗ - 5320	КП – Пр М ПрМ - ЗМ	0,862 0,517	0,082 0,071	0,089 0,077
МАЗ - 5335	КП - ЗМ	1,704	0,082	0,089
КрАЗ – 255Б	РК – ПО ПО – ЗМ РК – ПМ	1,168 0,863 1,083	0,082 0,082 0,082	0,089 0,089 0,089

 

Примечание: КП – коробка передач; ПО – промежуточная опора; РК – раздаточная коробка; Пр М – промежуточный мост; ЗМ – задний мост; ПМ – передний мост.

Определив основные параметры карданной передачи, необходимо соблюдать обязательные условия: L_кmax ≥ L_к и n_кр / n_кmax = 1, 2…2,0.