Улучшение эксплуатационно-технических показателей легкового автомобиля малого класса ВАЗ-2110

 

 

 

Расчет времени разгона автомобиля

Известно, что скорость разгона (особенно в городских условиях) определяет темп движения транспортных потоков на магистралях и улицах, т.к. от него зависит техническая скорость автомобиля, а следовательно и его производительность.

Это особенно характерно для улиц с большим количеством одноуровневых перекрестков, с установленных на них светофорами. В этих условиях транспортные средства, обладающие плохими разгонными характеристиками по времени разгона, сдерживают транспортный поток на своей полосе движения и создают препятствия для параллельных потоков (усложняют условия перестроения сзади следующих автомобилей своего ряда).

Учитывая сделанные выше замечания рассмотрим время разгона Dtni в

  диапазоне изменения  скорости на участке от Vani до Vani+1.

Средняя скорость на этом участке будет:

Vaсрni = (Vani+1 - Vani);  в  км/ч,  или                                   

Vaсрni = (Vani+1 - Vani)/3.6;   в  м/с                               

Среднее ускорение на этом же участке разгона определится из

выражения:

jсрni = 0.5*(jni + jni+1);   м/с                                 

где: n - номер передачи на которой производится расчет;

i,i+1 - соответственно номер  расчетной точки и номер последующей 

               расчетной точки.

Тогда, время разгона на участке от Vani до Vani+1 может быть представлено  зависимостью:

              ∆tni = = ,      с                                                 

Для современных механических коробок передач, время переключения с передачи на передачу (для всех передач) обычно принимают:

- автомобили с карбюраторными  двигателями - tп = 0.5 ... 2 с,

(Для нашего случая  принимаем tп = 0.5 с, т.к. двигатель инжекторный и передачи осуществляются в момент оптимального перехода с передачи на передачу.)

Потерю скорости, за время переключения с передачи на передачу, можно определить из решения уравнения движения автомобиля накатом:

Vнак = Vnп = = 33.64*fnп*tп ;   км/ч                                         

где: Vнак - скорость движения накатом в км/ч;

Vnп - потеря скорости при переключении передачи;

g   -   ускорение  свободного падения в м/с;

3.6  - коэффициент перехода  от м/с к км/ч;

fnп -   коэффициент сопротивления качению в точке начала переключения

         передачи (определяется по графикам  ускорений и динамического 

         баланса);

      ᵟврнак - коэффициент врашающихся масс автомобиля при движении

         накатом, т.е. когда трансмиссия и двигатель разъединены. В этом

         случае уравнения п.1.4.2. примет  вид:

          ᵟврn = 1.05 + 0.03*U2n =  ᵟврнак = 1.05 т.к. включение передачи ещё

         не произошло, а следовательно  и передаточное отношение в  коробке

         передач - Un = 0,

tп  -   время переключения передачи в с.

Разгон от начала движения (как правило оно ведется с низшей передачи) начинается со скорости Van-нач при ускорении - Jn-нач (здесь n=I, т.е. первая передача) и будет продолжаться до точки пересечения кривых ускорений (на n-ой передаче) и кривой ускорения на передаче n+1, т.е. на последующей. В этой точке ускорения и скорости будут равны, т.е.

VaI-кон(i*) = Van+1(i*) и j I-кон(i*) = j n+1(i*).

Здесь:  j I-кон(i*), VaI-кон(i*) - соответственно конечные ускорения и скорости на

передаче n=1 (или том номере передачи с которой на чинается разгон) в

точке пересечения (i*) с кривой ускоренния на передаче n+1, т.е. на

последующей.

j n+1(i*), Van+1(i*) - те же, что и выше, но для кривой ускорения при номере

передачи n+1, т.е. для последующей.

Продлжение разгона на каждой последующей передаче будет осущесвляться со скорости Van+1-нач, которая определится из выражения:

Van+1-нач = Van+1(i*) - Vnп                 

По графическому решению баланса ускорений, зависимость j = f(Va), определяются численные значения Van+1-нач и Jn+1-нач от которых начинается расчет времени разгона, по формуле (34), для передачи n+1.

Аналогичным образом, начало расчета времени разгона принимается и

для всех последующих передач.

  Итоговое время разгона на i-ой передаче:

ti = SDtni + Stп ,      с                                                         

Суммарное время разгона:

tразг = ti + ti+1 + . . .                                                

 Расчет пути  разгона автомобиля

Путь разгона:

DSni = Vaсрni* Dtni =

             

где:  Dtni, Vani, Vani+1 - принимаются теми же, что и при расчете времени разгона.

Путь разгона,  пройденный автомобилем за время переключения передач: 

Sп = [(Van-нач /3.6)-(4.7*fnп*tп)] tп,    м                                                       

Данные расчётов заносят в Таблицу VI, пример которой приведён ниже и далее строятся  графики зависимостей t(Va), S(Va).

 

Время и путь разгона

Таблица VI

V	56	102	150	169
t	5.46	14.31	35.01	79.51
S	48.53	258.76	1016	3040

 

 

Расчет расхода топлива автомобиля.

Часовой расход топлива

Измерителем топливной экономичности двигателя, установленного на заданном автомобиле, принято считать расход топлива (в кг) на час его работы.

 

Уравнение, определяющее этот расход, имеет вид:

Gт=gei*Nei/1000,  кг/час

Определение путевого расхода топлива

                  Путевой расход топлива считаем  по формуле:

gт= Gтi/Vi   кг/кВт*ч

данные расчётов заносим в таблицу VII

 

таблица VII

Обороты, n	1000	2000	3000	4000	5000	6000	7200
1 передача
gт1	0.573	0.56	0.55	0.526	0.495	0.45	0.37
2 передача
gт2	0.3	0.3	0.29	0.28	0.26	0.24	0.2
3 передача
gт3	0.22	0.213	0.206	0.196	0.185	0.17	0.14
4 передача
gт4	0.15	0.147	0.142	0.135	0.128	0.116	0.096
5 передача
gт5	0.124	0.121	0.118	0.112	0.106	0.096	0.08

 

 

 

 

 

 

2.2. Разработка  конструкций коробки передач

 

Коробка передач предназначена для изменения крутящего момента, развиваемого двигателем с целью получения различных тяговых усилий на ведущих колесах при трогании автомобиля с места, разгоне, движении и преодолении дорожных препятствий; изменения скорости и направления движения автомобиля; возможности движения автомобиля с малыми скоростями, которые не могут быть обеспечены двигателем, и отсоединения на длительное время двигателя от трансмиссии на стоянке или при движении автомобиля по инерции (накатом). 

 

    По принципу  действия коробки передач подразделяются  на ступенчатые, бесступенчатые  и комбинированные.  

 

    Ступенчатые коробки  делят по числу передач переднего хода: четырехступенчатые, пятиступенчатые и т.д.; по подвижности осей валов: с неподвижными осями - простые и с подвижными осями - планетарные; по числу валов: двух-, трех- многовальные; по числу редукторов: простые - с одним редуктором, составные - с двумя или тремя редукторами; по способу управления: неавтоматизированные, полуавтоматизированные (с командным управлением) и автоматизированные.  

 

    Бесступенчатые  коробки передач по способу  преобразования крутящего момента классифицируют на гидравлические: гидродинамические и гидрообъемные; механические: клиноременные, фрикционные и импульсные; электрические.  

 

   Комбинированные  коробки передач бывают электромеханическими  и гидромеханическими.  

 

    Гидромеханические  коробки передач состоят из  гидромеханической бесступенчатой передачи (гидротрансформатора) и последовательно присоединенной к ней ступенчатой механической коробки.

   

    В настоящее  время наибольшее распространение  имеют механические ступенчатые коробки передач с неподвижными осями валов и ручным управлением, так как они достаточно просты, недороги в изготовлении и имеют высокий КПД.  

 

    Двухвальные пятиступенчатые  коробки передач применяют для  переднеприводных легковых автомобилей ВАЗ-2109 ... ВАЗ-2115, АЗЛК-2141 «Москвич», ЗАЗ-1102 «Таврия» и многих зарубежных автомобилей. Высшая передача обычно повышающая. Передачи, как правило, синхронизированы.  

 

    Трехвальные пятиступенчатые  коробки передач используют для  легковых автомобилей, выполненных по классической схеме (ГАЗ-3110 «Волга», ИЖ-2126), грузовых автомобилей малой (ГАЗ-3302, ГАЗ-33021, ГАЗ-33023), средней грузоподъемности (ГАЗ-4301, ЗиЛ-4333, ЗИЛ-4318, ЗиЛ-5301 «Бычок», Урал-4320, Ка-мАЗ-4310) и автобусов (ПАЗ-3209 «Аврора», МАЗ-101 ... МАЗ-104, ЛАЗ-4203, ГАЗ-3221, 32212, 32213).  

 

    Многовальные  коробки передач используются  на автомобилях большой грузоподъемности (МАЗ и КамАЗ) для увеличения числа передач с целью улучшения тяговых и топливно-экономических свойств. В основе конструкций многовальных коробок передач лежит 4-х, 5-ти или 6-ти ступенчатая трехвальная коробка передач, в общем картере с которой размещены повышающий редуктор (делитель) и (или) понижающий редуктор (демультипликатор). При применении многовальных коробок число передач может быть от 8 до 24. Такие коробки используют для автомобилей-тягачей, работающих с прицепным составом. 

 

    В большинстве  конструкций ступенчатых коробок  переключение передач выполняет водитель. Однако имеются конструкции ступенчатых коробок передач, где процесс переключения автоматизирован на базе применения микропроцессорной техники.

   

    На проектируемом  автомобиле установлена пятиступенчатая  двухвальная коробка передач, объединенная  с дифференциалом и главной  передачей, все передачи переднего  хода синхронизированы. 
 
    Первичный вал выполнен в виде блока ведущих шестерен, которые находятся в постоянном зацеплении с ведомыми шестернями всех передач переднего хода. Вторичный вал – полый, со съемной ведущей шестерней главной передачи. На вторичном валу расположены ведомые шестерни и синхронизаторы. Передние подшипники валов – роликовые, задние – шариковые. Под передним подшипником вторичного вала расположен маслосборник, направляющий поток масла внутрь вторичного вала и далее под ведомые шестерни. 
 
    Привод управления КПП состоит из рычага переключения передач, шаровой опоры, тяги, штока выбора передач и механизмов выбора и переключения передач. 
 
    Чтобы исключить самопроизвольное выключение передач в привод управления КПП введена реактивная тяга, один конец которой связан с силовым агрегатом, а к другому концу прикреплена обойма шаровой опоры. 
 
    В корпусе механизма выбора передач крепятся две оси. На одной установлен трехплечий рычаг выбора передач и две блокировочные скобы. Другая ось проходит через отверстия блокировочных скоб, фиксируя их от проворачивания. В коробку передач заливается масло, уровень которого должен находиться между контрольными метками указателя уровня масла.

 

Разработка коробки передач.

 

 2.2.1. Выбор параметров зубчатых колес.

 

Основные размеры и масса коробки передач определяются главным образом размерами зубчатых колес.

Предварительно параметры зубчатых колес определяем на основе метода аналогии и использования статистических данных, отражающих длительную практику автомобилестроения. Затем они уточняются по результатам проверочных расчетов.