Конструирование и расчет автомобиля
3.3 Расчёт синхронизаторов
Рис. 4. Расчетная схема инерционного конусного синхронизатора.
Удельную работу буксования рассчитывают по формуле:
, (3.9)
где lс - удельная работа буксования, МДж/м2;
Lc - работа буксования при выравнивании угловых скоростей вала и установленного на нем зубчатого колеса, Дж;
Fс - площадь поверхности трения синхронизатора, м2.
Работу буксования определяют по формуле:
, (3.10)
где Jпр - суммарный приведенный момент инерции, кг·м2;
е - расчетная угловая скорость коленчатого вала двигателя при переключении передач, рад/с;
iк - передаточное число выключаемой передачи; iк+1 - передаточное число включаемой передачи.
Суммарный приведенный момент инерции можно определить по формуле:
, (3.11)
где Jсц - момент инерции ведомого диска сцепления, кг·м2;
Jвщ - момент инерции ведущего вала коробки передач, кг·м2;
Jквщ - момент инерции ведущей шестерни привода промежуточного вала,кг·м2;
Jпром- момент инерции промежуточного вала, кг·м2;
Jкпром - момент инерции шестерен постоянного зацепления на промежуточном валу, кг·м2;
Jквд - момент инерции зубчатого колеса на ведомом валу коробки передач, кг·м2.
Момент инерции диска (шестерни, вала):
,(3.12)
где J - момент инерции, кгм2;
M - масса диска, кг;
R - радиус диска, м.
, кг·м2;
Диаметр ведущего вала коробки передач определяют:
,(3.13)
где dвщ - диаметр ведущего вала, мм;
k - коэффициент.
Коэффициент - k= 4,0 - 4,6
Принимаем k=4;
, мм;
Из рекомендуемого отношения диаметра ведущего вала к его длине, можно найти длину вала:
, (3.14)
где lвщ - длина ведущего вала, мм.
lвщ = dвщ/0,16 = 162,5 мм;
Jвщ = 1,02·0,0152=0,0007 кг·м2;
M= с· lвщ; (3.15)
M= 7700·0,1625·=0,88, кг;
Jквщ = M·R2;
Jквщ = M·R2=3,38·0,0722=0,017, кг·м2;
М=с·р·R2·B, кг;
где B - рабочая ширина венца зубчатого колеса, м.
М=7700·3,14·0,0722·0,027 = 3,38, кг;
Jпром = M·R2, кг·м2;
Диаметр промежуточного вала:
dпром = 0,45·А, м;
dпром = 0,45·0,1048=0,047, м;
М = с·lпром·р·R2,кг;
М = 7700·0,28·3,14·0,02352=3.74 кг;
; lпром = 0,047/0,17=0,28, м;
Jпром = 3,74·0,02352 = 0,0021 кг·м2;
Jкпром = J2+J4+ J6+ J8+ J10+ J12, кг·м2;
J2 = M·R2=2,35·0,062=0,008,кг·м2;
М2=с·р·R2·B=7700·3,14·0,062·0,027=2,35кг;
J4 = M·R2=2,19·0,0582=0,003,кг·м2;
М4=с·р·R2·B=7700·3,14·0,0582·0,027=2,19 кг;
J6 = M·R2=1,9·0,0542=0,0029,кг·м2;
М6=с·р·R2·B=7700·3,14·0,0542·0,027=1,9 кг;
J8 = M·R2=1,49·0,0482=0,0034,кг·м2;
М8=с·р·R2·B=7700·3,14·0,0482·0,027=1,49 кг;
J10 = M·R2=1,2·0,0432=0,002,кг·м2;
М10=с·р·R2·B=7700·3,14·0,0432·0,027=1,2 кг;
J12 = M·R2=0,99·0,0392=0,002,кг·м2;
М12=с·р·R2·B=7700·3,14·0,0392·0,027=0,99 кг;
Jкпром = 0,008+0,003+ 0,0029+ 0,0034+ 0,002+0,0015=0,021 , кг·м2;
Jквд = J1+ J3+ J5+ J7+ J9+ J11, кг·м2;
J1 = M·R2=0,75·0,0342=0,0009,кг·м2;
М1=с·р·R2·B=7700·3,14·0,0342·0,027=0,75 кг;
J3 = M·R2=0,99·0,0392=0,0015,кг·м2;
М3=с·р·R2·B=7700·3,14·0,0392·0,027=0,99 кг;
J5 = M·R2=1,2·0,0432=0,0022,кг·м2;
М5=с·р·R2·B=7700·3,14·0,0432·0,027=1,2 кг;
J7 = M·R2=1,5·0,0482=0,0035,кг·м2;
М7=с·р·R2·B=7700·3,14·0,0482·0,027=1,5 кг;
J9 = M·R2=1,76·0,0522=0,005,кг·м2;
М9=с·р·R2·B=7700·3,14·0,0522·0,027=1,76 кг;
J11 = M·R2=2,2·0,0582=0,006,кг·м2;
М11=с·р·R2·B=7700·3,14·0,0582·0,027=2,2 кг;
;
кг·м2;
Расчётная угловая скорость коленчатого вала двигателя при переключении передач:
щ2 = (0,7-0,8)·щn;
где n угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальной мощности.
n==, с-1;
е = 0,8·659,4=527,5, с-1;
, Дж;
Площадь поверхности трения синхронизатора определяют по формуле:
(3.16)
где r - средний радиус поверхности трения конуса синхронизатора, м;
bc- ширина кольца трения по образующей конуса, м.
(3.17)
где Мт - момент трения на поверхности конуса, Н·м;
- половина угла при вершине конуса, град. Принимаем 12;
- коэффициент трения. Принимаем: 0,1;
S - осевая сила, Н.
, (3.18)
где tс - время синхронизации, с.
Принимаем tс - 0,5 с.
,Н·м;
Осевую силу определяют по формуле:
; (3.19)
где Ррыч - усилие, прикладываемое водителем к рычагу коробки передач, Н;
iрыч - передаточное число рычага переключения передач.
Принимаем: Ррыч - 100Н, iрыч - 11
сцепление карданный зубчатый колесо
, Н;
, м;
Ширину кольца трения по образующей конуса определяют по формуле:
, (3.20)
где РN- допустимое давление на поверхность конуса, Па.
Принимаем: РN= 1,5 МПа;
, м;
Площадь поверхности трения синхронизатора определяют по формуле:
, (3.21)
где r -средний радиус поверхности трения конуса синхронизатора, м;
bc- ширина кольца трения по образующей конуса, м.
, м2;
, МДж/м2.
Допустимая удельная работа буксирования для грузовых автомобилей lc = 0,03 - 0,1 МДж/м2