## Тяговый расчет автомобиля с механической трансмиссией
### Введение
Тяговый расчет автомобиля с механической трансмиссией является важным этапом при проектировании и эксплуатации транспортных средств. Он позволяет определить силу тяги, необходимую для движения автомобиля с заданной скоростью по заданному дорожному профилю, а также выбрать оптимальные параметры трансмиссии.
### Основные понятия и обозначения
Сила тяги — сила, прикладываемая к ведущим колесам автомобиля и обеспечивающая его движение.
Мощность на ведущих колесах — мощность, передаваемая от двигателя на ведущие колеса.
Коэффициент полезного действия (КПД) трансмиссии — отношение мощности на ведущих колесах к мощности двигателя.
Коэффициент крутящего момента двигателя — отношение крутящего момента двигателя к моменту нагрузки.
Коэффициент крутящего момента трансмиссии — отношение крутящего момента на выходном валу к крутящему моменту на входном валу.
Передаточное число трансмиссии — отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни.
### Порядок расчета
Тяговый расчет автомобиля с механической трансмиссией выполняется в следующей последовательности:
1. Определение силы тяги
Сила тяги определяется по формуле:
«`
Fт = G(f + i) + Gv^2/r
«`
где:
Fт — сила тяги, Н;
G — вес автомобиля, Н;
f — коэффициент сопротивления качению;
i — уклон дороги, %;
v — скорость движения, м/с;
r — радиус качения колеса, м.
2. Определение мощности на ведущих колесах
Мощность на ведущих колесах определяется по формуле:
«`
Nк = Fт v
«`
где:
Nк — мощность на ведущих колесах, Вт;
Fт — сила тяги, Н;
v — скорость движения, м/с.
3. Определение КПД трансмиссии
КПД трансмиссии определяется по формуле:
«`
ηтр = Nк / Ne
«`
где:
ηтр — КПД трансмиссии;
Nк — мощность на ведущих колесах, Вт;
Ne — мощность двигателя, Вт.
4. Определение коэффициента крутящего момента двигателя
Коэффициент крутящего момента двигателя определяется по формуле:
«`
Kм = Ne / (2πn 9550)
«`
где:
Kм — коэффициент крутящего момента двигателя;
Ne — мощность двигателя, Вт;
n — число оборотов двигателя, об/мин.
5. Определение коэффициента крутящего момента трансмиссии
Коэффициент крутящего момента трансмиссии определяется по формуле:
«`
Kмтр = Kм / Iтр
«`
где:
Kмтр — коэффициент крутящего момента трансмиссии;
Kм — коэффициент крутящего момента двигателя;
Iтр — передаточное число трансмиссии.
6. Выбор оптимального передаточного числа трансмиссии
Оптимальное передаточное число трансмиссии выбирается на основе следующих критериев:
Обеспечение необходимой силы тяги во всем диапазоне скоростей.
Минимальные потери мощности в трансмиссии.
Оптимальный режим работы двигателя.
### Пример расчета
Рассмотрим пример расчета тяговых характеристик автомобиля с механической трансмиссией следующих параметров:
Вес автомобиля — 1000 кг
Коэффициент сопротивления качению — 0,01
Уклон дороги — 5%
Скорость движения — 50 км/ч
Радиус качения колеса — 0,3 м
Мощность двигателя — 50 кВт
Число оборотов двигателя — 2000 об/мин
1. Сила тяги:
«`
Fт = 1000(0,01 + 0,05) + 1000(13,89)^2/0,3 = 1636 Н
«`
2. Мощность на ведущих колесах:
«`
Nк = 1636 13,89 = 22584 Вт
«`
3. КПД трансмиссии:
«`
ηтр = 22584 / 50000 = 0,452
«`
4. Коэффициент крутящего момента двигателя:
«`
Kм = 50000 / (2π20009550) = 0,523
«`
5. Коэффициент крутящего момента трансмиссии:
«`
Kмтр = 0,523 / Iтр
«`
6. Выбор передаточного числа трансмиссии:
Выберем передаточное число трансмиссии равное 4.
Таким образом, для автомобиля с заданными параметрами требуется сила тяги 1636 Н, мощность на ведущих колесах 22584 Вт, КПД трансмиссии 0,452, коэффициент крутящего момента двигателя 0,523, коэффициент крутящего момента трансмиссии 0,131 и передаточное число трансмиссии 4.