Максимальная тяга
Если конструктор предусмотрел самую высокую передачу, необходимо предусмотреть и самую низкую (1-ю передачу). Эта передача используется для начала движения автомобиля, а также тогда, когда необходимо максимальное тяговое усилие, для того чтобы автомобиль мог подниматься по крутым уклонам.
Тяговое усилие основывается на крутящем моменте двигателя, поэтому максимальное тяговое усилие на любой передаче получается тогда, когда двигатель развивает максимальный крутящий момент. Можно видеть, что кривая движущей силы похожа по форме на кривую крутящего момента двигателя; пик кривой тягового усилия возникает при скорости автомобиля, зависящей от общего передаточного числа и эффективного диаметра колеса. Разница между кривыми развиваемого усилия и сопротивления дают силу, которая может использоваться для разгона.
В этом случае нижнее передаточное число 4:1 используется для значительного повышения тягового усилия, чтобы давать возможность автомобилю подниматься на уклоны.
Когда сцепление полностью включено и двигатель работает в режиме максимального крутящего момента, возможно небольшое ускорение, при этом скорость автомобиля не упадет слишком низко.
Нижнее передаточное число рассчитывается путем деления требуемого максимального крутящего момента на максимальное усилие на верхней передаче.
Промежуточные передачи
Рассчитав верхнюю и нижнюю передачи, затем выбирают промежуточные передачи, чтобы обеспечить геометрическую прогрессию передач. Это означает, что все отдельные передаточные числа отличаются друг от друга в одинаковое число раз, и это число называется знаменателем прогрессии. Например, предположим, что верхнее и нижние передаточные числа равны,4:1 и 16:1 соответственно, тогда наборами передаточных соотношений для 3- и 4-ступенчатой коробок передач будут:
3-ступенчатая коробка передач: 4,8 и 16 (знаменатель прогрессии 2)
4-ступенчатая коробка передач: 4, 6,35, 10 и 16 (знаменатель прогрессии 1,59).
Коробки передач 35
Чтобы получить оптимальную скорость и ускорение, двигатель должен работать в диапазоне оборотов коленчатого вала между границами максимального крутящего момента и максимальной мощности. Чем выше этот рабочий диапазон, тем меньше количество передаточных соотношений, требуемое для того, чтобы заполнить промежуток между максимальным и минимальным передаточными соотношениями. Большинство современных автомобилей имеют узкий диапазон, поэтому коробки передач, устанавливаемые вместе с такими двигателями, обычно имеют четыре передаточных соотношения (передачи).
Максимальная скорость автомобиля достигается в том случае, когда включается самая верхняя передача и дроссельная заслонку удерживается в полностью открытом состоянии.
Чтобы минимизировать потери на трение в передаче, которая используется большую часть времени, для «верхней передачи» выбирается соотношение 1:1 (прямая передача). Кроме того, выбор «верхней передачи» реально выбирается совместно с передаточным числом главной передачи, чтобы общее передаточное число соответствовало диаметру колес, нагруженных весом автомобиля, и характеристикам двигателя.
По характеристикам определяется соотношение между требуемой мощностью и имеющейся мощностью. Данные для первой задаются кривой мощности торможения двигателя; данные для второй получаются из расчета мощности, необходимой для преодоления сопротивления движению автомобиля, когда он движется по ровной дороге.
Вследствие этого, изменение передаточного числа всего автомобиля, заставит пик Р перемещаться по горизонтали от того положения. Уменьшение передаточного числа (кривая А) заставляет кривую «имеющейся мощности» смещаться влево, а увеличение передаточного числа (кривая С) заставляет ее смещаться вправо.
В обоих случаях максимальная возможная скорость ограничена, но это не самое важное. При сравнении с оптимальным передаточным числом, требуемым для получения идеальной максимальной скорости, преимуществами двух других состояний являются:
При передаточном числе меньше оптимального:
1 Для разгона имеется больше мощности, поэтому автомобиль более «резвый».
2 Большая «передаточная гибкость», благодаря чему требуется меньше переключений передач при
изменении сопротивления движению (из-за изменяющихся дорожных условий). При передаточном числе больше оптимального: Число оборотов коленчатого вала меньше при заданной скорости автомобиля на дороге, а вследствие этого:
1 Большая экономия топлива
2 Меньший уровень шумов двигателя
3 Меньший износ двигателя
Сравнение этих двух состояний показывает, что передаточное число меньше оптимального больше подходит для средних автомобилей, а именно — недостаточность передаточного числа порядка 10-20 процентов. Это означает, что пик мощности двигателя возникает на 10-20 процентов раньше, чем достигается максимально возможная скорость автомобиля.
|
