Prof. Dr.-Ing. G. Knauer

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1 Fachhochschule München Fachbereich 03 Fahrzeugtechnik Prof. Dr.-Ing. G. Knauer Diplomhauptprüfung F a h r z e u g g e t r i e b e WS 03/04 Die Aufgabe umfasst 7 Angabenblätter und 2 Arbeitsblätter. Überprüfen Sie die Vollständigkeit! Arbeitszeit: 90 Min. (Kurzfragen 20 Min., Berechnung 70 Min.) Rechenprogramme und Notebooks dürfen nicht verwendet werden! Alle übrigen eigenen Hilfsmittel sind zugelassen. Beantworten Sie die Kurzfragen bitte auf den Angabenblättern. Benutzen Sie ggf. die Rückseiten. Die Angabenblätter sind vollständig mit abzugeben Name (Druckschrift!) Vorname Semester Platz-Nr. Teil II: Berechnungen Verbrennungsmotor 4-Gang- Handschaltgetriebe Trockenkupplung Hinterachsgetriebe Die untenstehende Skizze zeigt den Antriebsstrang eines schweren Lkw mit längs eingebautem Motor. 2-Gang- Nachschaltgetriebe

2 Antriebsplanung (39 Punkte) Der oben dargestellte Antriebsstrang ist auszulegen. Gegeben: Motordaten: Max. Drehmoment M d max = 965 Nm bei n mot = /min Max. Leistung P max = 184 kw bei n mot = /min Fahrzeugdaten: Fahrzeug-Gesamtmasse (voll beladen) m = kg Dynamischer Reifenradius r dyn = 0,47 m Rollwiderstandsbeiwert k R = 0,013 Luftwiderstandsbeiwert c w = 0,75 Stirnfläche A = 9,8 m 2 Theoretische Endgeschwindigkeit v max th = 100 km/h Handschaltgetriebe: Stirnradgetriebe mit 4 Vorwärtsgängen + 1 Rückwärtsgang, 3-Wellenbauweise Übersetzung des 4. Ganges i H4 = 1,0 (direkter Gang!) Planetengetriebe: 2-Gang Planetenradsatz (siehe Arbeitsblatt 6.1) Standgetriebeübersetzung i 0 = -2,39 Übersetzung im Gang II i II = 1,0 Handschalt- und Nachschaltgetriebe sind als 8-Gang-Mehrbereichsgetriebe aufgebaut! Achsgetriebe: 1 Kegelradsatz Weitere Angaben: Wirkungsgrad einer Paarung Außenstirnrad/Außenstirnrad η SA = 0,98 Wirkungsgrad einer Paarung Innenstirnrad/Außenstirnrad η SI = 0,99 Wirkungsgrad einer Kegelradstufe η K = 0,92 Gesucht: 6.1 Die Betriebsweisen des Planetenradsatzes (Nachschaltgetriebe) in den Gängen I und II, wenn der Antrieb über das Sonnenrad erfolgt (siehe Arbeitsblatt 6.1). 6.2 Der Leistungsfluss durch das Getriebe in der Stufe I (Tragen Sie den Leistungsfluss in die Skizze auf dem Arbeitsblatt 6.1 ein!) 6.3 Die erforderlichen Schaltelemente, um den Planetenradsatz in den Stufen I und II zu schalten (Tragen Sie die Schaltelemente in die Skizze auf dem Arbeitsblatt 6.1 ein!) 6.4 Der Wirkungsgrad des gesamten Antriebsstranges im 1. und im 8. Gang η ges 1 und η ges Die erforderliche Motorleistung P Mot für die theoretische Endgeschwindigkeit v max th in der Ebene im 8. Gang. 6.6 Die erforderliche Übersetzung des Achsgetriebes i A für eine optimale Auslegung.

3 Die Gesamtübersetzung von Handschaltgetriebe und Nachschaltgetriebe i 1 ges im 1. Gang, wenn das Fahrzeug im voll beladenen Zustand eine Steigung von 30% überwinden soll (berechnen Sie den Steigungswiderstand mit sin α). 6.8 Der Stufensprung des Handschaltgetriebes ϕ H, der Stufensprung des Nachschaltgetriebes ϕ N, die Spreizung des Hauptgetriebes i H sowie die Übersetzung des Ganges I des Nachschaltgetriebes i I, wenn das Gesamtgetriebe geometrisch gestuft sein soll. 7. Verzahnungsauslegung (37 Punkte) Die Verzahnung der Konstanten im Handschaltgetgriebe ist auszulegen. Gegeben: Mindestdurchmesser des Fußkreises am Ritzels d f1 min = 100 mm Profilverschiebung am Ritzel x 1 = -0,26 Profilverschiebung am Rad x 2 = -0,52 Einbaukopfspiel c' 1 m=c' 2 m = 0,8 mm Kopfhöhenänderungsfaktor k = 0 Normalmodul m n = 5 mm Betriebsachsabstand a = 131,55 mm Herstelleingriffswinkel α n = 20 Schrägungswinkel ß = 28 Gesucht: 7.1 Die Zähnezahl des Ritzels z 1 und der tatsächliche Fußkreisdurchmesser des Ritzels d f Besteht für das Ritzel Unterschnitt? (Nachweis!) 7.3 Der Teilkreisdurchmesser d 2 und die Zähnezahl z 2 des Rades (Hinweis: Ermitteln Sie erst den Kopfkreis des Rades d a2 ). 7.4 Der Kopfkreis des Ritzels d a Die Eingriffsstrecke AE und die Profilüberdeckung ε α. (Notfallwerte: z 2 = 26; d a1 = 125 mm; d a2 = 158 mm). Ermitteln Sie die Länge der Eingriffsstrecke grafisch mit Hilfe des Arbeitsblattes Grübchentragfähigkeit (28 Punkte) Die Grübchentragfähigkeit der Verzahnung des 1. Ganges im Handschaltgetriebe ist nachzurechnen. Gegeben: Drehmoment am Ritzel T 1 = Nm Drehzahl des Ritzels n 1 = /min Übersetzung i = 1,94 Teilkreis des Ritzels d 1 = 92,38 mm Zähnezahl des Ritzels z 1 = 16 Schrägungswinkel ß = 30 Gemeinsame Zahnbreite von Ritzel und Rad b = b 1 = b 2 = 28 mm Anwendungsfaktor K AH = 0,85 Stirnfaktor K Hα = 1,0

4 - 4 - Profilüberdeckung ε α = 1,53 Sprungüberdeckung ε ß = 0,89 Verzahnungsqualität Q 7 Zonenfaktor Z H = 2,52 Schmierstofffaktor Z L = 0,92 Geschwindigkeitsfaktor Z v = 0,98 Rauheitsfaktor (für R z1 = R z2 = 3 µm) Z R = 1,01 Sicherheit gegen Grübchenbildung s H min = 1,2 Werkstoff von Ritzel und Rad 16 MnCr 5 E Gesucht: 8.1 Der Dynamikfaktor K v und der Breitenfaktor K Hß. 8.2 Der Grundwert der Flankenpressung σ H0 und die Hertzsche Pressung σ H. 8.3 Die zu erwartende Lebensdauer der Verzahnung in Lastwechsel N L, wenn keine Grübchenbildung zulässig ist. 8.4 Kann Dauerfestigkeit durch eine Erhöhung der Verzahnungsqualität erreicht werden? (Nachweis!) V I E L E R F O L G!

5 - 5 - Arbeitsblatt 6.1 Name: Zu Aufgabe 6 Antrieb (vom Handschaltgetriebe) Abtrieb (zum Achsgetriebe)

6 - 6 - Arbeitsblatt 7.1 Name: Zu Aufgabe 7.4 Maßstab 2:1