Bild 1: Antriebsstrang. 6-Gang- Handschaltgetriebe. Verteilergetrie be mit Gelände- und Straßengang. Hinterachsgetriebe Vorderachsgetriebe

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1 Bild 1 zeigt den Antriebsstrang eines geländegängigen mittelschweren Lkw mit permanentem Allradantrieb. Der Antrieb erfolgt über ein 2-stufiges Verteilergetriebe (siehe Bild 2). Hinterachsgetriebe Vorderachsgetriebe 6-Gang- Handschaltgetriebe Verteilergetrie be mit Gelände- und Straßengang Verbrennungsmotor Trockenkupplung Bild 1: Antriebsstrang

2 4 S 1 G Bild 2: Aufbau des Verteilergetriebes Bild 2 zeigt das 2-stufige Verteilergetriebe mit Gelände- und Straßengang. Im Geländegang (G) können aufgrund seiner höheren Übersetzung größere Steigungen bei geringer Geschwindigkeit überwunden werden, während der Straßengang (S) höhere Fahrgeschwindigkeiten bei geringeren Antriebsmomenten ermöglicht. Die Schaltung erfolgt mit Hilfe der Schaltmuffe (1), die mit der Antriebswelle (2) drehfest, aber axial verschieblich verbunden ist. Die beiden Antriebsräder (3) und (4) für Gelände- und Straßengang sind dazu mit Hilfe von Nadellagern frei drehbar auf der Antriebswelle (2) gelagert. Wird die Schaltmuffe (1) nach rechts bewegt, rastet die Kurzverzahnung der Schaltmuffe (1) in die Kurzverzahnung des Antriebsrades (3) im Geländegang ein und verbindet das Antriebsrad (3) fest mit der Antriebswelle (2). Wird die Schaltmuffe (1) nach links bewegt, wird der Straßengang auf die gleiche Weise durch die feste Verbindung von Antriebsrad (4) mit der Antriebswelle (2) geschaltet. Der Abtrieb erfolgt über die Zwischenwelle (8) und die beiden Abtriebswellen (5) und (6) auf Vorder- und Hinterachse. Das sperrbare Differential (7) dient zum Ausgleich von Drehzahlunterschieden zwischen Vorder- und Hinterachse.

3 Antriebsplanung Der dargestellte Antriebsstrang ist auszulegen. Gegeben: Motordaten: Max. Motordrehzahl n mot max = /min Fahrzeugdaten: Dynamischer Reifenradius r dyn = 0,47 m Masse des vollbeladenen Fahrzeugs m = kg Maximale Fahrgeschwindigkeit (im Straßengang) v max = 91 km/h Rollwiderstandsbeiwert k R = 0,013 Luftwiderstandsbeiwert c w = 0,45 Stirnfläche A = 6 m 2 Hauptschaltgetriebe: Aufbau als 3-Wellengetriebe mit direktem Gang Anzahl der Gänge 6 Direkter Gang 6. Gang Nachschaltgetriebe: (siehe Arbeitsblatt 1) Straßengang 2-stufig Geländegang 2-stufig Achsgetriebe: Kegelradsätze mit integriertem Differential Übersetzung der Achsgetriebe i A = 3,89 Motordrehzahl-Geschwindigkeitsdiagramm für den Geländegang siehe Arbeitsblatt 2 Wirkungsgrade: Wirkungsgrad einer Paarung Außenstirnrad/Außenstirnrad SA = 0,98 Wirkungsgrad einer Kegelradstufe K = 0,92 Wirkungsgrad im gesamten Antriebsstrang durch Ölplanschverluste L = 0,94 Gesucht: 1. Die Lastflüsse durch das Nachschaltgetriebe im Straßen- und im Geländegang. Benutzen Sie dazu das Arbeitsblatt 1. Tragen Sie die Lastflüsse in 2 verschiedenen Farben ein. 2. Die Stufensprünge zwischen den einzelnen Gängen 1/2, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6 und die Art der Stufung des Hauptschaltgetriebes (Begründung!). 3. Der Stufensprung des Nachschaltgetriebes N. 4. Das Motordrehzahl-Geschwindigkeitsdiagramm für den Straßengang. Benutzen Sie dazu das Arbeitsblatt Der Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstranges bei Geradeausfahrt im Straßengang S, wenn im Hauptschaltgetriebe der 6. Gang eingelegt ist und das Differential im Nachschaltgetriebe als Block umläuft. Planschverluste sind zu berücksichtigen! 6. Die Übersetzung des Straßenganges im Nachschaltgetriebe i S, wenn die maximale Fahrgeschwindigkeit v max im 6. Gang im Handschaltgetriebe bei der maximalen Motordrehzahl n mot max erreicht werden soll. 7. Das in der Ebene erforderliche Motordrehmoment T mot erf bei der maximalen Geschwindigkeit im Straßengang v max im 6. Gang.

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5 Drehzahl-Geschwindigkeits-Diagramm Fahrzeuggeschwindigkeit in km/h Motordrehzahl in 1/min

6 Zahnradtragfähigkeit Die Zahnfußtragfähigkeit des Ritzels der Verteilerstufe ist nachzuprüfen. Gegeben: Drehmoment am Ritzel T 1 = Nm Zähnezahl des Ritzels z 1 = 21 Normalmodul m n = 3,5 mm Zahnbreite b 1 = 45 mm Schrägungswinkel ß = 33 Profilüberdeckung = 1,2 Gesamt-Einflussfaktor K F ges = 1,17 Werkstoff 16 MnCr 5 E Mindest-Sicherheit S F min = 1,3 Werkzeugdaten Werkzeugprofil nach DIN 867 mit h a /m n h a0 /m n a0 = = = 1,0 1,25 0,25 Gesucht: 1. Die Umfangskraft am Teilkreis des Ritzels F t. 2. Die zulässige Zahnfußspannung FP für dauerfeste Auslegung. 3. Der kleinste zulässige Profilverschiebungsfaktor x 1 zul, bei dem das Ritzel rechnerisch gerade noch dauerfest ist. 4. Kann durch einen größeren Profilverschiebungsfaktor x 1 rechnerisch eine höhere Sicherheit gegen Dauerfestigkeit erreicht werden? (Nachweis!)