Вопросы расчетов и конструирования силовых передач транспортно-технологических гусеничных машин

 
 
 
 
З. А. Годжаев, В. И. Карлов, Ю. И. Крыхтин  
 
 
 
 
 
 
 
 
ВОПРОСЫ РАСЧЕТОВ И КОНСТРУИРОВАНИЯ 
СИЛОВЫХ ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  
ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН 
 
 
 
 
 
 
Допущено Федеральным УМО по укрупненной группе специальностей 
и направлений подготовки 23.00.00 «Техника и технологии наземного транспорта»  
в качестве учебного пособия для обучающихся по специальности 
23.05.02 «Транспортные средства специального назначения»,  
уровень образования – специалитет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2025 
 

УДК 629.1-47 
ББК 39.3 
Г59 
 
 
Рецензенты: 
кафедра «Технические системы в АПК» ФГБОУ ВО «Волгоградский ГАУ»,  
(зав. кафедрой д-р техн. наук, доцент Р. А. Косульников, 
профессор кафедры д-р техн. наук, доцент Д. А. Нехорошев); 
начальник отдела АО «ФНПЦ «Титан-Баррикады»  
канд. техн. наук С. А. Устинов 
 
 
 
 
 
 
Годжаев, З. А. 
Г59 
 
Вопросы расчетов и конструирования силовых передач транспортнотехнологических гусеничных машин : учебное пособие / З. А. Годжаев, 
В. И. Карлов, Ю. И. Крыхтин. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 
2025. – 188 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-2558-2 
 
Рассматриваются устройство и работа механизмов силовых передач транспортнотехнологических гусеничных машин, приводятся формулы для расчета основных 
параметров механизмов силовых передач, дается методика анализа конструктивных 
решений, используемых при проектировании механизмов трансмиссий транспортных машин. В отчетной документации приводятся таблицы для заполнения их полученными в результате работы расчетными значениями параметров, необходимых для 
анализа механизмов силовых передач транспортно-технологических гусеничных 
машин. 
Для студентов направления подготовки 23.00.00 «Техника и технологии наземного транспорта». 
 
УДК 629.1-47 
ББК 39.3 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-2558-2 
” Годжаев З. А., Карлов В. И., Крыхтин Ю. И., 2025 
 
© Волгоградский государственный технический  
 
университет, 2025 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2025 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2025 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 4 
1. Тяговый расчет гусеничной машины (ГМ) .......................................................... 5 
2. Сцепление транспортной машины ...................................................................... 21 
3. Изучение устройства и анализ конструкции механизмов 
поворота типа «бортовой фрикцион» ...................................................................... 28 
4. Двухпоточная механическая трансмиссия гусеничной машины ..................... 34 
5. Анализ механизма передач и поворота гусеничной машины ........................... 43 
6. Анализ конструкции трансмиссий транспортных машин ................................. 49 
7. Анализ конструкций многорадиусного механизма поворота  
гусеничной машины .................................................................................................. 57 
8. Синтез планетарных коробок передач (ПКП) .................................................... 65 
9. Синтез и проектирование планетарных коробок передач ................................. 78 
10. Демпфирование в силовых передачах транспортно-технологических  
гусеничных машин .................................................................................................... 97 
11. Устройство и принцип работы автоматической системы  
переключения передач транспортной машины .................................................... 110 
ПРИЛОЖЕНИЕ. Материалы для самостоятельного изучения  
при подготовке к расчетам и конструированию силовых передач  
транспортно-технологических гусеничных машин ............................................. 117 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Учебное пособие включает лабораторные работы по сцеплению (главному фрикциону), механизму поворота типа «бортовой фрикцион», двухпоточному двухвальному механизму передач и поворота, двухпоточному четырехвальному механизму передач и поворота легких транспортных ГМ. 
Лабораторные работы знакомят с устройством и работой механизмов 
трансмиссий легких транспортных ГМ. Приводятся тяговый расчет прямолинейного движения и поворота ГМ, формулы для расчетов основных параметров 
механизмов трансмиссий, а также расчеты планетарных коробок передач и методы их проектирования. 
В учебном пособии рассматриваются теоретические и практические вопросы автоматического переключения передач трансмиссий легких транспортных ГМ. Даются методики анализа конструктивных решений, используемых 
при проектировании механизмов трансмиссий транспортных машин. 
В отчетной документации приводятся таблицы для заполнения их полученными в результате работы расчетными значениями параметров, необходимых для анализа механизмов трансмиссий транспортных машин, а также включены вопросы для самоконтроля.  
Приложение в учебном пособии предназначено для самостоятельного 
изучения при подготовке к расчётам и конструированию силовых передач 
транспортно-технологических гусеничных машин. 
 

1. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ (ГМ) 
 
Тяговый расчет гусеничной машины состоит из двух частей: тягового 
расчета прямолинейного движения и тягового расчета поворота. 
 
1.1. Цель работы 
 
Целью работы является изучение методики проведения тягового расчета 
гусеничной машины со ступенчатой коробкой передач, ступенчатым механизмом поворота и гусеницей с открытым металлическим шарниром 
 
1.2. Содержание работы 
 
На этапе тягового расчета прямолинейного движения производится подбор двигателя; подбор числа передач и передаточных чисел трансмиссии; построение тяговой, тормозной и обобщенной характеристик машины; построение разгонной характеристики машины. 
На этапе тягового расчета поворота производится построение тяговой характеристики поворота, представляющей собой график баланса мощностей при 
повороте в сочетании с тяговой характеристикой прямолинейного движения.  
Исходными данными для расчета является вес машины G и максимальная 
скорость движения ࣟmax. Дополнительно оговариваются тип коробки передач, 
механизма поворота и гусеницы. В данном пособии излагается методика тягового расчета гусеничной машины со ступенчатой коробкой передач, ступенчатым механизмом поворота и гусеницей с открытым металлическим шарниром. 
 
1.3. Тяговый расчет прямолинейного движения 
 
1.3.1. Подбор двигателя 
 
Здесь необходимо рассчитать максимальную мощность двигателя и построить его скоростную характеристику. Свободная мощность двигателя, соответствующая максимальной скорости, рассчитывается по формуле 
 
 
max
дв
min
Т
360
c
G V
N
f
˜
 
˜K
, 
(1.1) 
 
где
cmin
f
 – суммарный коэффициент сопротивления движению на хорошей дороге. 
c min
0,04...0,06.
f
 
 Конкретная величина из указанного диапазона 
cmin
f
 зависит от назначения машины. Нижний предел следует брать для машин, для которых вероятность движения по хорошим дорогам предполагается высокой. 

Верхний предел – для спецмашин, которым придется чаще двигаться в трудных 
условиях; 
Т
K  – КПД машины, учитывающий потери в трансмиссии 
ТР
K
 и в гусеничном 
движителе 
гд
K : 
 
 
Т
ТР
гд
K  K K ; 
(1.2) 
 
ТР
K
 – вычисляется для конкретной схемы трансмиссии, но поскольку в задании 
конкретной схемы нет, то следует задаться значением в диапазоне 0,87…0,93. 
Для расчета 
гд
K
 используется эмпирическая формула 
 
 
c
гд
6
2
c
0,95
0,025
3 10
f
f
V

K
 

 ˜
, 
(1.3) 
 
в которую надо подставить 
c
cmin
f
f
 
 и 
max
V
V  
в км/ч. 
По найденной свободной мощности двигателя находится соответствующая ей эффективная мощность: 
 
 
д
e
му
,
v
v
N
N
 K
 
(1.4) 
 
где 
му
K  – КПД моторной установки, учитывающий потери мощности в системах, обслуживающих двигатель. В зависимости от типа и конструкции систем 
му
K  изменяется в пределах 0,8…0,9 (нижний предел для вентиляторной системы 
охлаждения, верхний – для эжекторной). 
Зависимость эффективной мощности от текущих оборотов двигателя 
определяется формулой: 
 
 
2
3
max
,
ev
e
N
N
N
n
n
n
N
N
a
b
c
n
n
n
ª
º
§
·
§
·
«
»
 


¨
¸
¨
¸
«
»
©
¹
©
¹
¬
¼
 
(1.5) 
 
где 
max
e
N
 – максимальная эффективная мощность; 
N
n
 – обороты при 
max
e
N
; 
c
b
a
,
,
 – эмпирические коэффициенты. 
Для дизельных двигателей 
0,5...0,8;
1,2...1,5;
1.
a
b
c
 
 
   
Для карбюраторных двигателей 
1.
a
b
c
 
   
 
Для всех двигателей 
1.
a
b
c
 
 
 

Связь 
max
e
N
 c 
ev
N
 определяется выражением 
 
max
2
3 ,
ev
e
v
v
v
N
N
N
N
N
n
n
n
a
b
c
n
n
n
 
§
·
§
·


¨
¸
¨
¸
©
¹
©
¹
 
(1.6) 
 
где 
vn  – обороты, соответствующие мощности 
ev
N
;  
1,0...1,2
v
N
n
n
 
 (нижний предел соответствует дизельным двигателям, верхний – 
карбюраторным). 
Величина 
N
n  назначается, исходя из того, что для дизельных двигателей 
N
n
 = 2000...3000 об/мин, для карбюраторных 
N
n
 = 3000...3500 об/мин. 
Крутящий момент двигателя связан с мощностью и оборотами зависимостью  
 
 
(
)
(
)
9550
.
(
/
)
N кВт
M Нм
n об
мин
 
 
(1.7) 
 
Свободная мощность двигателя находится по выражению 
 
 
д
e
му,
N
N
N
#

 
(1.8) 
 
где 
му
N
 – мощность потерь в моторной установке. 
Текущее значение 
му
N
 зависит от оборотов и системы охлаждения:  
 
 
3
му
му
emax
2
му
му
emax
– для эжекторной системы охлаждения  
– для вентиляторной системы охлажде
(1
)
;
(1
)
 
.
ния
N
N
n
N
N
n
n
N
N
n
½
§
·
°
 
 K
¨
¸
°
©
¹
¾
§
· °
 
 K
¨
¸ °
©
¹ ¿
 
(1.9) 
 
По приведенным формулам производятся вычисления, и результаты сводятся в таблицу, где n  изменяется от 600 до 
vn  через 200…300 об/мин. 
По данным таблицы строится скоростная характеристика двигателя, показанная на рисунке 1.1. 
Из графика находится рабочий диапазон оборотов двигателя. 
 
 
p
v
M
n
q
n
 
, 
(1.10) 
 
где 
n
 – обороты при максимальном свободном моменте двигателя. 

Таблица 1.1 
Результаты вычислений 
n , об/мин 
600 
800 
… 
,кВт
e
N
 
 
 
 
,Нм
e
M
 
 
 
 
,кВт
му
N
 
 
 
 
,кВт
д
N
 
 
 
 
,Нм
д
М
 
 
 
 
 
 
 
Рис. 1.1. Скоростная характеристика двигателя 
 
1.3.2. Подбор передаточных чисел трансмиссии 
 
Диапазон передаточных чисел определяется как отношение максимальной скорости движения машины на самой быстрой передаче к максимальной 
скорости на самой медленной передаче 
 
 
max
I
.
p
V
d
V
 
 
(1.11) 
 
Здесь 
1
V  подсчитывается по выражению 
 
 
д
I
Т
cmax
360
v
N
V
Gf
 
K , 
(1.12) 
 
где 
Т
Тр
гд
K  K K ; 
Тр
K
 имеет то же значение, что и в пункте 1.1.  
Для расчета 
гд
K  используется формула 
 
 
cmax
гд
cmax
0,95
0,025
f
f
K
 
, 

где
cmax
f
 – суммарный коэффициент сопротивления движению в самых трудных 
условиях движения. Принимается 
cmax
f
= 0,60…0,70. 
Число передач в коробке передач находится по формуле 
 
 
p
p
lg
1
lg
d
m
q
 
 . 
(1.14) 
 
Полученное значение следует округлить, т. к. число передач не может 
быть дробным. 
Среднее соотношение между соседними передаточными числами трансмиссии находится по формуле 
 
 
1
p
m
q
d

 
. 
(1.15) 
 
Действительные соотношения между соседними передаточными числами 
подбираются из условий: 
 
 
1,2
2,3
1,
1,2
2,3
2,
1
1,
ТР (
1)
ТР1
1,2
1,
ТР2
ТР
...
;
...
;
;...
,
m
m
p
m
m
m
m
m
m
m
m
q
q
q
d
q
q
q
q
i
i
q
q
i
i






˜
˜
˜
 
!
!
!

 
˜
 
 
(1.16) 
 
где ТР1
i
 – передаточное число трансмиссии на 1-ой (самой медленной) передаче;  
ТР2
i
 –  передаточное число трансмиссии на 2-ой передаче и т. д. 
Рекомендуется задавать 
 
1,2
2,3
1,
2,0...2,5;
1,3...1,4;
1,4...1,5.
m
m
q
q
q 
 
 
 
 
 
Передаточные числа вычисляются по формулам: 
 
 
вк
ТР
max
0,377
v
m
n r
i
V
 
, 
(1.17) 
 
где вк
r  – радиус ведущего колеса. Для быстроходных гусеничных машин весом 
от 6 тонн до 60 тонн вк
r  изменяется в пределах 0,19…0,35 м. 
 
 
ТР(
1)
ТР
1,
ТР
ТР(
1)
,
1
;
.
m
m
m
m
K
K
K K
i
i
q
i
i
q




 
˜
 
˜
 

1.3.3. Построение тяговой, тормозной и обобщенной  
характеристик машины 
 
Тяговая характеристика – это зависимость удельной силы тяги (динамического фактора) от скорости движения машины на различных передачах.  
Динамический фактор вычисляется по формуле 
 
 
д
д
ТР
Т
вк
;
М
f
i
Gr
 
K  
(1.19) 
Т
ТР
гд
K  K
K , 
 
где 
гд
K  вычисляется по выражению 
 
 
6
2
гд
вк
1
0,95
(0,025
3 10
),
V
f

K
 

 ˜
 
(1.20) 
 
где 
вк
f
 – удельная сила тяги на ведущем колесе. 
 
д
вк
ТР
ТР
вк
М
f
i
Gr
 
K . 
 
Скорость движения машины (в км/ч) в зависимости от оборотов двигателя и передаточного отношения трансмиссии находится: 
 
вк
ТР
0,377 nr
V
i
 
. 
 
По приведенным формулам производятся вычисления и результаты их 
сводятся в таблицу (1.2). 
 
Таблица 1.2 
Данные для построения тяговой характеристики 
n , об/мин 
600 
800 
… 
д
М , Нм 
 
 
 
ТР1
...
i
 
 
V , км/ч 
 
 
 
вк
f  
 
 
 
гд
K  
 
 
 
дf  
 
 
 
ТР2
...
i
 
 
V , км/ч 
 
 
 
вк
f  
 
 
 
гд
K  
 
 
 
дf