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 SS 03

• Die Aufgabe umfaßt 8 Angabenblätter und 3 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.

15.7.2003 .................................................................................................................................... Name (Druckschrift!) Vorname Semester Platz-Nr. Teil II: Berechnungen Die untenstehende Skizze zeigt den Antriebsstrang eines Stadtbusses mit längs eingebautem Heck-motor. Automatikgetriebe: 5 Vorwärtsgänge + 1 Rückwärtsgang, 3 Planetenradsätze

(Aufbau siehe Arbeitsblatt 6.1) Achsgetriebe: 1 Kegelradstufe

Verbrennungs-motor

5-Gang-Automatik-

getriebe Achsgetriebe

- 2 -

6. Antriebsplanung (37 Punkte) Der oben dargestellte Antriebsstrang ist auszulegen. Gegeben: Motordaten: Max. Drehmoment Md max = 1 200 Nm bei nmot = 1 300 1/min Max. Leistung Pmax = 180 kW bei nmot = 1 600 1/min Max. Motordrehzahl nmot max = 2 200 1/min Drehmoment-Drehzahlverlauf des Motors Arbeitsblatt 6.3

Fahrzeugdaten: Fahrzeug-Gesamtmasse (voll beladen) m = 18 000 kg Dynamischer Reifenradius rdyn = 0,512 m Rollwiderstandsbeiwert kR = 0,013 Luftwiderstandsbeiwert cw = 0,6 Stirnfläche A = 7,4 m2

Theoretische Endgeschwindigkeit vmax th = 120 km/h

5-Gang-Automatikgetriebe: 3 Planetenradsätze (Planetenradsätze 2 und 3 sind identisch!)

Standgetriebeübersetzung Planetenradsatz 2 i02 = -2,5 Standgetriebeübersetzung Planetenradsatz 3 i03 = -2,5 Übersetzung im 4. Gang i4 = 1,0 Hinweis: Im 2. Gang liegen die Planetenradsätze 2 und 3 im Leistungsfluss Weitere Daten des Antriebsstranges: Achsgetriebeübersetzung iA = 4,26 Wirkungsgrad einer Paarung Aussenstirnrad/Aussenstirnrad

ηSA =

0,98

Wirkungsgrad einer Paarung Innenstirnrad/Aussenstirnrad

ηSI =

0,99

Wirkungsgrad einer Kegelradstufe ηK = 0,92 Wirkungsgrad des Automatikgetriebes im 5. Gang η5 = 0,98 Gesucht: 6.1 Die Betriebsweise des Planetenradsatzes 3 und die Übersetzung im 1. Gang i1. 6.2 Der Leistungsfluss durch das Getriebe im 2. Gang (Tragen Sie den Leistungsfluss in die

Skizze auf dem Arbeitsblatt 6.1 ein!) 6.3 Die Betriebsweise und die Übersetzung i22 des Planetenradsatzes 2 im 2. Gang. 6.4 Die Abtriebsdrehzahl des Planetenradsatzes 3 im 2. Gang, wenn der Planetenradsatz 2 mit ei-

ner fiktiven Drehzahl nan = 3 500 1/min angetrieben wird (Grafische Ermittlung! Benutzen Sie dazu das Arbeitsblatt 6.2!)

6.5 Die gesamte Übersetzung im 2. Gang i2. 6.6 Die Übersetzung im 5. Gang, wenn die theoretische Endgeschwindigkeit vmax th erreicht werden

soll. 6.7 Der Wirkungsgrad des gesamten Antriebsstranges bei geschlossener Wandlerüberbrückungs-

kupplung WK im 1. Gang η1 und im 4. Gang η4. 6.8 Wird die theoretische Endgeschwindigkeit vmax th im 5. Gang in der Ebene tatsächlich erreicht?

(Nachweis!) 7. Verzahnungsauslegung (32 Punkte)

- 3 -

Die Paarung Sonnenrad / Planet des Radsatzes 3 ist auszulegen. Gegeben:

Zähnezahl des Sonnenrades zS = 29 Standgetriebeübersetzung des Radsatzes 3 i0 = -2,5 Normalmodul mn = 4 mm Herstelleingriffswinkel αn = 20° Schrägungswinkel ß = 28° Gesucht: 7.1 Die Teilkreise des Sonnenrades dS und des Hohlrades dH. 7.2 Der erforderliche Teilkreisdurchmesser dP erf und die erforderliche Zähnezahl zP erf der Planeten. 7.3 Der Null-Achsabstand ad von Sonne und Planet. 7.4 Die erforderliche Profilverschiebungssumme xS + xP von Sonne und Planeten, wenn die Zähne-

zahl des Planeten mit zP = 21 bei unverändertem Achsabstand nach 7.3 festgelegt wird (Notfall-wert: ad = 115 mm).

7.5 Die Aufteilung der Profilverschiebungssumme aus 7.4 nach DIN 3992 (Notfallwert: xS + xP = 0,6). 8. Grübchentragfähigkeit (31 Punkte) Die Grübchentragfähigkeit der Paarung Sonnenrad / Planet des Radsatzes 3 ist zu berechnen. Gegeben:

Drehmoment am Sonnenrad TS = 1 200 Nm Drehzahl des Sonnenrades nS = 1 300 1/min Zähnezahl des Planetenrades zP = 21 Zähnezahl des Sonnenrades zS = 29 Achsabstand Sonnenrad/Planetenrad a = 115,5 mm Anzahl der Planeten p = 3 Gemeinsame Zahnbreite von Sonnen-rad und Planeten

b = bP = bS

=

20 mm

Normalmodul mn = 4 mm Schrägungswinkel ß = 28 ° Anwendungsfaktor KAH = 0,85 Stirnfaktor KHα = 1,0 Verzahnungsqualität 7 Zonenfaktor ZH = 2,1 Überdeckungsfaktor Zε = 0,92 Schmierstofffaktor ZL = 0,92 Geschwindigkeitsfaktor Zv = 1,0 Rauheitsfaktor (für RzP = RzS = 3 µm) ZR = 1,0 Sicherheit gegen Grübchenbildung sH min = 1,2 Werkstoff von Sonnenrad und Planeten 16 MnCr 5 E

- 4 -

Gesucht: 8.1 Der Teilkreis des Sonnenrades dS, die Umfangsgeschwindigkeit am Teilkreis vt sowie die Um-

fangskraft am Teilkreis Ft. 8.2 Der Dynamikfaktor Kv und der Breitenfaktor KHß. 8.3 Der Grundwert der Flankenpressung σH0 und die auftretende Flankenpressung σH. 8.4 Die zulässige Flankenpressung σHP für dauerfeste Auslegung. 8.5 Die erforderliche Ölviskosität ν40, wenn aus Gründen der Herstellungskosten die Flankenrauhei-

ten des Sonnenrades und der Planeten von 3 µm auf RzP = RzS = 6 µm erhöht werden und die Erhöhung durch die Ölviskosität kompensiert werden soll (alle anderen Einflüsse bleiben unver-ändert)?

V I E L E R F O L G !

Gang Kupplung Bremse A B C D E F

1 ! ! 2 ! ! 3 ! ! 4 ! ! 5 ! ! R ! !

Arbeitsblatt 6.1 WK

A T P

L

B

C

D E F N

ame: ________________________

- 5 - Planetenradsatz 1 Planetenradsatz 2 Planetenradsatz 3

- 6 -

Arbeitsblatt 6.2 Name: Zu Aufgabe 6.4 Radsatz 3 Betriebsweise im 2. Gang:

Sonnenrad

Steg

Planetenrad

Hohlrad

Arbeitsblatt 6.3 N

ame: ________________________

Motorkennfeld

400

600

800

1000

1200

1400

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200Drehzahl 1/min

Dre

hmom

ent

Nm

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

Leis

tung

kW

Leistung

Drehmoment

- 7 -