Тяговый расчет автомобиля

 

АННОТАЦИЯ

 

Данный курсовой проект состоит из 32 листов и 4 разделов.

В разделе  «Тяговый расчет автомобиля» произведен расчет полного веса автомобиля, определено численное значение веса, приходящегося  напередний и задний мосты автомобиля. Кроме того, вычислены нагрузки на колеса передних и задних мостов, на основании которых, выбраны шины с учетом предельно допустимых значений нагрузок. Определена мощность, необходимая  для движения полностью груженого  автомобиля в заданных дорожных условиях и вычислена максимальная мощность. С целью определения тяговой  силы автомобиля, выполнена скоростная характеристика двигателя. Помимо того, в данном разделе представлены значения передаточных чисел главной передачи, первой передачи коробки передач, а  также передаточных отношений промежуточных, высшей и повышающей передачи коробки  передач; определены скорости движения автомобиля, а также значения силы тяги на соответствующей передаче коробки  передач и представлена графическая  зависимость этих параметров.

В разделе  «Расчет эксплуатационных свойств  автомобиля» определен параметр для каждой передачи, показывающий значение свободной тяговой силы, приходящейся на единицу веса автомобиля (динамический фактор) и его зависимость  от скорости. Произведено определение  значения показателя динамических качеств  автомобиля при неравномерном движении и его зависимость от скорости движения автомобиля. Определен основной показатель, характеризующий экономичность  топлива автомобиля – путевой  расход, а также вычислены параметры  поперечной устойчивости и тормозных  свойств автомобиля.

В разделе  «Определение основных параметров агрегатов  трансмиссии, подвески и механизмов, обеспечивающих безопасность движения»  произведен расчет основных конструктивных элементов сцепления, коробки передач, главной передачи, подвески, рулевого и тормозного управления и полуоси.

В разделе  «Конструкторская разработка агрегата дана подробная характеристика проектируемого агрегата: назначение; требования, предъявляемые  к сцеплениям; анализ существующих конструкций. Кроме того, произведен расчет фрикционной накладки.

Графическая часть курсового проекта состоит  из графиков, общего вида автомобиля в  трех проекциях, выполненных на листах формата А4, а также эскиза детали проектируемого агрегата, выполненного на листе формата А4.

 

 СОДЕРЖАНИЕ

1 ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ………………………………………….	4
1.1 Определение полного веса автомобиля  и распределение его по мостам.выбор  шин…………………………………………………………………………..	4
1.2  Определение нагрузки на  колеса автомобиля и выбор шин………………	4
1.3 Выбор двигателя……………………………………………………………….	5
1.4 Скоростная характеристика двигателя……………………………………….	7
1.5 Определение передаточных чисел  агрегатов трансмиссии………………….	8
1.5.1 Передаточное число главной передачи……………………………………...	8
1.5.2 Передаточное число первой передачи  коробки перемены передач……….	8
1.5.3 Передаточные числа промежуточных передач коробки передач………….	9
2РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ  АВТОМОБИЛЯ…………….	11
2.1 Динамическая характеристика…………………………………………………	11
2.2 Ускорения при разгоне…………………………………………………………	12
2.3 Топливная экономичность автомобиля………………………………………..	13
2.4 Устойчивость автомобиля……………………………………………………...	15
2.5 Тормозные свойства автомобиля………………………………………………	17
2.5.1 Замедление при торможении…………………………………………………	17
2.5.2 Время торможения……………………………………………………………	18
2.5.3 Тормозной путь………………………………………………………………..	18
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ  АГРЕГАТОВ ТРАНСМИСИИ, ПОДВЕСКИ  И МЕХАНИЗМОВ, ОЮЕСПЕЧИВАЮЩИХ БЕЗОПАСНОСТЬ  ДВИЖЕНИЯ…………………………………………………...	19
3.6. Сцепление……………………………………………………………………….	19
3.7. Коробка передач………………………………………………………………..	20
3.8. Карданные передачи……………………………………………………………	20
3.9. Главная передача……………………………………………………………….	21
3.10. Полуоси………………………………………………………………………..	22
3.11. Подвеска……………………………………………………………………….	23
3.12. Рулевое управление…………………………………………………………	23
3.13. Тормозное управление………………………………………………………..	24
4 КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРАБОТКА АГРЕГАТА (УЗЛА)…………………..	25
4.1. Назначение сцепления…………………………………………………………	25
4.2Требования предъявляемые к сцеплению……………………………………..	25
4.3 Классификация сцепления……………………………………………………...	26
4.4. Анализ существующих конструкций сцепления……………………………..	27
4.5 Расчет фрикционной накладки  сцепления…………………………………….	30
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………...	31

 

 

 

 

 

 

1.ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ.

 

1.1Определение полного веса автомобиля и распределение его по мостам.

 

Полный вес грузового автомобиляопределяется по формуле:

 

Gа = ( mo +m_г +m_ч( z+1) +m_б(z+1))g, (1.1.1)

 

гдеmo – масса снаряженного автомобиля, кг;

m_ч – масса человека (m_ч = 75 кг);

m_б – масса багажа (m_б =5 кг);

z – число пассажирских мест для проезда сидя(по заданию);

n – число пассажирских мест для проезда стоя(по заданию);

g – ускорение свободного падения, м/с².

 

Gа = (4800+8000+75(2+1)+5(2+1))9,81=127922,4(Н)

 

Определяем массу снаряженного автомобиля:

 

m₀=m_г∙K_г,                                                   (1.1.2)

 

где m₀– масса снаряженного автомобиля, кг;

K_г – коэффициент использования грузоподъемности (по заданию);

m_г – масса груза (грузоподъемность), кг(по заданию).

 

m₀=8000·0,6=4800 (кг)

 

Выбираю безкапотную компоновочную схему автомобиля с двигателем расположенным над передним мостом, кабина над двигателем или двигатель сзади переднего моста, кабина максимально сдвинута вперед. По количеству осей выбираю двухосную компоновку.

Распределение полного веса автомобиля на передние G₁и задниеG₂ колеса (тележку).

 

Ga₁ ≈ 0,35Ga,(1.1.3)

 

Ga₁ ≈ 0,35*127922,4=44772,84 (Н),

 

Ga₂ ≈ Ga -Ga₁,(1.1.4)

 

Ga₂ ≈127922,4-44772,84=83149,5(Н),

 

1.2  Определение нагрузки на  колеса автомобиля и выбор шин

 

Определяю нагрузки на передние и задние колеса автомобиля по формуле

 

m_кn= G_an/(gn_к ),(1.2.5)

 

где m_кn – полная масса автомобиля, приходящаяся на колесо определенного моста, кг;

G_an – полный вес автомобиля, приходящийся на передний G_к1или задний G_к2 мост (тележку), Н;

n– номер моста (передний n=1, задний n=2);

g – ускорение свободного падения, м/с²;

n_к – количество колес на мосту автомобиля.

 

m_к1= 44772,84/(9,81*2)=2282(кг)

 

m_к2= 83149,5/(9,81*2)=4237,997(кг)

 

Определив, таким образом, нагрузку на колеса переднего  и заднего мостов и выбрав из них  максимальную, по справочным материалам подбираю соответствующий радиус колеса r= 0,5 (м).

 

1.3Выбор двигателя.

 

Выбор двигателя заключается в  определении мощности необходимой  для движения полностью груженого  автомобиля с максимальной скоростью  в заданных дорожных условиях и максимальной мощности, а также расчете параметров внешней скоростной характеристики.

Мощность, необходимая для движения полностью груженого автомобиля с максимальной скоростью в заданных дорожных условиях определяется по формуле

 

,(1.3.6)

 

гдеN_v– мощность необходимая для движения полностью груженого автомобиля  с максимальной скоростью в заданных дорожных условиях, кВт;

G_а– полный вес автомобиля, Н;

Ψ_v–коэффициент сопротивления дороги при движении автомобиля с максимальной скоростью(по заданию);

k_в– коэффициент сопротивления воздуха, ;

Fw – лобовая площадь автомобиля (миделево сечение), м²;

V_max – максимальная   скорость движения, м/с(по заданию);

η_тр– КПД трансмиссии (грузовой автомобиль двухосный η_тр=0,9).

 

 

 

Сила сопротивления воздуха  оказывает существенное влияние  на тягово-скоростные качества автомобиля при высоких скоростях движения. Она зависит от лобовой площади Fw и формы кузова автомобиля, оцениваемого коэффициентом сопротивления воздуха k_в. При отсутствии технической документации лобовую площадь автомобиля можно определить по формуле

 

Fw = В₀∙Н₀,(1.3.7)

 

где α – коэффициент заполнения площади (для грузовых автомобилей                     α=0,79…0,9);

В₀и Н₀ – соответственно габаритные ширина и высота автомобиля, м. (для грузовых автомобилей В₀∙Н₀=6,9……..9,0(м²))

Коэффициенты сопротивления воздуха k_в () для грузовых автомобилей0,5 . . . 0,7

 

Fw =0,85*8=6,8(м²)

 

Максимальная мощность двигателя определяется по формуле

 

,     (1.3.8)

 

где N_max – максимальная мощность двигателя, кВт;

а,b и с – коэффициенты, зависящие от типа двигателя;

n_e – текущее значение частоты вращения коленчатого вала, об/мин;

n_N-  частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности

(для дизельных двигателей n_N = 2200 –2700об/мин.)

 

 

     Значения коэффициентова,b и с можно определить по следующим формулам

 

,      (1.3.9)

 

,                 (1.3.10)

 

,(1.3.11)

 

где k_M– коэффициент приспосабливаемости двигателя по крутящему моменту коленчатого вала (для дизельных двигателей k_M=1,1…1,15);

k_n– коэффициент приспосабливаемости двигателя по частоте вращения коленчатого вала(для дизельных двигателей k_об = 1,45…2,1).

 

 

 

 

 

 

 

При определении максимальной мощности двигателя по формуле (1.3.8) отношения n_e/n_Nдля дизельных двигателей принимают n_e/n_N =1,0.

 

1.4 Скоростная характеристика двигателя.

 

Наиболее полные сведения о параметрах двигателя дает внешняя скоростная характеристика, представляющая зависимость  эффективных мощности N_e и момента M_e от частоты вращения коленчатого вала n_e при установившемся режиме работы и максимальной подаче топлива. Важнейшими параметрами внешней скоростной характеристики являются максимальная эффективная мощность N_max; максимальный крутящий момент М_max; крутящий момент при максимальной мощности М_N; максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя n_max; частоты вращения коленчатого вала при максимальной мощности n_N и при максимальном моменте n_M, коэффициенты приспосабливаемости двигателя по крутящему моменту коленчатого вала k_M и частоте вращения коленчатого вала k_n.

Эффективная мощность двигателя определяется по формуле

 

, кВт (1.4.12)

 

      При определении  значений эффективной мощности  по формуле (1.4.12) отношения n_е / n_Nдля дизельных двигателей принимают равными:

– от 0,2 до 1,0 с шагом 0,2.

 

 

 

Соответствующее значение эффективного момента определяют по формуле 

 

М_е = 9550,Н∙м    (1.4.13)

 

М_е1 = 9550=758,409(Нм)

 

Значения М_е определяют для каждого значенияN_e и соответствующего ему значения n_е .n_е = 0,2∙n_N ; 0,4∙n_Nи т.д. до до 1,0∙n_Nсоответственно определению значений эффективной мощности по формуле (1.4.12).

     Определив по формулам (1.4.12) и (1.4.13) значения N_е  и M_е, и значения n_евносят их в таблицу 1.4.1

 

Таблица 1.4.1 – Параметры скоростной характеристики двигателя

ne/nN		0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
nе	об/мин	500	1000	1500	2000	2500
Ne	кВт	39,707	84,891	127,337	158,829	171,152
Ме	Нм	758,409	810,713	810,713	758,409	653,801

 

По данным таблицы 1.4.1 строимграфик скоростной характеристики двигателя.

 

1.5 Определение передаточных чисел агрегатов трансмиссии.

 

    1.5.1Передаточное число главной передачи.

 

Передаточное число главной  передачи можно определить по формуле

 

 

, (1.5.14)

гдеn_max – максимальная частота вращения коленчатого вала, об/мин (из скоростной характеристики двигателя);

r – радиус колеса, м;

V_max – максимальная скорость движения автомобиля, м/с(по заданию);

u_кв – передаточное число высшей передачи коробки передач (u_кв=1,0).

u_ркв – передаточное число высшей передачи раздаточной коробки передач (как правило u_ркв=1,0).

 

 

 

 

 

 

 

1.5.2 Передаточное число первой передачи коробки перемены передач.

 

Передаточное число первой  (низшей) передачи коробки передач определяют исходя из возможности преодоления заданного максимального дорожного сопротивления и из возможности реализации по условиям сцепления колес с дорогой максимального тягового усилия.

 

По первому условию

 

,                   (1.5.15)

По второму условию

 

,                                     (1.5.16)

 

где G_а – полный вес автомобиля, Н;

Ψ_max – максимальный коэффициент сопротивления дороги(по заданию);

r– радиус колеса, м;

u₀ – передаточное число главной передачи ;

η_тр – КПД трансмиссии;

G_вк– полный вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса (тележку),Н;

φ – коэффициент сцепления шин с дорогой (φ=0,8);

М_max – максимальный эффективный момент двигателя, Н∙м (определяют по графику скоростной характеристики).

 

 

 

 

 

     Так как значение  передаточного числа первой передачи  коробки передач, найденное по первому условию, меньше значения передаточного числа, найденного по второму условию, то принимаем первое.

          Для  данного автомобиля выбираю четырехступенчатую коробку переменных передач.

 

1.5.3 Передаточные числа промежуточных передач коробки передач.

 

Передаточные числа промежуточных  передач для коробки  передач с прямой высшей передачей определяется по формуле

 

,                                           (1.5.17)

 

где m – номер определяемой передачи;

n – количество передач;

u_К1 – передаточное число первой передачи коробки передач;

u_кв – передаточное число высшей передачи коробки передач (выбирается самостоятельно по аналогии с существующими конструкциями автомобилей).