Визначення основних масових параметрів автомобіля

Міністерство освіти і  науки України

Національний транспортний університет

(НТУ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розрахунково-пояснювальна записка

до курсового проекту 

з дисципліни "Автомобілі"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                      Виконав студент гр. ІП-IV-1                                                                                                                                                  

                                               Журавель І.В.

                                        Перевірив

                                                                          Федоров В. В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2011

Вантажний автомобіль, що проектується є бортовий. В своєму проектуванні я вибрав за прототип, автомобіль "ГАЗ-66-01 (4х4)" бортовий з тентом. Цей автомобіль буде перевозити різного роду вантажі, такі як: будівельні матеріали, продукти харчування (які не швидко псуються) і якщо потрібно то людей. Цей автомобіль буде експлуатуватися на різних дорожніх покриттях, таких як: бездоріжжя,  дорогах загального призначення та ін..

Даний автомобіль з безкапотною схемою компонування. Переваги і недоліки цієї схеми компонування. Переваги: можливість отримати мінімальну колісну базу і довжину автомобіля та збільшити навантаження на передні колеса для повноприводного автомобіля, хороша оглядовість. Недоліки: велика висота підлоги кабіни, ускладненість виходу та входу, необхідність відкидання кабіни на шарнірах передньої опори для доступу до двигуна.

1. Визначення основних  масових параметрів автомобіля

Власна маса автомобіля - його маса у спорядженому стані без навантаження ( складається із сухої маси автомобіля та маси палива, охолодної рідини, запасного колеса (коліс), інструмента, обов'язкового обладнання).

Для вантажного автомобіля при цьому  виходять із маси вантажу  , що перевозиться автомобілем, і обчислюють власну масу як

де  - коефіцієнт тари, який дорівнює 1.65.

Повна маса автомобіля становить

де  - маса пасажирів (разом з водієм). При розрахунках  вважають, що маса однієї людини дорівнює 75 кг, а - це кількість пасажирів, яка дорівнює 2.

2. Розробка схем загального компонування автомобіля

Навантаження на кожну з осей автомобіля визначають, виходячи з того, що в існуючих конструкціях навантаження на робочу вісь становить:

у двовісних вантажних автомобілів з кабіною над двигуном та з одинарними колесами задньої осі

тут - сила тяжіння від повної маси автрмобіля;

-  навантаження від сили тяжіння  від повної маси автомобіля  на передню вісь автомобіля;

- навантаження від сили тяжіння від повної маси автомобіля на задню вісь двовісного автомобіля.

Шини для автомобіля, що проектується, вибирають виходячи з призначення  автомобіля; найбільшого навантаження , що припадає на одне колесо автомобіля відповідно до визначених навантажень на його осі, та допустимих згідно з технічними характеристиками шин навантажень на них. При цьому необхідно врахувати відповідність швидкісних характеристик шин максимальній швидкості автомобіля, вказаній у завданні.

Навантаження на одне колесо будь-якої осі становить

де  - номер осі;

- кількість коліс, встановлених на осі.

Шини приймаємо 280-508 за ГОСТ 4754-64

Основні геометричні параметри  автомобіля. Довжина , ширина , висота , база , колія , .

Координати центра мас по базі та двовісного автомобіля

Висоту центра мас  приймають у межах (0,9...1,1) м - для вантажних автомобілів і автобусів. Приймаємо .

3. Тяговий розрахунок автомобіля.

Радіуси колеса визначають за характеристиками шин. Динамічний радіус  та радіус кочення   колеса з достатньою точністю беруть такими, що дорівнюють статичному радіусу шини , указаному в стандарті, каталозі або іншому довідковому виданні, тобто вважають, що . Коефіцієнт корисної дії (ККД) трансмісії  , залежить від кількості і властивостей кінематичних пар, які передають механічну енергію від колінчастого вала двигуна до ведучих коліс автомобіля.

Вантажний автомобіль з колісною формулою 4х4, у якого ККД приймають в межах (0,82...0,84). Приймаємо .

Безрозмірний коефіцієнт аеродинамічної сили та коефіцієнт обтічності (тут - густина повітря) можна вважати такими, що залежать лише від конфігурації поверхонь автомобіля, яка значною мірою обумовлює опір форми, від шорсткості поверхонь автомобіля, яка обумовлює опір граничного тертя, та наявності щілин і каналів, які створюють внутрішній опір.

Для бортового з тентом вантажного автомобіля коефіцієнт приймають в межах (0.9..1.15), а - (0.5..0.7), . Приймаємо ; .

Площа лобового опору  дорівнює площі проекції автомобіля на площину, перпендикулярну його поздовжній осі. Вона може бути обчислена для вантажних автомобілів як

де  - колія, м; - висота автомобіля.

Величина фактора обтічності автомобіля визначається тими ж чинниками, що й коефіцієнти та , а також площею лобового опору :

Максимальне значення коефіцієнта  опору дороги приймають для вантажних автомобілів з підвищенною прохідністю (0.45..0.55). Приймаємо

 Визначення потужності двигуна, вибір та обгрунтування його типу, побудува швидкісної зовнішньої характеристики

Тяговий розрахунок починають з визначення потужності , необхідної для руху з заданою максимальною швидкістю .

Оскільки при русі автомобіля з  максимальною швидкістю прискорення  дорівнює нулеві, можна, виходячи із потужнісного балансу, записати вираз для визначення :

При проектуванні автомобіля обирають, орієнтуючись на значення кутової швидкості колінчастого вала, при якій досягається максимальна потужність у сучасних автомобільних двигунів відповідного типу у карбюраторних двигунів вантажних автомобілів та автобусів . Приймаємо .

Тип двигуна для автомобіля, що проектується, обирають, виходячи з  визначеної максимальної потужності, призначення автомобіля, умов його експлуатації, паливного балансу  України та перспективних напрямків  розвитку конструкції автомобільних  двигунів: підвищення паливної економічності; зменшення токсичності газів, що відпрацювали; зменшення рівня шумності; збільшення питомої потужності; підвищення надійності.

Необхідні для побудови швидкісної зовнішньої характеристики двигуна  поточні значення потужності , крутного моменту та питомої витрати палива можна розрахувати за наближеними емпіричними формулами:

де  - поточне значення кутової швидкості колінчастого вала, рад/с. Для карбюраторних двигунів вантажних автомобілів і автобусів та для дизелів вибирають не менше 7...8 значень   в межах від мінімальної кутової швидкості до максимальної кутової швидкості , яка дорівнює кутовій швидкості колінчастого вала при максимальній потужності ,

 та - емпіричні коефіцієнти (вибирають із табл.);

- питома витрата палива двигуном  при максимальній потужності, яка становить 330...360 г/(кВт год) для карбюраторних двигунів. Приймаємо .

, .

 

 

 

Параметри швидкісної зовнішньої характеристики двигуна

 

, рад/с	80	120	160	200	240	280	320
/	0.25	0.375	0.5	0.625	0.75	0.875	1
Ni, кВт	23.515	36.67	49.51	61.11	70.55	76.89	79.21
МKi, Н∙м	293.9	305.6	309.4	305.6	294	274.6	247.5
gi, г/(кВтгод)	353.4	344.5	340.7	341.9	348.2	359.6	376.1

4. Вибір та обґрунтування  типу трансмісії автомобіля. Визначення  кількості передач і передаточних  чисел механічної ступінчастої  трансмісії

Для даного автомобіля раціонально  використати п'яти ступінчасту коробку з переднім подільником.

Мінімальне передаточне число  трансмісії U_{тр min} визначають з умови забезпечення заданої максимальної швидкості руху автомобіля V_max, м/с:

 

Приймаючи до уваги передаточні  числа всіх агрегатів і механізмів трансмісії, можна записати

 

де U_{к min} - мінімальне передаточне число коробки передач;

U_{pк min} - мінімальне передаточне число роздавальної коробки (якщо автомобіль повноприводний). U_{pк min} = 1, для пониженої передачі роздавальної коробки;

U₀ - передаточне число головної передачі.

Прийнявши передаточне число вищих  передач коробки передач U_{к min} та роздавальної коробки, визначають передаточне число головної передачі U₀ виходячи із забезпечення V_max на вищій розрахунковій передачі коробки передач:

 

Максимальне передаточне число  трансмісії визначають з умови подолання автомобілем найбільшого опору дороги, користуючись рівнянням силового балансу автомобіля для усталеного руху. Враховуючи, що при русі на першій передачі швидкості невеликі і сила опору повітря дорівнює нулеві,

 

Одержане значення U_{тp max} обов'язково перевіряють на виконання умови зчеплення ведучих коліс автомобіля з полотном дороги без буксування:

 

Нерівність виконується.

Прийнявши максимальне передаточне  число U_{pк max} роздавальної коробки U_{pк max}= 1, визначають максимальне передаточне число коробки передач U_{к max}, тобто передаточне число першої передачі коробки передач U_к1 як

 

За цих умов на першій передачі при  буде забезпечено рух з усталеною швидкістю по дорозі з заданим .

Кількість передач коробки передач  визначається типом автомобіля, зокрема  його транспортним призначенням, класом, прохідністю.

Передаточні числа проміжних передач  коробки передач вибирають із умов забезпечення оптимальних показників як тягово-швидкісних властивостей, так  і паливної економічності. Існують  різноманітні методики: одні передбачають отримання найкращої прийомистості, інші - паливної економічності або середньої швидкості в деяких заданих умовах руху.

Передаточні числа проміжних передач  можна визначати, зокрема:

• за геометричною прогресією;
• за гармонічним рядом;
• за динамічним рядом (коли в основу покладена мінімізація загального часу розгону автомобіля з урахуванням часу на переключання передач);
• із умови забезпечення максимальної інтенсивності розгону (методика Л.Г.Аніскіна і Х.Д.Квітко, в основу якої покладена умова забезпечення оптимальних взаємоузгоджених показників - середнього прискорення на передачах і швидкості у кінці розгону на передачах);
• за оптимальною величиною щільності ряду (методика Е.І.Наркевича, згідно з якою рекомендується приймати щільність ряду для нижчих передач рівною коефіцієнту — коефіцієнту пристосованості двигуна за кутовою швидкістю колінчастого вала);
• за аналогією з ідеальною трансмісією (методика А.А.Токарева);
• із умови забезпечення високих показників розгону (методика М.М.Пилипчука, яка базується на забезпеченні рівності прискорень в кінці і на початку розгону на суміжних передачах).

 

де і - порядковий номер проміжної  передачі,

n - кількість передач у коробці.

 

 

 

В розрахунках тягово-швидкісних властивостей автомобіля будуть використовуватися передаточні числа коробки передач для пониженої передачі роздавальної коробки.

5. Визначення показників експлуатаційних властивостей автомобіля

6. Визначення показників тягово-швидкісних властивостей автомобіля