Автотранспортные средства

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшего профессионального  образования

 

 

                        Санкт-Петербургский государственный университет       сервиса и экономики

                        Институт сервиса автотранспорта, коммунальной 

и бытовой техники 

 

Кафедра «Автосервис»

 

 

 

 

 

 

 

 

К У Р С О В О Й    П Р О Е К Т

 

 

 

По АВТОТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВАМ

 

 

 

 

Работу выполнил:

студент группы (специальности)

№ 2307.12,   4 курса,

Заочного отделения                    Иванов Иван Петров

                                                                     

 

 

 

Работу проверил:

к.т.н., доцент кафедры

     

«Автосервис»                              Хакимов Рамиль Тагирович

 

 

 

Санкт-Петербург

2013г.

 

Содержание

Введение 

1 Расчет исходных параметров автомобиля

1.1. Расчет полной и сцепной масс автомобиля

1.2. Подбор шин и расчет радиуса качения

1.3. Расчет мощности и построение скоростной

характеристики двигателя

1.4. Расчет передаточного числа главной передачи автомобиля

1.5. Расчет передаточного числа I передачи коробки передач

1.6. Расчет передаточных чисел промежуточных передач

2. Тяговый расчет автомобиля

2.1. Расчет и построение графика тягового баланса автомобиля

2.2. Расчет и построение графика баланса мощности автомобиля

2.3. Расчет и построение графика динамического фактора

2.4. Расчет и построение графика ускорений

2.5. Расчет и построение графика времени разгона

2.6. Расчет и построение графика пути разгона

3. Топливно-экономический расчет автомобили

4. Расчет и построение тормозных характеристик автомобиля

4.1. Расчет тормозного пути при экстренном торможении

Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В курсе теории автомобиля тяговый и топливно-экономический  расчет

является одним из важнейших разделов.

Этот расчет позволяет  по некоторым заданным параметрам определить остальные конструктивные и эксплуатационные параметры автомобиля и его динамические и топливно-экономические свойства. Такой расчет является проектировочным и производится для автомобиля, существующего лишь в проектном задании.

 Другим видом расчета  является определение динамических и топливно-экономических показателей уже спроектированной машины, когда все

конструктивные параметры  известны. Этот расчет является поверочным и

выполняется с целью  уточнения полученных показателей. Выполнение тягового и топливно-экономического расчета аналогично проектировочному.

Целью данной курсовой работы является расчет исходных параметров, тягового баланса, топливно-экономических и тормозных характеристик по некоторым исходным данным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ

АВТОМОБИЛЯ

 

Для выполнения тягового и топливно-экономического расчета автомобиля необходимо знать или определиться с рядом конструктивных и эксплуатационных параметров автомобиля. Они должны быть заданы полностью или частично в качестве технического задания. Исходные данные берем соответственно имеющемуся варианту.

Вариант 16.

Грузовой самосвал,

Грузоподъемность, кг – 4250;

Максимальная скорость, м/c – 22,2;

Удельный расход топлива, г/кВт*ч – 365;

Число передач – 4;

Колесная формула – 4*2

 

1. Расчет полной и сцепной масс автомобиля

 

Задача расчета: исходя из заданной грузоподъемности, типа автомобиля, его колесной формулы рассчитать снаряженную (m₀), полную (m_а) и сцепную (m_сц) массы автомобиля.

Снаряженную массу автомобиля m₀ определяют по формуле:

 

m₀=G/K=

кг

 

где G- грузоподъемность 5500кг, К – коэффициент использования массы автомобиля; можно при-

нять для грузовых автомобилей: при G >5000 кг, КГ = 1,0…1,3;

при G =1000…5000 кг, КГ = 0,5…1,0;

при G <1000 кг, КГ = 0,25…0,5;

 

Полную массу автомобиля m_а находят по формулам для грузовых автомобилей:

 

m_а= m₀+ G+m_ч*(z+1)+m_б=

 

где m₀ – снаряженная масса автомобиля, кг; G – грузоподъемность автомобиля, кг; z – число мест пассажиров; m_ч - масса водителя и пассажира (принимают 75 кг); m_б - масса багажа, кг. Массу багажа водителя и пассажира грузовых автомобилей принимают 5

кг.

 

По определению, сцепной  массой m_сц называется масса, приходящая на ведущие колеса. Если автомобиль со всеми ведущими колесами, то выполняется условие mсц = mа, в противном случае на ведущие колеса приходится только часть от полной массы автомобиля. Даная грузоподъемность зависит от коэффициента нагрузки на ведущую ось (или оси) в статическом положении и коэффициента перераспределения нагрузки при движении, т.е для автомобилей с задней ведущей осью:

 

m_сц = m_а*λ_k2=

кг

 

где λ_k2 – коэффициент загрузки задней оси автомобиля для грузового автомобиля с колесной формулой 4*2 равен 0,65…0,75.

 

2. Подбор шин и расчет радиуса качения

 

Задача расчета: рассчитать нагрузку, приходящуюся на колесо (наиболее нагруженное) и основываясь на технические характеристики шин, выбрать модель шины.

Для расчета нагрузки, приходящейся на одно колесо используем значение сцепной массы m_сц, тогда:

 

Y_k2= (λ_k2* λ_kg* m_а)/z_ш=3883,074 кг

 

где λ_k2 – коэффициент нагрузки на заднюю ось в статическом положении автомобиля;     λ_kg = 1,1…1,3 – коэффициент увеличения нагрузки на заднюю ось при движении автомобиля; zш – число шин на оси.

 

Соответственно, индекс несущей способности для максимально  допустимой нагрузки на одинарную ось 156. Принимаем: шины по наибольшей нагрузке и максимальной скоро-

сти движения автомобиля по ГОСТ 5513 – 97. Диагональная шина, 12,00 – 24 (в дюймах).

Основным размером, используемым при расчетах, является радиус колеса, катящегося без скольжения r_к . Он занимает промежуточное положение между свободным радиусом r_св и статическим r_ст. С достаточной для практических целей точностью он может быть рассчитан по выражению:

 

r_к=λ_ш* r_св=0,54 м

 

где λ_ш = 0,95…0,97 – коэффициент деформации, зависящий от типа, размера и модели шин.

 

Если известно обозначение  шины, то радиус колеса можно определить по следующему выражению:

 

r_св=0,001*(d/2+0.85*B)=0.56 м

 

где d – посадочный диаметр обода колеса, м; В – ширина профиля, м; 0,85 – отношение высоты профиля к ширине (Н/В).

 

3. Расчет мощности и построение скоростной характеристики

двигателя.

 

Задача расчета: Рассчитать необходимую мощность двигателя для обеспечения движения автомобиля с заданной максимальной скоростью, а также параметры внешней скоростной характеристики двигателя и построить график.

Двигатель подбирают  исходя из условия равномерного движения с заданной максимальной скоростью v_мах по дороге с асфальтобетонным покрытием, исходя из уравнения баланса мощности :

 

N v_мах=(m_a*g* ψ* v_мах)/1000η_тр + (k*F* v_мах ³)/ 1000η_тр=

 

где m_a – полная масса автомобиля, кг;

ψ – коэффициент сопротивления дороги для заданных условий можно

принять, ψ = 0,015…0,02;

η_тр – коэффициент полезного действия трансмиссии автомобиля, который находится в пределах: у грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности η_тр =0,88…0,92; у грузовых автомобилей большой грузоподъемности ηтр=0,85…0,88; у легковых автомобилей η_тр = 0,95…0,98;

k – коэффициент обтекаемости, Н·с²/м⁴ (для грузовых автомобилей

можно принять k = 0,5…0,6; для легковых автомобилей k = 0,3…0,46) [8];

v_мах – максимальная скорость, м/с; F - лобовая площадь автомобиля, м².

 

Входящая в выражении площадь лобового сопротивления F может быть определена по технической документации, а при ее отсутствии приближенно по выражению:

 

F = c × B× H

 

где В и Н - наибольшие ширина и высота автомобиля, соответственно,

м; с - коэффициент заполнения площади: для лекговых автомобилей с = 0,78...0,8; для грузовых с = 0,75...0,9 (большие значения принимаются для более тяжелых автомобилей).

Для грузового автомобиля грузоподъемностью от 5,0 до15,0 площадь  Н*В 6,5…9,0 м²

 

Максимальная мощность двигателя рассчитывается:

 

N_max=(1.04…1.10)* N v_мах=

 

Частота вращения вала при  максимальной мощности n_N, для современных бензиновых двигателей грузовых автомобилей составляет 3000...3700 об/мин, дизельных – 2000…2400 об/мин, а для легковых автомобилей с бензиновым двигателем - 3000…5200 об/мин; с дизельным двигателем – 3000…4800 об/мин.

Номинальное значение частоты  вращения коленчатого вала n_N принимаем исходя из выше изложенных данных.

Максимальная частота  вращения вала двигателя определяется из со-

отношения:

 

n_max=n_vmax=(1.10…1.20)* n_N=2200

 

Определив таким образом  максимальную мощность двигателя N_max и мощность при максимальной частоте вращения вала или при максимальной скорости движения автомобиля N_vmax, а также частоту вращения и при N_max и N_vmax, можно, пользуясь существующими формулами, получить точки для построения кривой внешней характеристики двигателя проектируемого автомобиля. Используя формулу профессора Хлыстова определяем значения мощности и крутящего момента при различных частотах вращения коленчатого вала бензинового двигателя и строим внешнюю скоростную характеристику.

Для дизельного двигателя:

 

N_e = N_max*(n/ n_N) (α₁+ α₂*n/ n_N – (n/ n_N )²)

 

где n - текущие значения частоты вращения вала двигателя, при которых определяется мощность, α₁=0,5; α₂=1,5 – постоянные коэффициенты для двигателей.

Крутящий момент двигателя М_e,(Нм) определить при тех же значениях частоты вращения вала n из соотношения:

 

М_e=9550* N_e/n

 

где n – текущие значения частоты вращения вала двигателя, при которых определяется мощность, об/мин.

 

Результаты расчета сводятся в таблицу 1. По полученным данным строится внешняя скоростная характеристика двигателя N_e = f(n_e), М_e =f(n_e).

Для построения графика  требуется выбрать не менее 7…8 точек. Минимальную частоту вращения коленчатого вала n_min для бензинового двигателя следует брать из предела 800...900 об/мин, для дизельного 600…700 об/мин. Остальные промежуточные точки значений частоты вращения коленчатого вала Δ_i (т.е. Δ₁, Δ₂… Δ_i) определяют по упрощенной формулировке:

 

Δ_j=(n_N - n_min)/j

 

где i – количество промежуточных точек значений частоты вращения

коленчатого вала; (если всего выбрано 7-мь точек значений (n), то количество промежуточных точек (i) до n_N включая n_min будет равняться i = 5, см.

По данным строят графики внешней характеристики двигателя N_е= f(n) и М_е = f(n).

Таблица 1

 

 

4. Расчет передаточного числа главной передачи.

 

Задача расчета: определить передаточное число главной передачи. Скорость движения автомобиля V может быть выражена через число оборотов в минуту двигателя n следующей формулой:

 

V=0.105r_r*n/i₀*i_k

 

V – скорость автомобиля, м/с; r_k – радиус качения колеса, м; n – частота

вращения вала двигателя, об/мин; i₀ – передаточное число главной передачи; i_k – передаточное число коробки передач.

Значение i₀ определяют из условия движения автомобиля с заданной максимальной скоростью V_max на прямой передаче коробки передач, т.е. при

I_k=1; где V – скорость автомобиля, м/с:

 

i₀ =0.105r_k*n_max/ V_max=

 

5. Расчет передаточного числа I передачи коробки передач.

 

Задача расчета: определить передаточное число на первой передаче i_k1

при движении автомобиля по дороге соответствующий коэффициенту сопротивления ψ.

Передаточное число  на I передаче i_k1 определяют из условия движения по

наиболее тяжелой дороге при коэффициенте сопротивления ψ. Из уравнения тягового баланса известно, что при этих условиях движения Р_k= Р_˰ψ т.е.:

 

i_k1=(r_k*m_a*g* ψ)/(M_emax*i₀* η_тр)

 

Здесь М_emax – максимальный крутящий момент двигателя, Н·м; коэффициент сопротивления дороги ψ для грузовых автомобилей 0,35…0,40.

Но для того чтобы передаточное число на I передаче обеспечивало возможности движения без буксования по сухой дороге с достаточно высоким коэффициентом сцепления φ = 0,65…0,80, необходимо произвести проверку этого передаточного числа ik1 по сцеплению:

 

i_ксц=(r_k*m_сц*g* φ)/( М_emax*i₀* η_тр) =