Проектирование КамАЗа 55111

tayg.dwg

Рисунок 4 - График зависимости ускорения автомобиля
Рисунок 5 - Графики зависимости скорости автомобиля от времени
КазНИТУ им. К.И. Сатпаева
Автомобиль общего назначения грузоподъемностью13 т Графики тягового расчета
Легковой автомобиль
повышенной проходимости
Графики тягового расчета
КП.ПА.13.33.000.00 РР
Рисунок 1 - Внешняя скоростная характеристика
Рисунок 6 - Топливная характеристика автомобиля
Рисунок 3 - Динамическая характеристика автомобиля
Рисунок 2 - График мощностного баланса автомобиля
КП.ПА.13.69.000.00 РР

rrssrr4.dwg

КП.ПА.13.33.00.000.ВО
КазНИТУ им. К.И. Сатпаева
КП.ПА.13.69.00.000 ОВ
Автомобиль общего назначения грузоподъемностью 13 т Общий вид
КП.ПА.13.69.00.000ОВ
КазНИТУ им. К.Сатпаева Кафедра ПТМиГ
КП.ПА.13.33.00.000.РР
КП.ПА.13.33.00.000.КЗ
График тягового расчета
Схема кинематическая
Техническая характеристика
Грузоподъемность 13000 кг
Полная масса 22400 кг
Снаряженная масса 9400 кг
Максимальный полезный крутящий момент 850 Нм
Максимальная полезная мощность 155 кВт
при частоте вращения колен.вала 1200 обмин
при частоте вращения колен.вала 2200 обмин
Автомобиль общего назначения грузоподъемностью 13 т
Кузов позиция 1 условно не показан
Техническая характеристика Колесная формула 6х4 Грузоподъемность
кг 13000 Полная масса автомобиля
кг 22400 Распределение полной массы по осям автомобилям: на переднюю ось 5550 на заднюю ось 16850 Максимальная скорость
кмчас 90 Двигатель v-образный
цилиндровый Максимальная мощность
кВт 155.4 Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности
обмин 2200 Максимальный крутящий момент
Нм 900 Частота вращения коленчатого вала при максимальном крцтящем моменте
обмин 1300 Муфта сцепления сухое
фрикционная Коробка передач механическая
-ступенчатая Главная передача двухступечатая Шина 280R508 Контрольный расход топлива при скорости 60 кмчас

rrssrresrrsrrs.doc

Анализ конструктивных особенностей компоновки современных автомобилей грузоподъемностью 13 т
Выбор исходных данных для тягово расчета и тяговый расчет проектируемого автомобиля
Выбор исходных данных
Определение внешней скоростной характеристики двигателя
Определение передаточного числа главной передачи
Мощносной баланс автомобиля
Динамический фактор автомобиля на различных передачах
Ускорения автомобиля на различных передачах
Время и путь разгона автомобиля
Топливная характеристика автомобиля
Выбор и обоснование компоновки проектируемого автомобиля
Габаритные размеры и грузовместимость
Выбор и обоснование кинематической схемы трансмиссии проектируемого автомобиля
Список использованной литературы
За свою более чем столетнюю историю автомобиль стал весьма сложным техническим изделием. Многие его узлы и агрегаты доведены до предела механического совершенства и продолжают развиваться уже в качественно новом уровне “обрастая” новыми системами управления и контроля.
Совершенствуются не только конструкция определяющая эксплуатационные качества но также процессы производства и утилизации. То есть весь жизненный цикл автомобиля затрагивающий не только самого потребителя но и остальных членов общества. Надо сказать устойчивая тенденция к снижению экономического воздействия автомобиля на человека и окружающую сферу появилась сравнительно недавно. До этого на протяжении длительного времени автомобили становились все тяжелее и больше потребляли больше топлива. При этом отдельные технические решения направленные на снижение расхода топлива не приносили существенных результатов так как перекрывались расходными статьями. Ситуация координально изменилась сравнительно недавно но отдельные экологические кризисы и угроза глобальной экологической катастрофы выдвинула на первое место именно требования по защите окружающей среды экономии топлива и других ресурсов при производстве автомобиля.
Снижение расхода топлива и как следствие загазованности идет за счет применения легких и прочных материалов таких как алюминий титан а также применение антифрикционных покрытий. Оптимизирующие системы и композиции алгоритмов электронного управления ДВС (системы впрыска топлива).
Следует также отметить что многолетние исследования альтернативных силовых агрегатов и топлив пока так и не привели к радикальному изменению энергоустановок по мнению специалистов в ближайшее время предстоит совершенствование все тех же бензиновых и дизельных двигателей.
Тем не менее перспективы у альтернативных топлив есть. К примеру хорошие перспективы имеют сжиженный нефтяной и сжатый природный газ запасы которых еще весьма велики. Но при этом газ имеет недостаток малую объемную энергоемкость.
Так же многие видят будущее за гибридными автомобилями двигатель на которых работает в наиболее оптимальном режиме по экономичности.
Весьма важная роль в автомобилестроение отводится аэродинамике. Для улучшения этого показателя в последнее время сделаны большие шаги применены новые лакокрасочные покрытия новые конструкции и технические решения.
Компоновка грузового автомобиля должна обеспечить выполнение следующих основных требований: максимальные размеры грузовой платформы при заданных общих габаритах автомобиля или минимальные габариты автомобиля при заданных размерах платформы и рациональное распределение нагрузок между осями. Компоновка в значительной мере определяет также маневренность и проходимость автомобиля доступность к агрегатам для обслуживания и ремонта и некоторые другие эксплоатационные качества автомобиля.
Ниже будут рассмотрены компоновки современных автомобилей общего назначения грузоподъемностью до 13 т.
Техническая характеристика:
-Допустимая нагрузка на переднюю ось кг
-Допустимая нагрузка на заднюю ось кг
-Грузоподъемность кг
-Масса снаряженного авто кг
-Максимальная скорсть (кмч)
-Мощность двигателя (л.с.)
Данный автомобиль имеет компоновку кабины над двигателем при этом достаточно не длинную колесную базу 3700 мм что в совокупности дает хорошую маневренность. Автомобиль оснащен двухосной схемой расположения колес в которой задний мост ведущий. При такой компоновки ухудшается его проходимость по плохим дорогам где коэффициент сцепления с дорогой недостаточно высок. Объем платформы 5.43 м 3 достигается тем что компоновка кабина над двигателем дает возможность использовать наибольшую длину для платформы.
Рисунок 1 - Hyundai модели HD160
Рисунок 2 - МАЗ 555402-220
По своей конструкции и компоновки данный автомобиль очень схож с Hyundai модели HD160 об этом свидетельствуют габаритные размеры
полная масса количество мостов и компоновка кабины. Однако отличительным свойством является количество ведущих мостов. Автомобиль имеет два ведущих моста его основное достоинство - хорошая проходимость по плохой и скользкой дороге. Благодаря этому автомобиль с обоими ведущими мостами на том же грунте может иметь тяговое усилие на 25-35% больше чем автомобиль с одним ведущим мостом и следовательно преодолевать большие сопротивления дороги. Кроме того передние ведущие колеса дают возможность автомобилю преодолевать встречающиеся на пути препятствия (бревна крутые уступы и т. п.) так как колеса стремятся переехать через препятствия а не толкать их перед собой. На сухом твердом грунте автомобили со всеми ведущими колесами преодолевают подъемы до 30-35°.Главным недостатком данной конструкции является сложность конструкции где применяются дополнительные агрегаты а также увеличивается вес автомобиля.
3 FAW Jiefang модели CA3250P62K1T3E4
Технические характеристики:
Рисунок 3 -FAW Jiefang модели CA3250P62K1T3E4
В данном автомобиле имеется три моста два из которых ведущих что дает неплохую проходимость при плохих дорожных условиях. Установка третьего моста дает возможность увеличить грузоподъемность автомобиля а удлинение рамы - установить кузов большей емкости.Это можно проследить
по технической характеристике данного автомобиля где габаритные размеры
платформы и грузоподъемность выше чем у Hyundai модели HD160 и МАЗ 555402-220. Исходя из конструкции FAW Jiefang модели CA3250P62K1T3E4
можно сказать что его трехосная схема и расстояние между мостами позволяет равномерно распределить вес автомобиля по колесам к тому же это помогает улучшить сохранность дорог и дорожных сооружений.
4 FAW Jiefang модели CA3167K2T1EA80
-Объем платформы м3
В отличии от своего собрата FAW J длина кузова составляет обычно не более 50-60% общей длины грузового автомобиля что при перевозке целого ряда легковесных грузов не позволяет полностью использовать его грузоподъемность. Увеличение площади кузова за счет увеличения базы и общей длины ухудшает маневренность.
Рисунок 4 - FAW Jiefang модели CA3167K2T1EA80
Рассмотрев компоновки данных автомобилей нашей целью является выбрать наиболее лучшие конструктивные решения применяемых в этих автомобилях. У Hyundai модели HD160 и МАЗ 555402-220 можно позаимствовать недлинную базовую длину и компоновку кабина над двигателем что даст хорошую маневренность. Трехосная схема расположения колес с двумя ведущими мостами у FAW Jiefang модели CA3250P62K1T3E4 и FAW Jiefang модели CA3167K2T1EA80 даст нам увеличения грузоподъемности а также лучшую проходимость.
Выбор исходных данных для тягово расчета и тяговый расчет проетируемого автомобиля
1 Выбор исходных данных
Тип автомобиля грузовой
Назначение и область использования дорожный автомобиль общего
Максимальная скорость кмчас 90
Грузоподъемность кН 130
Тип двигателя дизельный
Расположение двигателя под кабиной
Используемое топливо дизель
Тип трансмиссии механическая
Колесная формула 6x4
В соответствии с заданием из совокупности выпускаемых автомобилей выбираем наиболее близко подходящий автомобиль. Таким автомобилем является легковой автомобиль КамАЗ – 55111. Пользуясь технической характеристикой выбранного автомобиля задаемся дополнительными исходными данными.
Полный вес автомобиля Ga кН 244
Нагрузка на переднюю ось G1 кН 555
Нагрузка на заднюю ось G2 кН 1685
База автомобиля L м 284
Фактор обтекаемости kbFb Н*с2м2 1008
Минимальный удельный расход топлива geгкВт*ч 204
Находим нагрузку на одно колесо следовательно
По стандартам на шины по наибольшей нагрузке выбираем шину. Следовательно выбираем шину 280 R508. Здесь 280 – ширина профиля шины в мм 508 – посадочный диаметр обода в мм R – означает конструкцию шины (радиальная). Далее выписываем размеры и параметры шины указанные в стандарте.
Радиус качения колеса катящегося без скольжения примерно равен радиусу качения колеса движущегося в ведомом режиме. Он занимает промежуточное положение между свободным радиусом rc и статическим радиусом rст. С достаточной для практических целей точностью радиус качения колеса в ведомом режиме может быть найден по выражению
где ш = 095.. .097 - коэффициент деформации зависит от типа размера и модели шины. Пусть ш = 096. Тогда имеем
гко = 096*(5082+280) = 051 м.
2 Определение внешней скоростной характеристики двигателя
Так как при максимальной скорости ускорение автомобиля равно нулю исходя из уравнения мощностного баланса необходимая мощность двигателя Nev (кВт) для обеспечения движения с заданной скоростью vmax (кмчас) определяется по формуле
где v - коэффициент дорожного сопротивления.
Расчетный коэффициент дорожного сопротивления v для проектируемого автомобиля выбираем исходя из движения по горизонтальной дороге с цементобетонным или асфальтобетонным покрытием при этом учитываем что v =f(v). Для данного автомобиля v можно определить по формуле
v=001+5*10-6 . (3.3)
v= 001+ 5*10-6 =0013.
Подставив в формулу (3.2) значения известных величин находим
Для построения внешней скоростной характеристики двигателя воспользуемся формулой
N=Nema Ne nе - текущие значения мощности и числа оборотов коленчатого вала двигателя; Ne max nN - максимальная мощность и частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности.
Максимальная мощность двигателя рассчитывается по формуле (3.4) путем замены текущих значений Ne и nе известными значениями Nev и nv т. е.
Nemax= (3.5) Ориентируясь на двигатель устанавливаемый на автомобиль ЗИЛ - 130 находим неизвестные коэффициенты а b и с. При этом учитываем что данный двигатель снабжается ограничителем числа оборотов коленчатого вала следовательно искомые коэффициенты определяем по формулам:
здесь Мз- запас крутящего момента %; К- коэффициент приспособляемости по частоте. Пределы изменения Мз и К для карбюраторных двигателей следующие: М3 = (10 25) %; К =14 2. Пусть М3 = 25 % и К = 183. Тогда
Правильность найденных коэффициентов проверяем по уравнению
а + в - с = 1. (3.9)
871+ 13282-12153= 1.
У автомобилей снабженных двигателями с ограничителем частоты вращения отношение (nvnN) = 1 тогда имеем Ne max = Nev.
Для построения внешней скоростной характеристики двигателя необходимо выбрать частоту nN. Для дизельных двигателей грузовых автомобилей частота nN находится в пределах (2000.. .3200) обмин. Пусть nN = 2200 обмин.
При работе двигателя установленного на автомобиле часть мощности двигателя расходуется на привод дополнительных механизмов поэтому вводится коэффициент кс зависящей от типа двигателя и автотранспортного средства. Обычно в технических характеристиках двигателей приводятся стендовые значения мощности Nc которые связаны с соответствующими значениями мощности Ne следующей зависимостью
В расчетах можно принимать кс = 093.. .095. Пусть кс = 095.
Крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяется по формуле
Здесь Ne в кВт а nе в обмин.
Задаваясь различными значениями чисел оборотов коленчатого вала двигателя по формуле (3.4) находим соответствующие значения мощности и крутящего момента.
Для дизельного двигателя минимальные устойчивые обороты коленчатого вала двигателя составляют (600 800) обмин. Пусть для данного двигателя nemin=700 обмин. Тогда имеем
Ne=1554[08871() +13282( )2 -1215()3]=587 кВт.
Соответственно имеем:
Для остальных значений nе расчетные значения исходных величин сводим в таблицу (см. таблицу 1). Внешняя скоростная характеристика двигателя показана на рисунке 1.
Таблица 1 - Значения расчетных параметров двигателя
3 Определение передаточного числа главной передачи
Передаточное число главной передачи определяется по формуле
где ne ma cv- коэффициент высшей передачи. Принимаем cv = 1; Ub - передаточное число высшей передачи в коробке передач. Принимаем Ub=0.815.
Подставив известные величины в формулу (3.12) находим
3.1 Определение передаточного числа первой передачи.
Передаточное число первой передачи определяется из следующих условий:
а) преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги max
следовательно необходимое передаточное число первой передачи будет
где max -максимальный преодолеваемый подъем на первой передаче.max = 03.. .04.
Пусть max = 03. Тогда имеем
б)подсчитанное по формуле (3.13) передаточное число U1 проверяется на
возможность реализации окружной силы на ведущих колесах автомобиля. Следовательно
передаточное число первой передачи при котором окружная сила реализуется по
U1= (3.14) где G - сцепной вес автомобиля; == 06 08.
Для автомобиля с задним расположением ведущих мостов
где KR2 - коэффициент перераспределения нагрузки. Можно принимать KR2 = 11 13. Пусть KR2 = 12. Тогда имеем:
G=l2*1685 = 14154 кН.
Получилось что U1 U1 следовательно буксование автомобиля отсутствует;
в)передаточное число первой передачи должно удовлетворять условию
обеспечения минимально устойчивой скорости движения
где v min - минимально устойчивая скорость движения принимаемая (2.. .3) кмчас. Пусть
Сравнивая подсчитанные по формулам (28) (29) и (31) значения передаточного числа первой передачи принимаем окончательно U1 = 782.
3.2Определение числа ступеней коробки передач
Сначала определяем диапазон передаточных чисел коробки передач Дк который находится по формуле
где Ub - передаточное число высшей передачи. Ранее нами принято Ub = 1 следовательно имеем
При 57 Дк 85 число ступеней коробки передач должно быть 5 следовательно на данный автомобиль необходимо ставить пятиступенчатую коробку передач.
4.3 Определение передаточных чисел промежуточных передач
Передаточное число m - й промежуточной передачи при Ub = 1 определяется по формуле
где n - число ступеней коробки передач (n = 4). Тогда
4 Мощностной баланс автомобиля
Уравнение мощностного баланса автомобиля можно представить в следующем виде
NK = NV + N + Naj (3.19)
где NK- мощность подводимая к ведущим колесам; N- мощность расходуемая на преодоление сопротивлений дороги; Nb- мощность расходуемая на преодоление сопротивления воздуха; Naj- мощность расходуемая на разгон автомобиля.
Мощность подведенная к ведущим колесам автомобиля может быть подсчитана по формуле
NK=PKv=NeTPNe-NTP (3.20)
где Nтp - потери мощности в трансмиссии; Рк - окружная сила на ведущих колесах.
Мощность расходуемая на преодоление сопротивлений дороги определяется по формуле
N=Pv =G a v=(f+ i) G a v (3.21)
где P- сила сопротивления дороги.
Мощность расходуемая на преодоление сопротивления воздуха определяется по формуле
Nb = Pbv = kbFb v3 (3.22)
где Рb- сила сопротивления воздуха.
Мощность расходуемая на разгон автомобиля определяется по формуле
Naj=Pajv=mav (3.23)
где ma-полная масса автомобиля;Paj- сила инерции автомобиля; =j-ускорение автомобиля.
Уравнение (3.19) удобно решать графически т. е. величины входящие в левую и правую части уравнения представляем в виде зависимостей NK = f(v) для каждой из передач коробки передачa (N+Nb)=f(v) и для движения автомобиля на прямой передаче коробки передач при дорожном сопротивлении 0 .
Предварительно определяем скорости автомобиля на различных передачах соответствующие частотам вращения коленчатого вала двигателя указанных в таблице 4.
Скорость автомобиля в кмчас при известных частоте вращения коленчатого вала двигателя (обмин) радиусе качения (м) и передаточных числах главной передачи и коробки передач определяется по формуле
где UK - передаточное число соответствующей ступени коробки передач.
При nе = 700 обмин и U1 =782 имеем
Для остальных значений nе и UK расчетные значения искомого параметра сведем в таблицу (таблица 2).
Таблица 2 - Значения скорости автомобиля при различных ne и Uk
Определяем скорости автомобиля на различных передачах при включенной высшей передачи.
Скорость автомобиля в кмчас при известных частоте вращения коленчатого вала двигателя (обмин) радиусе качения (м) и передаточных числах главной передачи коробки передач и раздаточной коробки определяется по формуле
где Uр - передаточное число высшей передачи.
При nе=700 обмин U1=782 Up=0815 имеем
v'1=0377 =3.65 кмчас.
Для остальных значений nе и UK расчетные значения искомого параметра сведем в таблицу (таблица 3).
Таблица 3 - Значения скорости автомобиля при различных ne и Uk
По формулам (3.20) (3.21) и (3.22) находим соответствующие мощности при этом учитываем что скорость автомобиля дана в кмчас следовательно формулы (3.21) и (3.22) приходят к виду
Причем для дороги с асфальтобетонным или цементобетонным покрытием f=0015. Также автомобиль на прямой передаче должен преодолевать подъем не менее 3 % т. е. i = 003 следовательно дорожное сопротивление
= 0015 + 003 = 0045.
При v=2446 кмчас (для прямой передачи) и 0= 0045 имеем
N=0045*248*103=758*103=758 кBт.
Nb= =316 Bт=0316 кBт.
N+Nb=7.58+0316=79 кBт.
Для остальных значений скорости значения исходных параметров сводим в таблицу (таблица 4).
Мощность NK подводимая к ведущим колесам ступени коробки передач не зависит поэтому для различных ступеней коробки передач она определяется в зависимости от частоты вращения коленчатого двигателя.
Таблица 4- Значение искомых параметров при различных v
Для всего диапазона изменения nе значения Ne приведены в таблице 3 и с учетом формулы (3.23) получим соответствующие значения NK (таблица 5).
Таблица 5 - Значения мощности Ne и мощности NK при различных nе
По результатам таблиц 34 и 5 строим график мощностного баланса автомобилящжгр
Из графика видно что автомобиль не может на прямой передаче преодолеть 3 % подъем. Однако он может двигаться на третьей передаче причем он имеет некоторый запас мощности который может быть использован для разгона. На этом же графике зависимость Nv =f(v) и (Nv + Nb)=f(v). По формуле (3.21) при v = 0019 (для прямой передачи) и v = 2446 кмч имеем
Nv=0019* 224*103 =2026 кВт.
Для этой скорости Nb = 0316 кВт. Тогда получим
Nv +Nb= 2026 + 166 = 2193 кВт.
Для остальных значений v значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 6).
Таблица 6 - Значения искомых Nv и N для различных v
5 Динамический фактор автомобиля на различных передачах
Динамический фактор определяется по формуле
где Рко- полная окружная сила на ведущих колесах автомобиля; Рb- сила сопротивления воздуха.
Полная окружная сила на ведущих колесах автомобиля определяется по формуле
Сила сопротивления воздуха определяется по формуле
Динамический фактор определяется для каждой передачи при этом значения Ме и v берутся из таблиц 3 и 4.
Для первой передачи при U1 = 782 и v = 298 кмч имеем:
Для остальных значений v значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 7).
Таблица 7 – Динамический фактор автомобиля на первой передаче
Для второй передачи при U2= 468 и v = 498 кмчас имеем:
Для остальных значений v значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 8).
Таблица 8 - Динамический фактор автомобиля на второй передаче
Для третьей передачи при U3 = 2.8 и v= 833 кмч имеем:
Для остальных значений скорости значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 9).
Таблица 9 - Динамический фактор автомобиля на третьей передаче
Для четвертой передачи при U4 = 167 и v = 1397 кмч имеем:
Для остальных значений скорости значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 10).
Таблица 10 - Динамический фактор автомобиля на четвертой передаче
Для четвертой передачи при U5 = 167 и v = 1397 кмч имеем:
Для остальных значений скорости значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 11).
Таблица 11 - Динамический фактор автомобиля на пятой передаче
Динамический фактор определяется для каждой передачи при включенной высшей передачи.
Для передачи при U1 =782 и v = 366 кмч Up = 0815 имеем:
Для остальных значений скорости значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 12).
Таблица 12 - Динамический фактор автомобиля на первой передаче при включенной низшей передачи
Продолжение таблицы 12
Для передачи при U2 = 4 68 v = 612 кмч Up = 0815 имеем:
Для остальных значений скорости значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 13).
Таблица 13 - Динамический фактор автомобиля на второй передаче при включенной низшей передачи
Для передачи при U3 = 28 и v = 1022 кмч Up = 0815 имеем:
Для остальных значений скорости значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 14).
Таблица 14 - Динамический фактор автомобиля на третьей передаче при включенной низшей передачи
Продолжение таблицы 14
Для передачи при U4 = 1.67 и v = 1714 кмч Up = 0815 имеем:
Для остальных значений скорости значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 15).
Таблица 15 - Динамический фактор автомобиля на четвертой передаче при включенной низшей передачи
Для передачи при U5 = 1 и v = 1714 кмч Up = 0815 имеем:
Для остальных значений скорости значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 16).
Таблица 16 - Динамический фактор автомобиля на пятой передаче при включенной высшей передачи
Продолжение таблицы 16
По результатам таблиц 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 строим динамическую характеристику автомобиля .
На динамической характеристике автомобиля покажем динамический фактор ограниченного сцеплением который рассчитывается по формуле
Подставив в формулу (3.28) значения известных величин при = 06 получим
7 Ускорения автомобиля на различных передачах
Ускорение автомобиля может быть определено по следующей формуле
где v =f (v)(см. формулу (3.3)). Ранее было установлено что v=0019. Следует отметить что интенсивный рост коэффициента дорожного сопротивления v наблюдается при скоростях свыше 50 кмч. Поэтому для скоростей на первой второй третьей и четвертой передачах коэффициент дорожного сопротивления будем считать постоянным и равным коэффициенту сопротивления качению.
Для асфальтобетонной дороги коэффициент сопротивления качению f составляет 0015 0020 (в удовлетворительном состоянии). Пусть f= 0.015; - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля; g- ускорение свободного падения которое равно 981 мс2.
При отсутствии данных по проектируемому автомобилю коэффициент учета вращающихся масс можно определить по формуле
= 1 +UK2 + 2 (3.34)
где - коэффициент учета вращающихся масс двигателя. = 004 006. Пусть =005; 2- коэффициент учета вращающихся масс колес. 2 = 003 005. Пусть 2=004.
Для первой передачи при U1=782 v=f=0015 D=02062 (при скорости 366 кмчас) имеем:
= 1 + 005*637332 + 004 = 307;
Для остальных значений динамического фактора значения искомых величин сводим в таблицу (таблица 17).
Таблица 17 - Ускорения автомобиля на первой передаче
Для второй передачи при U2 = 468 v = f= 0015 D = 01234 (при скорости 612 кмчас) имеем:
= 1 +005*38142 + 004 = 177;
Для остальных значений динамического фактора значения искомых величин сводим в таблицу (таблица 18).
Таблица 18 - Ускорения автомобиля на второй передаче
Для третьей передачи при U3 = 28 =f= 0015 D = 00737 (при скорости 1022 кмчас) имеем:
= 1 +005*2.2822 + 004 =13;
Для остальных значений динамического фактора значения искомых величин сводим в таблицу (таблица 19).
Таблица 19 - Ускорения автомобиля на третьей передаче
Для четвертой передачи при U4 =167 v= f = 0015 D= 00437 (при скорости 2446 кмчас) имеем:
= 1 +005 *167*08152 + 004= 113;
Для остальных значений динамического фактора значения искомых величин сводим в таблицу (таблица 20).
Таблица 20 - .Ускорения автомобиля на четвертой передаче
Для пятой передачи при U5 =1 v= f = 0015 D= 00254 (при скорости 2862 кмчас) имеем:
= 1 +005 *1*08152 + 004= 107;
Для остальных значений динамического фактора значения искомых величин сводим в таблицу (таблица 21).
Таблица 21 - .Ускорения автомобиля на четвертой передаче
По результатам таблиц 17 18 19 20 21 строим график зависимости ускорения автомобиля от его скорости .
8 Время и путь разгона автомобиля
Так как рассматривается движение автомобиля на горизонтальной дороге с асфальтобетонным или цементобетонным покрытием причем коэффициент дорожного сопротивления достаточно мал по сравнению с динамическим фактором на второй передаче то трогание и разгон автомобиля целесообразно производить на второй передаче потому что ускорение автомобиля на второй передаче больше чем на первой (рисунок 4). Также на рисунке 4 показаны точки А. В и С на которых необходимо производить переключение передач т. к. именно на этих точках обеспечивается наибольшая интенсивность разгона.
Время разгона автомобиля на определенной передаче от скорости vmin до скорости v находится из следующего соотношения:
Интегрирование этого выражения производим численным методом.
Время движения автомобиля t при котором его скорость возрастает на vmin определяется по закону равноускоренного движения
Суммарное время разгона автомобиля на k-й передаче от скорости vкmin до скорости vk max
Рисунок 4 – График зависимости ускорения автомобиля от его скорости
находится суммированием времени разгона в интервалах. Потеря скорости за время переключения
vn=g**tnn (3.37) где tn- время переключения. tn = 08.. .015 с. Пусть tn=1 с; n- коэффициент учета вращающихся масс при переключении передач. n= 1.03 105. Пусть n = 1.04;- коэффициент дорожного сопротивления.
Ранее принято для первой второй третьей и четвертой передачи= f = 0015 а для пятой передачи =v=0.019.
Путь разгона автомобиля в интервале скоростей vi=vi – Vi-1 равен
Si=vcp*ti=05(vi+Vi-1)ti. (3.38)
Путь разгона автомобиля от скорости vkmin до скорости vkmax
где n- число интервалов.
Путь пройденный автомобилем за время переключения tn с k-й передачи на (к+1)-ю передачу:
Si=(vkmax-05*vn)tn. (3.39)
Для разгона автомобиля на первой передаче в интервале скоростей от 644 до 965 кмчас время и путь разгона будут (таблица 17):
Si=05(497+366)058236=0697 м.
Для остальных интервалов скоростей (интервалы скоростей составляются по значениям скорости указанным в таблице 15) значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 19).
Время разгона на первой передаче
t2 =t1=0582 + 0566+0581+0616+0676=3586 с.
Таблица 22 - Время и путь разгона на первой передаче в интервалах скоростей
Интервал скоростей от
Путь разгона на первой передаче
S=S1= 0697+0883+1089+1330+1632+2036=7667 м.
Потеря скорости за время переключения с первой передачи на вторую передачу
vn = 981*0015*1104 = 014 мс.
Время переключения tn = 1 с.
Путь пройденный автомобилем за время переключения с первой передачи на третьей передачу
Координаты точки A: vA= 3124 кмчас jA= 0611 мс2.
Для разгона автомобиля на второй передаче в интервале скоростей от 115 до 1267 кмчас время и путь разгона будут (таблица 18):
S2=05(1267+115)*057136=0697 м.
Для остальных интернатов скоростей значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 23).
Таблица 23 – Время и путь разгона на второй передаче в интервалах скоростей
Интервал скоростей от vi-1 до vi кмч
Время разгона на второй передаче
t2=t2=0571+0988+1051+1160=377 с.
Путь разгона на второй передаче
S2 =S2 =1916+3778+4654+5844=1619 м.
Потеря скорости за время переключения с второй передачи на третью передачу
vn = 981*0015*1104 = 014 мс.
Путь пройденный автомобилем за время переключения со второй передачи на третью передачу
Sn = (- 05*014)*l = 5268 м.
Координаты точки В: vB= 5.268 кмч jB= 0491 мс2 .
Для разгона автомобиля на третьей передаче в интервале скоростей от 1922 до 2117 кмчас время и путь разгона будут (таблица 19):
S3=05(2117+1922)*113836=6384 м.
Для остальных интервалов скоростей значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 24).
Таблица 24 - Время и путь разгона на третьей передаче в интервалах скоростей
Интервал скоростей от Vi-1 до vi кмч
Время разгона на третьей передаче
t3= t3=1138+2249+2414+2710=8115 с.
Путь разгона на третьей передаче
S3 =S3=6384+7269+ 16646+20318=50617 м.
Потеря скорости за время переключения с третьей передачи на четвертую передачу
vn = 981*0019*1104 = 018 мс.
Путь пройденный автомобилем за время переключения с третьей передачи на четвертую передачу
Sn=(-05*018)*1=19513 м.
Координаты точки С: vc= 3212 кмчас jc= 0347 мс2 .
Для разгона автомобиля на четвертой передаче в интервале скоростей от 7057 до 7339 кмчас время и путь разгона будут (таблица 19):
Si=05(355+3212)*311236=2923 м.
Для остальных интервалов скоростей значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 25).
Таблица 25 – Время и путь разгона на четвертой передаче в интервалах скоростей
Время разгона на четвертой передаче
t4 =t4=1544+7889+11068+22722=27015 с.
Путь разгона на четвертой передаче
S4 =S4=30863+17487 + 282058 + 65624=25767 м.
Потеря скорости за время переключения с четвертой передачи на пятую передачу
Sn=(-05*018)*1=14891 м.
Координаты точки С: vc=5386 кмчас jc= 0163 мс2 .
Для разгона автомобиля на пятой передаче в интервале скоростей от 5386до 5929 кмчас время и путь разгона будут (таблица 19):
Si=05(5929+5386)*1252936=224024 м.
Для остальных интервалов скоростей значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 26).
Таблица 26 – Время и путь разгона на четвертой передаче в интервалах скоростей
Время разгона на пятой передаче
t5 =t5=12527+43277+74696+257325=387824 с.
Путь разгона на пятой передаче
S5 =S5=224074+774122+ 1548232+6064232=861066м
По результатам таблиц 19 20 21 и 23 строим графики зависимостей скорости автомобиля от времени и пути разгона (рисунок 5).
9 Топливная характеристика автомобиля
Путевой расход топлива (л100 км)определяется по формуле
где geN- удельный расход топлива двигателем при максимальной мощности; КИ- коэффициент зависящий от степени использования мощности двигателя; KЕ- коэффициент зависящий от степени использования частоты вращения двигателя;- плотность топлива. Для бензина = 860 кгм3.
Удельный расход топлива двигателем при максимальной мощности примерно равен geN=(115 105)ge.ПринимаемgeN=11ge=11*204=224.4 гкВт*час.
Коэффициент КИ определяется по формуле
Ки = 327 - 822*И + 913*И2 - 318*И3. (3.41)
Степень использования мощности двигателя равна
где Nдв- мощность затрачиваемая на привод дополнительных механизмов; NTP- потери мощности в трансмиссии.
Коэффициент Кe определяется по формуле
КЕ = 125 - 099*Е + 098*Е2 - 024*Е3. (3.43)
Степень использования частоты двигателя равна
Путевой расход топлива определяем при движении автомобиля на прямой передаче при коэффициенте дорожного сопротивления v = 0019.
При nе = 1000 обмин v = 2446 кмчас (таблица 6) имеем:
Nдв= Nc + Ne = 6176 - 5867 = 309 кВт (таблица 3);
NTP = Ne –NK = 5867 - 4694 = 1174 кВт (таблица 7);
И==059 (таблицы 7 и 3);
Ки = 327 - 822*059 + 913*0592 - 318*0593 = 17;
Е = 7002200 = 032 (таблица 3);
КЕ = 125 - 099*032 + 098*0322 - 024*0323 = 103;
Для остальных значений nе и v значения искомых величин сводим в таблицу (таблица 27).
Таблица 27 - Расчетные данные для построения топливной характеристики
По результатам таблицы 27 строим топливную характеристику автомобиля.
Выбор и обоснование компоновки проектируемого автомобиля .
Для магистральных автомобилей схема компоновки «кабина над двигателем» является основной и наиболее распространенной. Компоновка автомобиля считается рациональной она позволяет в максимальной степени реализовать допускаемые осевые нагрузки. Также применив трехосную схему можно увеличить грузоподъемность с значительную нагрузку переместить на задние оси. Следовательно исходными данными для выполнения общей компоновки являются допускаемые осевые нагрузки.
Все дорожные АТС в СНГ подразделяются на две группы: А и Б.
Проектируемый автомобиль относится к группе А (типа МАЗ и КрАЗ) предназначенные для эксплуатации на дорогах общей сети рассчитанных на пропуск АТС с осевой нагрузкой не более 100 кН - это дороги I II и III категорий. Для этой группы АТС осевая нагрузка на дорогу передаваемая АТС через колеса одиночного наиболее нагруженного моста установлена не более 100 кН а нагрузка на дорогу передаваемая АТС через колеса сдвоенных мостов (нагрузка на дорогу через тележку) не более 180 кН (при расстоянии между смежными мостами менее 25 м допустимая осевая нагрузка 100 кН дифференцированно снижается).Так как целью проекта является реализовать грузоподъемность 13 т а допустимая нормативная полная масса транспортных средств с трехосной схемой согласно стандарту по эксплуатации автотранспорта равна 24 т то снаряженная масса проектируемого будет равна 11 т которая будет корректироваться по мере дальнейшего конструирования. Рациональное использование резины требует чтобы нагрузка на шины всех колес была одинаковой поэтому исходя из такого распределения нагрузок при котором на переднюю ось приходится 13а на заднюю 23 полного веса грузового автомобиля на задние оси устанавливаются двухскатные колеса а на передней - односкатные. Исходя из этих данных можно определить допустимые нагрузки: на переднюю ось 80 кН соответственно на заднюю тележку 160 кН.
2 Габаритные размеры и грузовместимость
Во всех странах в целях обеспечения безопасности движения строго соблюдаются регламентации предельно допустимых габаритных размеров автомобилей и автопоездов.
Ограничение длины АТС направлено на обеспечение беспрепятственного обгона автопоездов ограничение ширины безопасного движения АТС по параллельным полосам дорог. Ограничение высоты АТС необходимо для беспрепятственного их проезда под мостами путепроводами и др.
Согласно стандарту высота и ширина АТС ограничены и составляют 25 и 4 м предельная длина одиночного автомобиля независимо от количества мостов ограничивалась 12 м. Исходя из этого можно определить габаритные размеры проектируемого автомобиля. Наибольшая ширина будет составлять 2500 мм. Габаритная длина суммируется из длины кабины и платформы. Длина кабины будет равна 1500 мм для того чтобы реализовать требования предъявляемые к пассажирской части кабины. Длина платформы будет составлять 4876 с учетом грузоподъемности и вида перевозимых грузов. Также стоит учесть зазор между кабиной и платформой. Зазор между ближайшими точками в верхней части переднего борта платформы и кабиной необходим для исключения контакта между кабиной и платформой при движении автомобиля и как установлено практикой должен быть не менее 75 мм. Суммируя данные получаем длину всего автомобиля равную 6580 мм. Такая длина даст более короткую колесную базу по сравнению современными аналогами тем самым улучшится маневренность автомобиля.
Расположение кабины и переднего моста относительно друг друга определяется исходя из стандарта рекомендующего минимальный угол въезда =250 и минимальную высоту буфера Н11 = 600 мм . Таким образом устанавливается расстояние от переднего моста до задней стенки кабины равное 304 мм.
Ряд эксплуатационных свойств автомобиля и прежде всего проходимость плавность хода устойчивость и управляемость в значительной степени зависят от основных параметров компоновки: колесной базы расположения основных агрегатов и распределения нагрузок по мостам. Поэтому после выполнения общей компоновки автомобиля необходимо провести анализ на соответствие основных ее параметров требованиям упомянутых эксплуатационных свойств.
Выбор и обоснование кинематической схемы
Наибольшее распространение на современных автомобилях получили механические трансмиссии .
Конструкция и размещение механических трансмиссий зависят от колесной формулы автомобиля. К механизмам трансмиссии относятся: сцепление и коробка передач ведущий мост и карданные передачи кроме того полноприводные автомобили имеют раздаточные коробки.
Проектируемый автомобиль имеет трансмиссию с задним ведущим мостом которую применяются на всех типах автомобилей.Но из за большой полной массы кинематическая схема трехосная и имеет колесную формулу 6х4. Двигатель с большой мощностью и большая масса вынуждает применить двухдисковое сцепление с гидроприводом.
Коробка передач синхронизированная пятиступенчатая с делителем.
Делитель позволяет увеличить вдвое число передач и изменить тяговое усилие автомобиля приблизительно в 125 раза на каждой основной передаче что дает лучшую топливную экономичность при езде в снаряженной массе.
Неполноприводные автомобили (6х4 8х4) имеют как правило ведущую тележку состоящую из двух ведущих мостов. Мосты тележки могут иметь раздельный привод или промежуточный мост может быть проходным.В данной кинематической схеме применен проходной мост с межосевым дифференциалом. Преимущества данной схемы это небольшое количество карданных сочленений и нет обходимость установки отдельного агрегата - раздаточной коробки в случае как в схеме с раздельным приводом.
Главные передачи ведущих мостов в данной схеме двухступенчатые такое техническое решение позволяет увеличить крутящий момент и увеличить передаточное число.
В ходе выполнения курсовой работы я ознакомился с общими данными существующих АТС аналогичных по проектируемому классу и на их основе установила параметры проектируемого автомобиля. Ознакомился с самыми распространенными схемами компоновки АТС.
Определив и обосновав основные параметры автомобиля выполнил тяговый расчет в результате которого получила некоторые данные которые помогли в проектировании автомобиля: характеристику двигателя величину максимальных нагрузок и моментов динамическую характеристику двигателя и т.д.
Составил кинематическую схему автомобиля и охарактеризовал ее элементы.
Полученные при расчете двигателя трансмиссии и коробки переключения передач результаты примерно совпадают с параметрами автомобиля-аналога что свидетельствует о правильно выполненных расчетах
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Гришкевич А.П. Автомобили: Теория. Минск.: «Выщеэйшая школа» 1986. -207 с.
Автомобили: Основы проектирования: Учебное пособие для вузов М.С. Высоцкий А.Г. Выгонный и др; Под ред. М.С. Высойкого -Мн.: Выш. шк. 1987. -152 с.
Автомобильные транспортные средства Д. П. Великанов В. И. Бернацкий Б. Н. Нифонтов И. П. Плеханов; Под ред. Д. П. Великанова.-М.: Транспорт 1977.-326 с.
Агейкин Я. С. Проходимость автомобиля.- М.: Машиностроение 1981.- 232 с.
Афанасьев Л. Л. Дьяков А. Б. И Ларионов В. А. Конструктивная безопасность автомобиля.- М.: Машиностроение 1983.- 212 с.
Высоцкий М. С. Основы проектирования автомобилей и автопоездов большой грузоподъемности.- Мн.: Наука и техника 1980.- 200 с.
Грузовые автомобили М. С. Высоцкий Ю. Ю. Беленький Л. X. Гилелес и др.- М.: Машиностроение. 1979.- 384 с.

kinematika.dwg

Коробка переключения передач
Передний ведущий мост
КазНИТУ им. К.И. Сатпаева
КП.ПА.13.69.00.000 KЗ
Автомобиль общего назначения грузоподъемностью13 т Кинематическая схема принципиальная
КП.ПА.13.69.00.000 КЗ