Расчет и проектирование грузового автомобиля с колесной формулой 6х4, грузоподъёмностью 6 тонн и максимальной скоростью движения 90 км/ч

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“Ярославский государственный технический университет”

Кафедра «Автомобильный транспорт»

Курсовой проект по дисциплине «Автомобили».

Тема проекта: Расчёт и проектирование грузового автомобиля с колёсной формулой 6х4, грузоподъёмностью 6 тонн и максимальной скоростью движения 90 км/ч

Проект выполнил

студент группы АТ-45

Смолкина В.Н.

2008

Содержание

1. Расчёт параметров автомобиля

1.1 Условия работы конструируемого автомобиля и выбор прототипа

1.2 Кинематическая схема трансмиссии автомобиля

1.3 Схема распределения веса по осям

1.4 Подбор шин по массе автомобиля

2. Выбор ДВС. Расчёт его характеристик и параметров трансмиссии

2.1 Выбор ДВС

2.2 Построение внешней скоростной характеристики

2.3 Расчёт КПД трансмиссии

2.4 Расчёт передаточного отношения главной передачи

2.5 Расчёт передаточных чисел КПП

2.5.1 Расчёт передаточного отношения 1-ой передачи

2.5.2 Расчёт передаточного числа остальных передач КПП

3. Тяговая характеристика автомобиля

4. Тяговая динамика автомобиля

4.1 Уравнение движения автомобиля

4.2 Силовой баланс

4.3 Определим предельный угол подъёма дороги для проектируемого автомобиля

4.4 Мощностной баланс

4.5 Мощностной баланс для всех передач

6. Разгон автомобиля

6.1 Разгон автомобиля

7. Тормозная динамика автомобиля

7.1 Построение тормозной диаграммы 7.2 Остановочный путь

7.3 Построим тормозные характеристики автомобиля

7.4 Распределение нагрузки между осями при торможении

8. Топливная экономичность автомобиля

8.1 Несколько значений коэффициента общего дорожного сопротивления Y

8.2 Определение мощности, необходимой для преодоления сил дорожного сопротивления и силы сопротивления воздуха

8.3 Вычисляем коэффициент, необходимый для каждого интервала скоростей

8.4 Определяем Ки по графику - f (И) по рисунку 67.0. [1c.154 ]

8.5 Определяем контрольный расход топлива

9. Компоновка и определение размеров грузового автомобиля

10. Тормозная система

11. Конструирование и расчет барабанного тормозного механизма

Список использованной литературы

1. Расчёт параметров автомобиля

1.1 Условия работы конструируемого автомобиля и выбор прототипа

Проектируемый автомобиль с V_а = 90 км/ч, полной массой автомобиля М_а = 10525 кг, предназначен для перевозки груза массой до 6 т, как сыпучих материалов, так и габаритных. Автомобиль предназначен для работы в городских и сельских условиях.

Принимаем прототип для данного автомобиля ЗИЛ-130. Он соответствует требуемым условиям работы и грузоподъёмности.

1.2 Кинематическая схема трансмиссии автомобиля

Рисунок 1. Схема трансмиссии автомобиля.

1.3 Схема распределения веса по осям

Рисунок 2. Распределение веса по осям.

Принимаем на переднюю ось G₁ = 2625 кг, на заднюю ось G₂ = 7900 кг.

Расстояние между осями L = 3,8 м.

Определим удаление центра тяжести точки А от осей автомобиля:

1.4 Подбор шин по массе автомобиля

При полной массе автомобиля 10525 максимальная нагрузка на колесо задней оси, как более нагруженной, составляет примерно 1900 кг. Максимальная скорость движения автомобиля 90 км/ч.

Исходя из данных условий принимаем для проектируемого автомобиля радиальные шины: 260-508. 260 - обозначение ширины профиля в мм; 508 - обозначение посадочного диаметра в мм.

Для выбранной нами шины статический радиус при максимальной допустимой нагрузке равен 4765 мм.

2. Выбор ДВС. Расчёт его характеристик и параметров трансмиссии

2.1 Выбор ДВС

По справочнику НИИАТ для проектируемого автомобиля принимаем двигатель ЗИЛ-130: карбюраторный, V-образный, 4-х тактный, 8 цилиндровый. Максимальная мощность - 150 л.с. (110,3 кВт) при 3200 об/мин.

2.2 Построение внешней скоростной характеристики

Внешняя скоростная характеристика (ВСХ) строится кинетическим методом С.Д. Лейдермана. Характеристика строится по точке А (n_N,N_e):

.

Крутящий момент: .

Таблица 1. Результаты расчёта ВСХ.

ne, об/мин	800	1200	1600	2000	2400	2800	3200	3370
Nе, л.с.	44,5	69,5	94	116	134	146	150	149
Ме, кгс.м	40	41,5	42,1	41,5	40	37,3	33,6	31,7



N, л.с. Ме, кгс.м	об/мин

Рисунок 3. Внешняя скоростная характеристика.

2.3 Расчёт КПД трансмиссии

КПД трансмиссии можно определить по формуле:

где М_г - гидравлические потери,

i_тр - передаточное число трансмиссии,

М_е - крутящий момент,

- коэффициент учета влияния нагрузки.

где к - число пар цилиндрических шестерён,

е - число пар конических шестерён,

m - число карданных шарниров.

Принимаем: к=2, е=1, m=2, тогда

При работе двигателя с полной нагрузкой величина М_г в несколько раз меньше произведения М_е^.i_тр, поэтому их отношением можно пренебречь, тогда

2.4 Расчёт передаточного отношения главной передачи

где n_N - 3200 об/мин,

i_к =1 - передаточное отношение КПП,

V_N - скорость автомобиля при максимальной мощности, для грузового автомобиля

2.5 Расчёт передаточных чисел КПП

Расчёт выполняем из условия, что передаточное число прямой передачи равно 1. Количество передач в КПП примем 4, так как при таком количестве передач коробка имеет небольшие габариты и наиболее полно используется мощность ДВС.

2.5.1 Расчёт передаточного отношения 1-ой передачи

Так как на первой передаче скорость движения автомобиля мала, то сила сопротивления воздуха Р_в=0, и преодоление сопротивления движения без использования инерции автомобиля. Тогда сопротивление дороги оценивается общим коэффициентом дорожного сопротивления : для грузовых автомобилей , то передаточное отношение 1-ой передачи находим по формуле:

 принимаем i₁=6,72.

Во избежание проскальзывания колёс по дорожному покрытию необходимо соблюдать условие:

,

где - максимальная тяговая сила

.

G_сц=G₂=7900 кг - вес приходящиёся на ведущие колёса автомобиля,

- коэффициент сцепления колеса с дорогой.

- для асфальтобетонного покрытия,

кг.

3479<6320, следовательно проскальзывание отсутствует.

Принимаем окончательно i₁=6,72.

2.5.2 Расчёт передаточного числа остальных передач КПП

Имеем i₁=6,72, i₄=1.

,

Таким образом, принимаем: i₁=6,72, i₂=3,56, i₃=1,89, i₄=1.

3. Тяговая характеристика автомобиля

Из предыдущих расчётов имеем:

Передаточные числа коробки: i₁=6,72, i₂=3,56, i₃=1,89, i₄=1;

Передаточное число главной передачи: i_гп=6,73;

Радиус колеса: r_к=0,476 м;

КПД трансмиссии:

Тяговая характеристика автомобиля - это изображение в виде графика зависимость силы тяги от скорости автомобиля. Скорость автомобиля на различных передачах в зависимости от числа оборотов:

Сила тяги на различных передачах в зависимости от крутящего момента:

Таблица 2. Результаты расчёта скорости автомобиля и силы тяги.

Передача	Параметр	800	1200	1600	2000	2400	2800	3200	3370
1	Va1, км/ч	3,17	4,76	6,35	7,94	9,52	11,11	12,7	13,37
	Рт1 кг	3306	3422	3473	3422	3306	3076	2806	2618
2	Va2, км/ч	6	9	12	15	18	21	24	25,28
	Рт2 кг	1749	1810	1837	1810	1749	1627	1485	1385
3	Va3, км/ч	11,3	16,96	22,6	28,3	33,9	39,6	45,2	47,6
	Рт3 кг	928	961	975	961	928	864	788	735
4	Va4, км/ч	21,36	32	42,7	53,4	64,1	74,8	85,8	90
	Рт4 кг	491	508	516	508	491	457	417	389

Рисунок 4. Силовой баланс автомобиля.

Р, кг	Va км/ч

4. Тяговая динамика автомобиля

4.1 Уравнение движения автомобиля

Уравнение движения связывает силы движущие автомобиль с силами сопротивления движению и позволяет определить характер прямолинейного движения в любой момент времени.

где - КПД трансмиссии,

I_м - момент инерции маховика,

I_к - момент инерции колёс,

i_тр - передаточное число трансмиссии,

r - радиус колеса,

М_а - масса автомобиля,

j - линейное ускорение автомобиля,

Р_к - сила сопротивления качению,

Р_в - сила сопротивления воздуха.

Сила, которую нужно приложить к автомобилю, чтобы сообщить ему ускорение j:

где Р_и - сила инерции,

- коэффициент учёта вращающихся масс.

4.2 Силовой баланс

где f_о - коэффициент сопротивления качению, 0,014..0,018, примем f_о=0,015, тогда

Таблица 3. Сила сопротивления качению.

n, мин-1	800	1200	1600	2000	2400	2800	3200	3370
V, км/ч	21,36	32	42,73	53,4	64	74,8	85,5	90
Рк, кгс	162	167	173	182	193	205	220	227

График силы сопротивления качению построен на рисунке 4.

где к - коэффициент сопротивления воздуха, для грузовых автомобилей к=0,06..0,07, принимаем к=0,0625;

F - площадь лобового сопротивления, для грузовых автомобилей F=3..5, принимаем F=4 м²;

Таблица 4. Сила сопротивления воздуху.

n, мин-1	800	1200	1600	2000	2400	2800	3200	3370
V, км/ч	21,36	32	42,73	53,4	64	74,8	85,5	90
V, м/с	5,93	8,89	11,87	14,83	17,78	20,77	23,74	25
Рв, кгс	9	20	35	55	79	107	140	156

График силы сопротивления воздуху построен на рисунке 4.

грузовой автомобиль трансмиссия тормозной

4.3 Определим предельный угол подъёма дороги для проектируемого автомобиля

4.4 Мощностной баланс

По аналогии с уравнениями силового баланса уравнения мощностного баланса можно записать следующим образом:

где N_к - мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления качению,

N_п - мощность, затрачиваемая на преодоление подъёма,

N_в - мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления воздуха.

При

N_п=0, N_д=N_к, значит

Таблица 5. Мощность сопротивления качению.

n, мин-1	800	1200	1600	2000	2400	2800	3200	3370
V, м/с	5,93	8,89	11,87	14,83	17,78	20,77	23,74	25
Рк, кгс	162	167	173	182	193	205	220	227
Nк, л.с.	13	20	28	37	47	58	71	77

График мощности сопротивления качению построен на рисунке 6.

Таблица 6. Мощность сопротивления воздуху.

n, мин-1	800	1200	1600	2000	2400	2800	3200	3370
V, м/с	5,93	8,89	11,87	14,83	17,78	20,77	23,74	25
Рв, кгс	9	20	35	55	79	107	140	156
Nв, л.с.	0,7	2,4	6	11	19	30	45	53

Тяговая мощность автомобиля:

Таблица 7. Тяговая мощность.

n, мин-1	800	1200	1600	2000	2400	2800	3200	3370
V, м/с	5,93	8,89	11,87	14,83	17,78	20,77	23,74	25
Nе, л.с.	44,5	69,5	94	116	134	146	150	149
Nт, л.с.	38,74	60	81,56	100,7	116,22	127	131	130

График тяговой мощности построен на рисунке 6.



N, л.с. Рисунок 6. Мощностной баланс автомобиля.	V, м/с

4.5 Мощностной баланс для всех передач

Для построения мощностного баланса на всех передачах необходимо определить скорости, которые соответствуют различным оборотам на передачах.

Передаточные числа коробки: i₁=6,72, i₂=3,56, i₃=1,89, i₄=1;

Передаточное число главной передачи: i_гп=6,73;

Радиус колеса: r_к=0,476 м;

Таблица 8. Скорости на разных передачах.

n, об/мин	800	1200	1600	2000	2400	2800	3200	3370
Va1, км/ч	3,17	4,76	6,35	7,94	9,52	11,11	12,7	13,37
Va2, км/ч	6	9	12	15	18	21	24	25,28
Va3, км/ч	11,3	16,96	22,6	28,3	33,9	39,6	45,2	47,6
Va4, км/ч	21,36	32	42,7	53,4	64,1	74,8	85,8	90

На графике мощностного баланса для прямой передачи видно, что положение кривой внешней скоростной характеристики N_е зависит от передаточного числа главной передачи, потому что i₄=1 - прямая передача, а положение суммарной кривой N_в+N_д остаётся неизменной.

Таким образом получаем:

N, л.с. Рисунок 7. Мощностной баланс автомобиля на передачах.	V,км/ч

5. Динамический паспорт автомобиля

5.1 Динамическим фактором (Д) автомобиля называют отношение разности силы тяги и силы сопротивления воздуху к весу автомобиля:

то есть динамический фактор зависит от конструктивных и весовых параметров автомобиля.

Для построения динамической характеристики автомобиля используют данные тягового расчёта.

Таблица 9. Данные на первой передаче.

Va1, км/ч	3,17	4,76	6,35	7,94	9,52	11,11	12,7	13,37
Рт1, кг	3306	3422	3473	3422	3306	3076	2806	2618
Рв, кг	0,19	0,44	0,778	1,217	1,749	2,382	3,113	3,45
Д	0,314	0,325	0,33	0,325	0,314	0,292	0,266	0,248

Таблица 10. Данные на второй передаче.

Va2, км/ч	6	9	12	15	18	21	24	25,28
Рт2 кг	1749	1810	1837	1810	1749	1627	1485	1385
Рв, кг	0,695	1,563	2,799	4,343	6,253	8,511	11,117	12,33
Д	0,166	0,172	0,174	0,172	0,166	0,154	0,14	0,13

Таблица 11. Данные на третьей передаче.

Va3, км/ч	11,3	16,96	22,6	28,3	33,9	39,6	45,2	47,6
Рт3 кг	928	961	975	961	928	864	788	735
Рв, кг	2,464	5,55	9,86	15,46	22,18	30,27	39,43	43,73
Д	0,088	0,091	0,092	0,09	0,086	0,079	0,071	0,066

Таблица 12. Данные на четвёртой передаче.

Va4, км/ч	21,36	32	42,7	53,4	64,1	74,8	85,8	90
Рт4 кг	491	508	516	508	491	457	417	389
Рв, кг	8,81	19,76	35,19	55,04	79,3	107,98	141,09	156,33
Д	0,0458	0,0464	0,0457	0,043	0,0391	0,033	0,0262	0,022

По динамическому паспорту можно решать следующие задачи:

1. по заданной нагрузке автомобиля и скорости его движения определяют максимальный коэффициент общего дорожного сопротивления, который может преодолеть автомобиль при этих условиях;

2. по заданному коэффициенту общего дорожного сопротивления и по нагрузке определяют максимальную скорость и передачу, на которой может двигаться автомобиль.

3. по заданному коэффициенту общего дорожного сопротивления и по скорости определить максимальную нагрузку.

	Д Рисунок 9. Динамический паспорт.	V, км/ч

6. Разгон автомобиля

6.1 Разгон автомобиля

Зададимся значением коэффициента сопротивления качению по асфальту с малой скоростью: f_о=0,015

Находим коэффициент качения по асфальту с большой скоростью:

Примем значение D по динамической характеристике.

Расчёт коэффициента вращающихся масс по передачам:

G_a=G, =0,03, =0,05.

Находим ускорения при скоростях в интервале V_min…V_max по передачам:



j, м/с2 Рисунок 10. Ускорение автомобиля.	V, км/ч

Таблица 13. Результаты расчёта характеристик разгона.

V, км/ч	f	D		j
I 3,17 4,76 6,35 7,94 9,52 11,11 12,7 13,37 II 6 9 12 15 18 21 24 25,58 III 11,3 16,96 22,6 28,3 33,9 39,6 45,2 47,6 IV 21,36 32 42,7 53,4 64,1 74,8 85,5 90	0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,016 0,015 0,015 0,015 0,016 0,016 0,016 0,017 0,017 0,015 0,016 0,016 0,017 0,018 0,019 0,021 0,021	0,314 0,325 0,33 0,325 0,314 0,292 0,266 0,248 0,166 0,172 0,174 0,172 0,166 0,154 0,14 0,13 0,088 0,091 0,092 0,09 0,086 0,079 0,071 0,066 0,0458 0,0464 0,0457 0,043 0,0391 0,033 0,026 0,022	3,29 1,66 1,21 1,08	0,89 0,92 0,94 0,92 0,89 0,83 0,75 0,69 0,89 0,93 0,94 0,93 0,89 0,82 0,73 0,67 0,59 0,61 0,62 0,6 0,57 0,51 0,44 0,4 0,28 0,28 0,27 0,24 0,19 0,13 0,05 0,01

6.2 Время и путь разгона

Разобьём график ускорений для каждой передачи на интервалы и вычислим среднее ускорение в интервалах:

Определим приращение скоростей на интервалах:

Вычислим на интервале:

.

Определим время разгона до каждой расчётной скорости:

Определим среднюю скорость на интервалах:

Вычислим перемещение автомобиля в каждом интервале:

Определим путь автомобиля, проёденный до каждой расчётной скорости:

По графику ускорений определяем начальные скорости переключения передач:

Принимаем время переключения передачи t_п=1,5 с, найдём уменьшение скорости при переходе с передачи на передачу:

При скоростях:

Скорость в конце переключения передач:

с первой на вторую:

со второй на третью:

с третьей на четвёртую:

Определим средние скорости за время переключения передач:

Определим путь за время переключения передач:

Таблица 14. Результаты расчёта времени и пути разгона.

V, м/с	j, м/с2	jср, м/с2	м/с	с	t, с	Vср, м/с	м	S, м
0,88 1,32 1,76 2,21 2 2,5 3,33 4,17 5 5,83 6,67 7,11 6,89 7,86 9,42 11 12,56 13,22 12,98 14,83 17,78 20,77 23,74 25	0,89 0,92 0,94 0,92 0,91 0,93 0,94 0,93 0,89 0,82 0,73 0,67 0,61 0,6 0,57 0,51 0,44 0,4 0,26 0,24 0,19 0,13 0,05 0,1	0,905 0,93 0,93 - 0,92 0,935 0,935 0,91 0,85 0,775 0,7 - 0,605 0,585 0,54 0,475 0,42 - 0,25 0,215 0,16 0,09 0,03	0,44 0,44 0,45 -0,21 0,5 0,83 0,84 0,83 0,83 0,84 0,44 -0,22 0,97 1,56 1,58 1,56 0,66 -0,24 1,85 2,95 2,99 2,97 1,26	0,49 0,47 0,48 1,5 0,54 0,89 0,9 0,91 0,98 1,08 0,63 1,5 1,6 2,67 2,93 3,28 1,5 1,5 7,4 13,72 18,69 33 42	0,00 0,49 0,96 1,44 2,94 3,48 4,37 5,27 6,18 7,16 8,24 8,87 10,37 11,97 14,64 17,57 20,85 22,35 23,85 31,25 44,97 63,66 96,66 138,66	1,1 1,54 1,99 2,11 2,25 2,92 3,75 4,59 5,42 6,25 6,89 7 7,38 8,64 10,21 11,78 12,89 13,1 13,91 16,31 19,28 22,26 24,37	0,54 0,72 0,96 3,17 1,22 2,6 3,38 4,18 5,31 6,75 4,34 10,5 11,81 23,07 29,92 38,64 19,34 19,65 102,93 223,77 360,34 734,58 1023,54	0,00 0,54 1,26 2,22 5,39 6,61 9,21 12,59 16,77 22,08 28,83 33,17 43,67 55,48 78,55 108,47 147,11 166,45 186,1 289,03 512,8 873,14 1607,72 2631,26

S, м t, с Рисунок 11. Время и путь разгона.	V, м/с

7. Тормозная динамика автомобиля

7.1 Построение тормозной диаграммы

Исходные данные:

V_а=25 м/с;

время реакции водителя t_р=0,6..1,4 с, примем t_р=0,8 с;

время срабатывания тормозного привода t_пр=0,6..0,8 с, примем t_пр=0,6 с;

время увеличения замедления t_у=0,2..1,5 с, примем t_у=0,35.

Скорость в начале экстренного торможения с j_{з max} равна:

где j_{з max} - величина максимального замедления,

;

Время остановки автомобиля:

Определим скорость по окончанию нарастания замедления:



V, м/с jз, м/с2 Рисунок 12. Изменение скорости и ускорения автомобиля от времени.	tтор, с

7.2 Остановочный путь

где к_э - коэффициент эффективности торможения, для грузовых автомобилей к_э=1,4..1,6, примем к_э=1,5.

S_p=20 м, S_пр=15 м, S_у=4,4 м.

Диаграмма остановочного пути изображена на рисунке 13.

7.3 Построим тормозные характеристики автомобиля

Время торможения:

Путь торможения:

Расчёты сведены в таблицу 15.

Таблица 15. Результаты расчёта тормозных параметров.

V, м/с	5	10	15	20	25
tтор, с	0,81	1,45	2,10	2,72	3,36
Sтор, м	4,05	14,5	31,5	54,4	84

Тормозные характеристики автомобиля построены на рисунке 15.

V, м/с jз, м/с2 Рисунок 13. Изменение скорости и ускорения автомобиля от пути.	Sтор, м

7.4 Распределение нагрузки между осями при торможении

При торможении сила инерции Р_и действуя на плечо h_ц вызывает перераспределение нагрузки между передними и задними колёсами.



Исходные данные: а=2,85 м, b=0,95 м, L=3,8 м, G=10525 кг, hц=1,2 м,	Рисунок 14. Действие силы инерции.

Вычислим перераспределение нагрузки:

Допустимые значения: m_р1=1,5..2, m_р2=0,5..0,7.

Sтор, м tтор, с Рисунок 15. Время и путь при торможении.	V, м/с

Определение силы реакции дороги.

z₁ = _p1 =

z₂ = _p2 =

Определение тормозных сил на колесах.

Соотношение между тормозными силами передних и задних колес не меняется в процессе торможения, оно зависит от значения ц_х и определяется коэффициентом распределения тормозной силы в между передними и задними колесами.

Величина которого определяется величиной коэффициента сцепления колеса с дорогой

ц_х, т.е. в = f(ц_х),

где ц_х меняется в пределах 0,1…0,9. Определим в₀ для случая ц_х = 0,8.

в₀ =

8. Топливная экономичность автомобиля

8.1 Несколько значений коэффициента общего дорожного сопротивления Y

Y--=--_,_22

Y--=--_,_33

Y--=--_,_43

8.2 Определение мощности, необходимой для преодоления сил дорожного сопротивления и силы сопротивления воздуха

Р_д = Ga ^. Y

N_д = Ga ^. Y ^. V / 1000 [кВт]

N_д = Ga ^. Y ^. V ^. 0,0136 [л.с.]

Расчёт N_Д сведён в таблицу 16

Таблица 16

V, м/с	5,93	8,89	11,87	14,83	17,78	20,77	23,74	25
Y1 Y2 Y3	NД1 л.с NД2 л.с NД3 л.с	18,7 28 36	28 42 55	37 56 73	47 70 91	56 84 109	65,4 98 128	75 112 146	79 118 154
	NВ л.с	0,7	2,4	6	11	19	30	45	53

Подсчитаем суммарную мощность (N_Д + N_В ) для каждого интервала, скорости и коэффициента общего дорожного сопротивления (таблица 17).

Таблица 17

V, км/ч	5,93	8,89	11,87	14,83	17,78	20,77	23,74	25
?1 ?2 ?3	NД1+NВ NД2+NВ NД3+NВ	19,4 28,7 36,7	30,4 44,4 57,4	43 62 79	58 81 102	75 103 128	95 128 158	120 157 191	130 171 207

8.3 Вычисляем коэффициент, необходимый для каждого интервала скоростей

Имея зависимость

Коб = f () = f ().

V_N = 85,5 км/ч = 23,74 м/с

Используем для нахождения Коб график на рисунке 67б [1с 154].

Результаты расчета сведены в таблицу 18.

Таблица 18

V, м/с	5,93	8,89	11,87	14,83	17,78	20,77	23,74	25
Vс/VN	0,25	0,37	0,5	0,62	0,75	0,87	1	1,05
К об	1,09	1,02	0,98	0,96	0,95	0,96	1	1,02
N, л.с. qп Рисунок 18. Топливная экономичность автомобиля.	V, км/ч V, км/ч

8.4 Определяем Ки по графику - f (И) по рисунку 67.0. [1c.154 ]

И - степень использования мощности

И =

= 0,87 - КПД трансмиссии.

Результаты расчетов сведены в таблицу 19.

Таблица 19

V, м/с	5,93	8,89	11,87	14,83	17,78	20,77	23,74	25
И1	0,5	0,5	0,53	0,57	0,64	0,75	0,92	1
Ки1	1,7	1,1	1	0,9	0,85	0,8	0,9	1
И2	0,74	0,73	0,76	0,8	0,88	1
Ки2	0,8	0,8	0,8	0,83	0,85	1
И3	0,95	0,95	0,97	1
Ки3	0,9	0,9	0,9	1

8.5 Определяем контрольный расход топлива

q_П =

где К об - коэффициент оборотистости движения;

К_И - коэффициент, учитывающий степень использования мощности

g_N - расход топлива при максимальной мощности, g_N = 280 г / л.с.ч.

V_A - скорость автомобиля в км / ч

с - плотность топлива с = 0,740 г / см³

зтр - КПД трансмиссии

(N_Д + N_В ) - суммарная мощность л.с.

Расчеты q_П сведены в таблицу 20.

Таблица 20

V, км/ч	21,36	32	42,7	53,4	64,1	74,8	85,5	90
q П1 ( Y1) q П2 ( Y2) q П3 ( Y3)	40 43 56	37,8 41,4 53	36,1 40,5 52,5	35 41 51	36 42,5	38 46,3	42	46

9. Компоновка и определение размеров грузового автомобиля

Проектируемый автомобиль относится к группе автомобилей большой грузоподъемности.

G г = (5…. 15) т. G г = 6т.

1. Примем для проектируемого автомобиля расположение двигателя в передней части, т.е. кабина за двигателем.

При этой схеме несколько уменьшается коэффициент использования общей длины автомобиля, что можно компенсировать увеличением длины кузова, при малозаметных потерях в маневренности, так как нижняя база автомобиля не видна, а радиус поворота (за счет конструкции рулевого управления) управляемых колес сравнительно мал, например, по сравнению с автомобилем ГАЗ-53.

Несколько ухудшаемый обзор, возникающий из-за капота, можно компенсировать подъемом водительского сидения на максимально возможную величину.

Прототипом кабины послужит кабина существующего аналога ЗИЛ-130.

2. Наружная длина платформы - Дп определяем по формуле:

Д_П= ,

где: q - удельное давление груза на пол кузова.

Обычно q находится в пределах 0,032 …..0,057 кг / см²., но так как автомобиль относится к автомобилям большой грузоподъемности, то q можно увеличить. Примем q = 0,066 кг / см².

Ш - наружная ширина платформы. В соответствии с ГОСТом примем наибольшую допустимую 2500 мм.

Д_П = см

3. Внутренняя ширина платформы. Она находится в зависимости от наружной.

Ш_В/Ш = (0,91 - 0,93)

Ш_В = 0,93 ^. Ш = 0,93 ^. 2500 = 2325 мм.

4. Высота бортов платформы. Для автомобилей большой грузоподъёмности высота бортов не более 600-650 мм. Примем 600 мм.

5.Расположение платформы. От задней стенки кабины платформу кузова располагаем на расстоянии 100 мм.

Погрузочная высота платформы (Вп) для автомобилей большой грузоподъемности 1200 …..1400 мм. Принимаем Вп = 1400 мм.

6. Высота автомобиля (В). Высота автомобиля не должна превышать 3800 мм. Примем, исходя из прототипа, В = 2400 мм.

7. База автомобиля ( L ). База автомобиля - расстояние между осями передних и задних колес, определяется из условия необходимости определенного распределения веса по осям ненагруженного автомобиля и заданному распределению веса по осям полностью груженого автомобиля.

Примем по прототипу L = 3800 мм.

Остальные габаритные размеры выбираем по прототипу ЗИЛ-130.

10. Тормозная система

Тормозная система служит для замедления движения вплоть до полной остановки автотранспортного средства и обеспечения его неподвижности во время стоянки.

Тормозные система АТС включают следующие элементы:

1. Рабочая или основная тормозная система, обычно приводимая в действие от педали и широко используемая при всех режимах движения АТС.

2. Стояночная тормозная система, обычно управляемая рычагом и предназначенная для удержания на месте АТС.

3. Запасная или резервная тормозная система, обеспечивающая достаточно эффективное торможение (не менее 30% от эффективности основного тормоза) при выходе из строя основной системы.

4. Вспомогательная тормозная система (тормоза замедлителя), предназначенная для длительного торможения АТС при движении на затяжных спусках.

В состав тормозной системы входят:

1) Тормозные механизмы или собственно тормоза, расположенные на колесах автомобиля или в трансмиссии.

2) Тормозные приводы с органами управления.

3) Регулирующие устройства.

Тормозные механизмы.

В настоящее время для рабочей тормозной системы применяют четыре разновидности барабанных тормозных механизмов, которые отличаются особенностями силового взаимодействия колодок с разжимающим устройством и барабаном (рисунок 19).



Рисунок 19. Схемы барабанных тормозных механизмов.

а - с равным перемещением колодок; б - реверсивного неуравновешенного; в - нереверсивного уравновешенного; г - реверсивного с плавающими колодками.

Тормозной механизм (рисунок 19а) имеет кулачковое разжимное устройство, которое обеспечивает равенство перемещения колодок. Поэтому нормальные силы N , приложенные к колодкам, и тормозные моменты, создаваемые ими, одинаковы.

Отношение приводных сил Р1/Р2 < 1 устанавливается автоматически. Вследствие равенства N1 = N2, справедливо для любого направления вращения барабана, рассматриваемый механизм является реверсивным и практически уравновешенным.

Так как кулачковое разжимное устройство вызывает необходимость применения пневматического привода, область применения этих тормозных механизмов распространяется только на грузовые автомобили и автобусы с общей массой, равной или превышающей 20 т.

Тормозной механизм (рисунок 19б) имеет одно гидравлическое или разжимное устройство, которое обеспечивает равенство приводных сил. Однако, тормозной момент, создаваемый тормозной колодкой, больше, чем отжимной, что обуславливает разный износ накладок.

Такие тормозные механизмы применяют для грузовых автомобилей большой грузоподъемности.

На рисунке 19в изображена схема нереверсивного механизма. Принципиальной особенностью его конструкции является то, что колодки обращены приводными ……в разные стороны и для разжима имеют индивидуальное гидравлическое устройство, создающее равные приводные силы. Поэтому обе колодки являются самоприжимными ( при переднем ходе автомобиля ) или самоотжимными ( при заднем ходе ). Сочетание такого тормозного механизма с обычным на задних колесах (см. рисунок 19 б ) позволяет более просто получить желаемое распределение тормозных усилий и сохранить одинаковые размеры многих деталей тормозов передних и задних колес.

На рисунке 19г изображена схема реверсивного механизма, в котором независимо от направления вращения тормозного барабана обе колодки являются самоприжимными. Это обусловлено применением одинаковых разжимных устройств, в каждом из которых в зависимости от направления вращения барабана один плунжер предназначен для приводного воздействия на одну колодку, а второй служит опорой.

Исходя из изложенного выше и основываясь на тормозной системе автомобиля прототипа, примем тормозной механизм с кулачковым разжимным устройством.

11. Конструирование и расчет барабанного тормозного механизма

Определение основных размеров тормозного механизма производится одновременно с разработкой его компоновки

Радиус r_б поверхности трения барабана выбирают с таким расчетом, чтобы между ободом колеса и барабаном зазор, необходимый для вентиляции, составил не менее 20-30 мм. Исходя из размеров принятого колеса и учитывая размеры тормозного барабана автомобиля прототипа принимаем r_б = 210 мм.

Угол обхвата в фрикционной накладки ( ГОСТ 158353-70 ) равен 90 - 120 ^о .

Принимаем в = 120 ^о = 2,09 рад.

Так как проектируемый тормозной механизм имеет тормозные колодки с одной степенью свободы, то накладки располагаем симметрично относительно оси х.

Исходя из принятого размера r_б и величины угла обхвата фрикционных накладок примем следующие конструкционные размеры:

а = 150 мм

с = 160 мм

с' = 165 мм

е = 40 мм

Рисунок 20. Схемы для определения: а) тормозного момента. б) приводной силы.

'₁ = 25⁰, ”₂ = 145⁰, = '+” = 170⁰

Ширину b фрикционных накладок определяем из условия обеспечения при аварийном торможении давления не превышающего q = 2,5 МПа.

q_max = 2,5 МПа - максимальное давление на поверхности колодки.

q_max =

b =

где Р - приводная сила.

Р = 0,5 ^. Тr / Б,

где Тr - полный тормозной момент на барабане.

Тr =

Расчёт производим для тормозных колодок задних колёс.

М_r - величина тормозного момента задних колёс.

М_r = ц

= 2,85 м., L = 3,8 м., r_к = 0,476 м., = 10525 кг., h_g = 1,2 м., ц - коэффициент сцепления, ц_СР = 0,4…0,55. Примем для расчёта ц = 0,5.

М_r = Н ^. м

Н ^. м

b =

- радиус приложения результирующей силы N.

м.

д - угол между осью Х и линией действия силы N.

f - коэффициент трения.

Так как проектируемый автомобиль относится к большегрузным машинам, то примем материал тормозных накладок накладки с коэффициентом трения - 0,44-0,52. Примем f = 0,44

b =

Р = 0,5 ^. 3708/1,065 = 1740 Н.

b = = 0,147 м.

Примем b = 150 мм.

При расчёте колодочных тормозов необходимо произвести проверку на отсутствие самозаклинивания колодок.

Самозаклинивание не произойдёт если:

f <

0,44 <

0,44 < 0,57 - следовательно самозаклинивания не произойдёт.

Список использованной литературы

1. Артамонов М. Д., Иларионов В. А. Основы теории и конструкции автомобиля. Учебник для техникумов. Изд. 2-е переработанное, М.; Машиностроение 1974 г. 288 с.

2. Королёв В. А. Автомобили: методические указания по выполнению курсового проекта для специальностей 150200 - «Автомобили и автомобильное хозяйство»: Ярославль 1999 г. 17 с.

3. Конструирование и расчёт автомобиля: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Автомобили и транспорт» - М.: Машиностроение 1984 г. 376 с.

4. Бухарин Н. А., Щукин М. М. Автомобили. Конструкция, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля. Учебное пособие для вузов. М.: Машиностроение, 1973 г. 504 с.

Размещено на Allbest.ru