Расчет грузового автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет грузового автомобиля

1. Определение параметров массы

Для определения параметров массы пользуются следующим выражением:

МО=Мгр *q

Где Мо - собственная масса;

Мгр - грузоподъемность;

q - коэффициент

Мо=3*0,8=2,4 (тонн) все значения взяты из таблицы “Рекомендуемых значений”.

Полная масса грузового автомобиля определяется через формулу:

Ма=Мо+Мгр

Где Ма - полная масса автомобиля,

Мо - собственная масса,

Мгр- грузоподъемность

Ма= 2,4 т + 3 т = 5,4 тонн

2. Определение числа осей

автомобиль двигатель тормозной скоростной

Для определения числа осей нужно учитывать, что в существующей сети автомобильных дорог России преобладают дороги группы Б поэтому необходимо стремиться к тому, чтобы автомобиль принадлежал к этой группе, группе Б, тогда число осей находим по выражению:

n = Gну +К

где Gну - допуская весовая нагрузка на неуправляемую ось;

K - число управляемых осей

n = 65 + 3 = 2,01

3. Уточнение компоновки и весовых нагрузок на оси автомобиля

На основании данных о распределении весовых нагрузок по осям существующих автомобилей определяются нагрузки на оси проектируемых автомобилей, принимая, что: G1+G2 = (0,75…….0,78)*Ga, для нашего трехосного автомобиля при двухскатных колесах на задних осях с кабиной над двигателем.

Рисунок 1

4. Тяговый расчет и определение тягово-скоростных свойств автомобиля

Динамический радиус колеса.

Для одной шины моста со сдвоенными колесами определяем нагрузку после чего определим радиус колеса.

зm = 0,98 *0,97 * 0,955

Значение фактора сопротивления воздуха KF количественно характеризует аэродинамические качества автомобиля и выбирается из таблицы ориентировочных значений KF.

5. Определение мощности двигателя и построение его скоростной внешней характеристики

Требуемую эффективную мощность двигателя проектируемого автомобиля определяют, но в задании на курсовой проект Vmax и Шv из уравнения мощного баланса для движения автомобиля с заданной максимальной скоростью, кВт.

Для дизельных двигателей грузовых автомобилей:

Nemax=Nev, щeN=щev,

Кривая Ne=Nemax (axi+bxiІ+xiі)

Где Ne - текущее значение мощности двигателя,

Хi - текущее значение относительной частоты вращения коленчатого вала двигателя,

а и b - эмпирические коэффициенты

Рисунок 2

Для дизелей - 0,40…….1,00 (Хi~0,50)

Числовые значения эмпирических коэффициентов а и b с достаточной точностью могут быть определены по формулам:

b = 2*Xm

a = 2 - b

где Xm - относительная частота вращения вала двигателя при максимальном крутящем моменте

a = 0,7

b = 1,3

Из таблицы значений величин ХМ, а и b для "грузовых дебелей" возьмем значение, подставим в формулу и получим:

Ne = Nemax (axi +bxiІ +xiі) = 250 (0,7*0,50 + 1,3*0,50І + 0,50і ) =

=250 (0,35 + 0,325 + 0,125 ) = 250 (0,8) = 200 KBT / л.с

Кривые зависимости крутящего момента Ме и удельного расхода топлива gе двигателя от частоты вращения коленчатого вала строится соответственно по уравнениям:

gei = geN (a1 - b1xi + c1*xiІ)

где gei - текущее значение удельного расхода топлива ( г/КВТ*ч),

geN - значение удельного расхода топлива двигателя при максимальной мощности.

a1, b1, c1 - безразмерные эмпирические коэффициенты которые указаны в таблице

"Значение величин образцов двигателей".

a1 = 1,168

b1 = 0,466

c1 = 0,491

geN = 230 (г/КВТ*ч)

gei = 230 ( 1,168 - 0,466*0,50 +0,491*0,50І ) = 230 (1,168 - 0,233 + 0,122) = 230*1.057 = 243,11 ( г/КВТ*ч )

6. Определение числа передач и передаточных чисел трансмиссии автомобиля

Минимальное передаточное число U трmin определяют из условия обеспечения заданной максимальной скорости движения автомобиля Vmax.

U трmin = Uкmin (Uqкmin * Uо )

где Uкmin и Uqкmin - минимальные передаточные числа (Uкmin = 0,7…0,8),если только предполагается применение только коробки передач, Uо - передаточное число главной передачи (Uо = 1)

U трmin = 160 =25,4

Максимальное передаточное число U трmax - определяют из условия преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги характеризуемого коэффициентом

U трmax = Ме * зm = 250 * 0,87 = 217,5 = 0,026

Нам известны передаточные числа передач:

Uк1 = 5,

Uк2 = 4,

Uк3 = 2,9,

Uк4 = 7,

Uк5 = 1,1,

Uк6 = 6,3

7. Построение динамической характеристики и графика ускорений автомобиля

Графическое изображение зависимости динамического фактора от скорости движения автомобиля на различных передачах называется динамической характеристикой автомобиля.Строится она на основании кривой Mei = f(щei) скоростной внешней характеристики двигателя, которая описывается следующим эмпирическим уравнением:

Mei = MeN (a+bxi+xiІ)

из этого уравнения мы можем найти крутящий момент при максимальной мощности (MeN)

MeN = Mei = 1600 = 1454,54 (Н*м)

По этой формуле рассчитаем и для остальных передач и получим:

Ррi 2 =342,6

Ррi 3 = 248,4

Ррi 4 = 599,6

Ррi 5 = 94,2

Ррi 6 = 539,6

Сила сопротивления воздуха РW находим по формуле:

РW = KF * ViІ

где Vi - скорость движения автомобиля

Окончательно уравнение динамического фактора имеет вид У

Dii = АUкi (а + bхi - хiІ ) - bхiІ/Uо

Где А находится по формуле

А = гqGa · Uqк = 16,25·3,78 · 1 = 20,6

Dii =20,6 · 5 (0,7 + 1,3·0,5 - 0,5І )- 1,3·0,5 / 1 = 112,975

Для удобства определяют константу для которой передачи:

Е2 = 5,83

Е3 = 7,12

Е4 = 3,27

Е5 = 9,01

Е6 = 3,73

Тогда:

dt 1 = (108,9 - 0,02) 4,08 = 522,6

dt 2 = (112,9 - 0,02 ) 4,80 = 541,8

dt 3 = (114,9 - 0,02 ) 4,08 = 551,4

dt 4 = (114,7 - 0,02 ) 4,08 = 550,4

dt 5 = ( 112,5 - 0,02 ) 4,08 = 539,9

dt 6 = ( 108,1 - 0,02 ) 4,08 = 518,7

dt 7 = (101,7 - 0,02 ) 4,08 = 488,06

dt 8 = (93,2 - 0,02 ) 4,08 = 488,06

dt 9 = (82,6 - 0,02 ) 4,08 = 396,38

8. Тормозные свойства автомобиля

Оценочными показателями динамичности автомобиля при торможении являются замедление (jз) и путь торможения (Sт) и они определяются из выражения:

jз = (цcosб + f ± sinб )g

Sт = 2g ( цcosб + f ± sinц )

jз = ( 0,6 cos 1 + 0,02 - sin 1 ) 9,81 = ( 0,6 · 0 + 0,02 + 1 ) = 3,82 M/C

Sт = 2·9,81(0,6cos1 + 0,02 - sinб ) = 7,7 = 81,2

В качестве оценочных показателей поперечной устойчивости автомобиля принимают критические скорости движения по кривой согласно условиям бокового опрокидывания Vоп и заноса Vз, определяется:

Vоп =v 2hg =v 2 • 1 = v 833,85 = 29,73

Vз = v gRц = v 9,81 • 50 • 0,6 = v 294,3 = 17,15~ 1,7 м

Где R - радиус кривой, полотна дороги в плане.

B - колея автомобиля.

hg - высота центра масс.

ц - коэффициент сцепления.

Управляемость автомобиля оценивают критическими скоростями движения по боковому скольжению Vупр и по уводу колес Vув, а также радиусом поворота автомобиля R:

Vупр= v ( tg И - f ) LcosИg

Где цу - коэффициент сцепления шин с дорогой ( 0,6 )

f - коэффициент сопротивления качению ( 0,02 )

L - база автомобиля

И - максимальный средний угол поворота управляемых колес автомобиля (0,62….0,7).

Vупр = v ( tg 0,65 - 0,02 ) · 5 · cos 0,65 · 9,81 = v ( 0,011 - 0,02 ) · 0,54 =

= v 1,07 · 0,54 = v 0,578 = 0,76

Радиус поворота автомобиля определяется выражением:

tg (И - д1 ) + tg д2

где д1, д2 - углы увода колес передней и задней осей и они находятся по выражению:

д1 = ? Кув1, д2 = ? Кув2

где Р д1, Р д2 - боковые силы действующие на колеса передней и задней осей автомобиля, при которых катятся еще без бокового скольжения и определяются по выражению:

Р д1 = 0,4 Рц1 = 0,4 цG1 = 0,4 · 0,6 · 5 = 1,2

Р д2 = 0,4 Рц2 = 0,4 цG2 = 0,4 · 0,6 · 0,65 = 0,156

Где Рц1 и Рц - силы сцепления колес соответственно передней и задней осей с полотном дороги.

ц - коэффициент сцепления (ц = 0,6)

G1 и G2 - силы тяжести от полной массы автомобиля на передней и задней осях

Кув1 и Кув2 - коэффициенты сопротивления увода одного колеса передней и задней осях (Кув = 800…..1500 Н/рад)

Rз = tg ( 0,65 - 0,00005) + tg0,00005 = tg 0,649 + tg 0,00005 = tg 0,6494 = 0,0113 = 442,5

После определения углов увода колес вычисляют радиус ( R ) и сопоставляют его с радиусом поворота автомобиля с жестким и боковым направлений колес.

9. Топливная экономичность автомобиля

Оценочным показателем топливной экономичности автомобиля является расходтоплива, отнесенный к длине пройденного пути. Расход топлива gs (литров) но 100 километров пути, определяется:

gs = 3,6 · 10 зmсm ( Рш + Рw )

где gev - удельный расход топлива двигателем при максимальной мощности (г/кВт · ч)

Коб - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива (ge) двигателем в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Кц - коэффициент, учитывающий изменение ge в зависимости от степени использования мощности двигателя.

зm - КПД трансмиссии автомобиля.

сm - плотность топлива (кг/мі).

Рш - сила сопротивления дороги (Н)

Рw - сила сопротивления воздуха (Н)

Рw = шGa = 0,03 · 3,78 = 0,1134 Н

Рш = 0,4 Н

После этого каждое значение U находит коэффициент Кц, а затем определяют расход топлива в литрах на 100 километров соответствующей определенной скорости движения. Определяем точки плавной кривой, строем топливную характеристику установившегося движения автомобиля.

Основной оценочный показатель плавности хода - частота свободных колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс, а так же вынужденных колебаний.

Частота свободных колебаний, Гц, подрессоренных масс определяют по зависимости:

щн = 2П v fст ? 2 v fст

где fст - статический прогиб подвески ( м )

Плавность хода грузовых автомобилей считается удовлетворительной при щн = (1,3…1,7) при этом статический прогиб подвески составляет fст = (0,8…1,3) - меньшее значение для задней подвески, большее - для передней.

После выбора и обоснования статического прогиба определяется действительная частота свободных колебаний подрессоренных масс, связанных с передней и задней подвесками.

Массы мостов автомобиля неподрессоренные и совершают высокочастотные свободные колебания, обусловленные жесткостью шин, Гц.

где ?Сш - суммарная жесткость шин данного моста Н/м?№

mM - масса моста, mM1 = 0,1Mo, mM2 = 0,15 Mo

mM1, mM2 - массы соответственно переднего и заднего мостов

Mo - соответственная масса автомобиля.

При отсутствии данных о жесткостях шин проектируемого автомобиля ориентировочно принимают: щв = 6….8,5 Гц (меньшее значение - передняя подвеска, большее - задняя)

Помимо свободных колебаний, автомобиль совершает и вынужденные колебания вызываемые неровностями дороги. Частота этих колебаний определяется из выражения:



где Va - скорость движения автомобиля, м/с

S - длинна волн неровностей на дорогах с твердым покрытием (0,5…5 м)

Используя зависимости Va = щs строят зависимость резонансных скоростей автомобиля от длинны неровностей V = f( s ) для частот собственных колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс.

С помощью графиков определяем значение Va при которых поступают резонансные колебания при S = 2,5 (м),а так же резонансные значения S при Va = 10 (м/с).

При S = 2,5 (м) При Va = 10 (м/с)

щH 1 = 3,5 (м/с) щв 2 = 1,2 (м)

щH 2 = 5,1 (м/с) щв 1 = 1,8 (м)

щв 1 = 15 (м/с) щH 2 = 4,3 (м)

щв 2 = 20 (м/с) щH 1 = 7,2 (м)

Литература

1. Краткий автомобильный справочник - М. Транспорт, 1985.

2. Бухарин Н.А, Прозоров В.С., Щукин М.М. Автомобили - Л. Машиностроение 1973. - 504с.

3. Бортницкий П.И, Задорожный В.И. Тягово-скоростные качества автомобилей - Киев: высш.шк., 1978. - 175с.

4. Зимелев Г.В. Теория автомобиля - М. Машгиз 1959. - 312с.

5. Коротков Л.И. К расчету нажимных диафрагменных пружин фрикционных сцеплений // Автомобильная промышленность 1967. - № 10. - с.24-26

6. Лукин П.П., Гаспарянц Г.А, Родионов В.Ф. Конструирование и расчет автомобиля - М: Машиностроение, 1984. - 376с.

7.Основенко И.Е. Автотранспортное средство. Рулевое управление. - Киев: КАДИ, 1984. - 46с.

8. Проектирование трансмиссии автомобилей: Справочник / Под.ред А.И. Гришкевича - М: Машиностроение 1984. - 272с.

9. Шасси автомобиля: Атлас конструкций. - М: Машиностроение, 1977. - 108с.

Размещено на Allbest.ru