- •Исследование технико-эксплуатационных характеристик автомобилей
- •190702 – Организация и безопасность движения и
- •190701 – Организация перевозок и управление на
- •Содержание
- •1 Общие положения
- •1.1 Цель и задачи курсового проектирования
- •1.2 Задание на курсовой проект
- •1.3 Содержание и оформление курсового проекта
- •Раздел 1 Тяговый расчет.
- •2 Нормативные ссылки
- •3 Расчетная часть
- •3.1 Тяговый расчет
- •3.2 Расчет сцепления
- •3.2.1 Расчет основных элементов сцепления
- •3. Ступенчатые коробки передач
- •3.1. Вопросы, решаемые в ходе выполнения курсового проекта
- •3.2. Методические указания и общие сведения
- •3.3. Определение межосевого расстояния
- •III - косозубая передача; IV - гипоидная передача; б - внешних;
- •1 И 2 - соответственно грузовых и легковых автомобилей с
- •3.4. Определение модуля зубчатых колес
- •3.5. Геометрический расчет зубчатых колес
- •Формулы для определения геометрических размеров зубчатых колес
- •3.7. Расчет зубчатых колес на прочность
- •3.8. Расчет валов коробки передач
- •3.9. Выбор и расчет подшипников коробки передач
- •3.10. Расчет синхронизаторов коробки передач
- •; , Где - частота вращения вала при максимальной мощности.
- •4. Карданные передачи
- •5.Раздаточные коробки
- •5.1. Вопросы, решаемые в ходе выполнения курсового проекта
- •5.2. Назначение, требования к конструкции и классификация
- •5.3. Методические указания и справочные данные
- •6. Ведущие мосты
- •6.1. Вопросы, решаемые в ходе выполнения курсового проекта
- •6.2. Назначение, требования, предъявляемые к конструкции и
- •6.3. Методические указания и справочные данные
- •6.4. Расчет главной передачи
- •6.5. Расчет дифференциала
- •6.6. Расчет полуосей
- •6.7. Расчет балки моста
- •7 Расчет и конструирование подвесок автомобилей
- •Список литературы
- •Гоу впо Кубанский государственный технологический университет
- •Пояснительная записка
2 Нормативные ссылки
Перечень нормативных документов (ГОСТы, СНиПы и др.), на которые использованы ссылки в данных методических указаниях:
ГОСТ Р 1.5-2002 ГСС РФ. Стандарты. Общие требования к по-строению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению
ГОСТ 2.104-68 ЕСКД. Основные надписи
ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам
ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы
Р 50-77-88 Рекомендации. ЕСКД. Правила выполнения диаграмм
ГОСТ 7.1-2003 СИБИД. Библиографическая запись. Библиографи-ческое описание. Общие требования и правила составления
ГОСТ 2.119-73 ЕСКД. Эскизный проект
ГОСТ 2.120-73 ЕСКД. Технический проект
ГОСТ 1786-95 Накладки фрикционные. Общие технические требо-вания
СТП КубГТУ 4.2.6–2004 СМК. Учебно-организационная деятель-ность. Курсовое проектирование
3 Расчетная часть
3.1 Тяговый расчет
Тяговый расчет и исследование тягово-скоростных свойств выполняют для одной из модификаций автомобиля-прототипа. В объеме этого раздела выбирают основные показатели двигателя и строят его внешнюю скоростную характеристику; определяют передаточные числа трансмиссии; строят диаграмму мощностного баланса, динамическую характеристику и диаграмму ускорений; определяют время и путь разгона.
Далее приводятся основные формулы и рекомендуется наиболее приемлемая последовательность выполнения тягового расчета.
3.1.1 Расчет и построение основных зависимостей
Максимальную мощность двигателя определяют по формуле, кВт:
(1)
где– коэффициент сопротивления качению автомобиля, соответствую-щий максимальной скорости
–максимальная скорость автомобиля, задаваемая в зависимости от номера варианта – исходное значение скорости, приведенное в задании, м/с;n – вторая цифра номера варианта;
k – коэффициент сопротивления воздуха, Н·с2/м4;
F – площадь лобового сопротивления, м2;
–КПД трансмиссии;
а1, а2, а3 – коэффициенты, зависящие от типа двигателя;
–скоростной коэффициент, равный отношению частоты вращения nV вала двигателя при движении автомобиля с максимальной скоростью к частоте вращения nN, соответствующей максимальной мощности двигателя.
Коэффициенты а1,а2 и а3, характеризующие протекание внешней скоростной характеристики двигателя, можно принять равными:
для бензиновых двигателей а1 = а2 = а3 =1;
для дизелей а1 = 0,53; а2 = 1,56; а3 =1,09.
Передаточное число главной передачи:
, (2)
где uв – передаточное число высшей передачи;
rк – радиус качения колеса, м.
Передаточное число первой передачи определяется из условия преодоления автомобилем заданного максимального суммарного сопротивления дороги, характеризуемого коэффициентом :
(3)
где – динамический радиус колеса, принимаемый в расчетах равным радиусу качения rк;
Тe max – максимальный крутящий момент двигателя, .
Максимальный крутящий момент рассчитывают по формуле:
(4)
где – коэффициент приспосабливаемости двигателя;– момент при частоте вращения, соответствующей максимальной мощности двигателя,.
Коэффициент приспосабливаемости может быть ориентировочно определён по формуле:
. (5)
Передаточные числа промежуточных передач определяются с таким расчетом, чтобы они образовывали геометрический ряд. Если высшая передача прямая , то, (6)
где m – число передач;
к – порядковый номер передачи.
При наличии повышающей передачи . (7)
Выбрав параметры двигателя и определив передаточные числа трансмиссии, приступают к построению графиков, характеризующих тягово-скоростные свойства автомобиля.
Для построения кривых внешней скоростной характеристики, т.е. зависимостей и, используют следующую формулу, кВт:
(8)
Соответствующие значения крутящего момента двигателя, :
(9)
Границы рабочего диапазона частот вращения вала двигателя следует ограничивать пределами: ;.
Указанный диапазон разбивают на 10-15 частей, т.е. шаг вычислений составит
Результаты расчётов сводят в таблицу 1.
Таблица 1 – Значения параметров внешней скоростной
характеристики
n, мин-1 |
Nе, кВт |
Tе, Н·м |
n1 |
|
|
...... |
|
|
n11 |
|
|
Набор полученных данных позволяет построить графики зависимостей и.
Для построения кривых , кВт диаграммы мощностного баланса определяют соответствующие скорости движения для каждой передачи, м/с:
(10)
Результаты расчетов сводят в таблицу 2.
Таблица 2 – Значения скоростей движения автомобиля
n, мин-1 |
V, м/с | ||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | |
n1 |
|
|
|
|
|
...... |
|
|
|
|
|
n11 |
|
|
|
|
|
Кривые диаграммы мощностного баланса рассчитывают по формуле:
, (11)
где – мощность, подводимая к колесам, кВт;
–мощность, теряемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт.
Значения мощностей иопределяют по формулам:
; (12) . (13)
Результаты расчетов сводят в таблицу 3.
Таблица 3 – Значения параметров мощностного баланса
-
n, мин-1
Nk, кВт
Nw, кВт
Nа, кВт
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
n1
......
n11
Далее строят диаграмму мощностного баланса.
Динамический фактор рассчитывают из выражения
(14)
где – избыточная тяговая сила, Н.
Избыточная тяговая сила определяется по формуле:
, (15)
где– тяговое усилие на колесах, Н;
– сила сопротивление воздуха, Н.
Значения и рассчитывают по формулам:
; (16)
. (17)
Результаты расчетов Pk, Pw и Pa указывают в таблице 4.
Таблица 4 – Значения избыточной тяговой силы, тягового усилия на колесах и силы сопротивления воздуха
-
n, мин-1
Pk, Н
Pw, Н
Pа, Н
1
2
1
2
3
4
5
3
4
5
1
2
3
4
5
n1
......
n11
Результаты расчетов D сводят в таблицу 5.
Таблица 5 – Значения динамического фактора
n, мин-1 |
D | ||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | |
n1 |
|
|
|
|
|
...... |
|
|
|
|
|
n11 |
|
|
|
|
|
По полученные данным строят график зависимости D (V).
Ускорение автомобиля на передачах jа, м/с2 определяется при движении на горизонтальной дороге с минимальным значением коэффициента суммарного сопротивления :
, (18)
где – коэффициент учета инерции вращающихся масс.
Результаты расчетов вносят в таблицу 6.
Таблица 6 – Значения величин, характеризующих ускорение
-
n, мин-1
ja, м/с2
1/ ja, с2/м
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
n1
......
n11
Далее строят диаграмму ускорений jа(V) и диаграмму величин, обратных ускорениям 1/jа(V).
Для определения времени разгона автомобиля необходимо площадь (в квадратных миллиметрах), заключенную между кривыми и осью абсцисс, разбить вертикалями на отдельные площадичерез 3...4 м/с,
начиная от скорости 1 м/с и заканчивая скоростью . Время разгона в пределах полученных интервалов изменения скорости
, (19)
где – масштаб скорости (количество миллиметров, соответствующее 1 м/с);
–масштаб величин обратных ускорению (количество миллиметров, соответствующее 1 с2/м).
Результаты расчетов необходимо представить в виде таблицы 7.
Таблица 7 – Значения величин, характеризующих время разгона
Передача i |
Достигаемая скорость Vi, м/с |
Полное время разгона tр, c |
1 |
|
|
...... |
|
|
5 |
|
|
По результатам расчетов строят график зависимости .
Для определения пути разгона автомобиля необходимо площадь, заключенную между кривой и осью ординат, разбить горизонталями на отдельные площадкив соответствии с ранее принятыми интервалами скорости движения. Путь разгона при изменении скорости в каждом из интервалов, (20)
где с – масштаб времени (количество миллиметров, соответствующее 1 с).
Результаты расчетов вносят в таблицу 8.
Таблица 8 – Значения полного пути разгона
-
Передача i
Достигаемая скорость Vi, м/с
Полный путь разгона Sр, м
1
......
5
Примечание. При определении полного времени и полного путив интервале скорости 1 м/с..., а также при построении графиковинеобходимо суммировать значенияи, полученные на каждом из выбранных интервалов скоростей.
3.1.2 Расчет и построение вспомогательных зависимостей
Для анализа на полученные графики и диаграммы наносят ряд вспомогательных зависимостей.
На динамическую характеристику автомобиля наносят горизонтальные прямые (значения коэффициента ). Их количество должно соответствовать количеству передач, причем минимальное значение принимается равным, а максимальное –. Промежуточные значениявыбирают так, чтобы каждая из кривых, расположенных между кривыми первой и высшей передач, пересекалась отдельной прямой.
Рассчитывают и наносят на динамическую характеристику кривые сцепного фактора– наибольшего динамического фактора, реализуемого по условию сцепления ведущих колес с дорогой. Указанные кривые рассчитывают для первой и высшей передачипо формуле
, (21)
где – реакция на ведущих колесах движущегося автомобиля, Н.
, (22)
где – реакция на ведущих колесах неподвижного автомобиля, Н;
–коэффициент динамического изменения нагрузки на заднюю ось предельный по условию сцепления, значение которого равно
. (23)
Расчетные значения сцепного фактора указывают в таблице 9.
Таблица 9 – Значения величин сцепного фактора
n, мин-1 |
|
|
n1 |
|
|
...... |
|
|
n11 |
|
|
Для выбранных значений рассчитывают и наносят на диаграмму мощностного баланса зависимости мощности, расходуемой на преодоление суммарного сопротивления дороги:
(24)
Результаты расчета вносят в таблицу 10.
Таблица 10 – Значения величин мощности, расходуемой на преодоление суммарного сопротивления дороги
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | |||||
, м/с |
, кВт |
, м/с |
, кВт |
, м/с |
, кВт |
, м/с |
, кВт |
, м/с |
, кВт |
Ввиду линейности зависимостей их можно строить по одной точке, рассчитанной для произвольного значения скорости (указанную скорость следует принимать тем больше, чем меньше).
Рассчитывают и наносят на диаграмму мощностного баланса зависимости идля высшей передачи. Для произвольно выбранной скоростина высшей передаче диаграмму мощностного баланса рассекают вертикальной линией с анализом затрат мощности выделением отрезков.
3.1.3 Анализ графиков и диаграмм
При анализе графиков и диаграмм необходимо выполнить расчеты и дать полные ответы по следующим пунктам, строго соблюдая их последовательность:
1. Определить коэффициент приспосабливаемости двигателя и описать, как влияет его величина на тяговые свойства автомобиля:
. (25)
2. Используя диаграмму мощностного баланса, проанализировать затраты мощности двигателя при движении с выбранной скоростью на высшей передаче прии рассчитать степень использования мощности двигателя по формуле:
, (26)
Отрезки а, b, c и d замеряются по диаграмме мощностного баланса в мм (смысл отрезков а, b, c и d расшифровать).
3. Проанализировать влияние степени использования мощности двигателя на его топливную экономичность.
4. Используя динамическую характеристику, оценить:
а) максимальную скорость движения автомобиля;
б) максимальную скорость движения на каждой передаче Vi max, м/с;
в) критические скорости на первой и высшейпередачах и описать, как влияет критическая скорость на эксплутационные свойства автомобиля (за критические скорости на первойи высшейпередачах принимают скорости движения, соответствующие максимальной величине ускорения, при этом двигатель автомобиля работает в режиме, близком к наиболее экономичному по удельному расходу топлива);
г) максимальные динамические факторы на первой и высшейпередачах и описать, как влияют их значения на эксплутационные свойства автомобиля;
д) наибольшие углы подъема , преодолеваемые без использования инерции автомобиля на первой и высшей передачах (при), воспользовавшись формулой:
. (27)
1.3.5 Используя диаграмму ускорений, оценить:
а) максимальное ускорение на первой и высшей передачах и описать, как они влияют на эксплутационные свойства автомобиля;
б) какая передача для данного автомобиля является разгонной и почему.
1.3.6 Сравнить полученные значения времени и пути разгона со справочными данными для автомобиля-прототипа и объяснить имеющиеся расхождения.