2. Проектировочный тяговый расчет автомобиля

Исходные данные:

а) максимальная скорость движения 90 км/ч;

б) класс автомобиля 5;

в) вид автомобиля 4;

г) тип двигателя бензиновый.

Расчет максимальной мощности двигателя:

Выбор прототипа:

По заданному классу и виду автомобиля, заданной максимальной скорости движения автомобиля, а также по типу двигателя был выбран автомобиль «КамАЗ-5410», техническая характеристика которого приведена в таблице 2.1.

Таблица – 2.1 Техническая характеристика аналогов

Параметр	Значение параметра
	КамАЗ-5410	КамАЗ-54112
Длина автомобиля, м.	6,14	9,805
Полная масса автомобиля, кг: на переднюю ось на заднюю ось	14900 3350 10960	18225 4290 13935
Максимальная скорость движения автомобиля, км/ч	90	80
Объем двигателя, см3	10850	10850
Контрольный расход топлива при 60 км/ч, л/100км	33	34,4
Высота автомобиля, мм	3500	3350
Колея автомобиля, мм	2026	2026
База автомобиля, мм	3350	5010
Номинальная мощность двигателя, кВт	154	154
Частота вращения коленчатого вала двигателя при номинальной мощности, об/мин	2200	2600
Максимальный крутящий момент двигателя, Н·м	668	637
Тип шин	260/508 R20	260/508 R20
Колесная формула	6 x 4	6 x 4

Эффективная мощность двигателя при максимальной скорости определяется выражением:

(2.1)

где - коэффициент полезного действия трансмиссии. Для автомобилей с колесной формулой 6x4 =0,8-0,9. Принимаем =0,8;

- полная масса автомобиля, кг;

- коэффициент дорожного сопротивления, лежащий в пределах .Принимаем ;

- коэффициент сопротивления воздуха, . Принимаем =0,55  ;

- площадь лобового сопротивления, м²

(2.2)

где - колея передних колес автомобиля, м;

- высота автомобиля, м.

F=2,026 3,350=6,7871 м² ;

- максимальная скорость движения, м/с.

Следовательно, эффективная мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля равна

Для дизельного двигателя максимальная мощность двигателя равна эффективной мощности двигателя при максимальной скорости движения автомобиля

N_emax=N_ev=203,33 кВт (2.3)

Зависимость текущих значений эффективности мощности двигателя от угловой скорости вращения коленчатого вала устанавливается формулой

(2.4)

где – коэффициенты, зависящие от типа и конструкции двигателя. Для дизельного двигателя a=0,53; b=1,56; c=1,09.

Для угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя

ω_e=0,2·ω_n=54,45 рад/с получаем

Для остальных значений угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя значения эффективной мощности рассчитываем аналогично, и результаты сводим в приложение А.

Текущее значение крутящего момента определяется выражением

(2.5)

Для угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя

ω_e=0.2·ω_n=54,45 рад/с получаем:

Для остальных значений угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя значения крутящего момента рассчитываем аналогично, и результаты сводим в приложение А.

Таблица 2.2 – Результаты расчета внешней скоростной характеристики двигателя.

Параметр	Размерность	Значения параметров
ωe	рад/с	54,45	108,91	163,36	217,82	272,27
Ne	кВт	32,47	79,67	130,98	175,74	203,33
Me	кН·м	0,60	0,73	0,80	0,81	0,75

По полученным значениям эффективной мощности и крутящего момента строим внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Расчет передаточных чисел трансмиссии

Передаточное число главной передачи определяется выражением

(2.6)

где - угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя при максимальной скорости, с^-1. Принимаем ω_ev=ω_max=272,27 рад/с;

- передаточное число высшей ступени. Принимаем 1;

- радиус качения колеса

(2.7)

где - коэффициент деформации шины. Для шин высокого давления . Принимаем ;

- номинальный радиус колеса.

(2.8)

где d - диаметр обода;

h – высота профиля.

Номинальный радиус колеса 260/508 R20

Радиус качения колеса:

r_k=0.945·0,462=0,43659м

Следовательно, передаточное число главной передачи равно

.

Передаточное число первой передачи, необходимое по условию преодоления максимального дорожного сопротивления определяется выражением

(2.9)

где - максимальный крутящий момент, развиваемый двигателем, ;

- максимальный коэффициент дорожного сопротивления, лежащий в пределах . Принимаем ;

Следовательно, передаточное число первой передачи из условия преодоления максимального дорожного сопротивления равно

Передаточное число первой передачи, определяемое из условия отсутствия буксования ведущих колес, определяется выражением

(2.10)

где - сцепной вес автомобиля, Н. Для заднеприводных автомобилей

(2.11)

где - масса, приходящаяся на заднюю ось автомобиля, . Тогда сцепной вес равен

- максимальный коэффициент сцепления с дорогой. Для асфальтобетонное покрытия . Принимаем ;

- коэффициент перераспределения реакций. Для задней оси принимаем .

Следовательно, передаточное число первой передачи из условия отсутствия буксования ведущих колес автомобиля равно

Передаточное число первой передачи, определенное из условия обеспечения минимальной устойчивой скорости, определяется выражением

(2.12)

где - минимальная устойчивая угловая скорость коленчатого вала двигателя, ;

- минимально устойчивая скорость движения автомобиля.

Принимаем .

Следовательно, передаточное число первой передачи из условия обеспечения минимальной устойчивой скорости движения автомобиля равно

Так как и , то, следовательно, принимаем передаточное отношение первой передачи равным U₁=4,66.

Передаточное число пятой передачи принимаем равным единице, т. е.

Тогда передаточное число второй передачи определяется выражением

(2.13)

Передаточное число третьей передачи определяется выражением

(2.14)

Передаточное число четвертой передачи определяется выражением

(2.15)