Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
I. Общие положения
Целью курсового проекта является закрепление, систематизация и расширение знаний студентов по дисциплине "Автомобили".
В процессе курсового проектирования студент выполняет расчетные и графические работы. Расчетно-пояснительную записку оформляют в соответствии с общими требованиями к выполнение текстовых документов, согласно ГОСТ 2.105-79 на листах формата А4. Расчетно-пояснительная записка, как правило, состоит из следующих разделов: содержание; введение; литературный обзор прототипа проектируемой машины; обоснование и определения основных параметров автомобиля; расчет и построение динамической характеристики автомобиля; проверочный расчет проектируемой сборочной единицы проверочный расчет детали; компонование; заключение; список использованной литературы.
Графическая часть проекта включает в себя графики, кинематические схемы, общий вид проектируемой машины, сборочные чертежи и деталировку; спецификации.
2. Анализ компоновочных схем автомобиля
Анализируя компоновочные схемы прототипа задавая, их следует сравнить с другими схемами автомобиля этого же класса на предмет снижения собственной массы проектируемой машины, повышения динамичности и экономичности, улучшения курсовой устойчивости и управляемости проходимости и маневренности, плавности хода и надежности.
При конструировании автомобиля или трактора необходимо в первую очередь определить требования, предъявляемые к машинам, учитывавшие условия их эксплуатации на стройплощадках. Автомобиль характеризуется:
- компоновочной схемой, определяющей относительное расположение основных компонентов: двигателя, трансмиссии, движителя, кабины, платформы для груза или рабочего оборудования;
- параметрами конструкции, такими, как сухая масса машины, база, колея, передаточные числа главной передачи я коробки передач;
3. Расчет мощности двигателя
Исходными данными для расчета являются параметры задания и справочные материалы прототипа.
3.1. Расчет мощности двигателя автомобиля.
Требуемая мощность двигателя для полностью нагруженного автомобиля при его движении с установившейся максимальной скоростью в заданных дорожных условиях определяется по формуле
Nн=
где Nн- номинальная мощность двигателя, кВт; Vмах- максимальная скорость движения автомобиля по условиям задания, км/ч; - КПД трансмиссии автомобиля; - приведенный коэффициент дорожного со противления; Gа - сила веса автомобиля с грузом, Н; к - коэффициент обтекаемости автомобиля в зависимости от формы кабины и места ус тановки двигателя (0,6 ... 0,75 Н с2/м4 ); F - площадь лобового сопро тивления, подсчитываемая по формуле
F=KbB
где Kb и В - колея и габаритная высота автомобиля-прототипа, м (Приложение, табл.П.З).
Номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя nн принимается по прототипу и проверяется по величине коэффициента оборотности , который находится в пределах 30...40.
3.2. Расчет и построение внешней скоростной характеристики карбюраторного двигателя или регуляторной характеристики дизеля автомобиля
Характеристики двигателя могут быть определены либо на основе подсчета по эмпирическим формулам, либо на основании закономерностей, приводимых в табл.3.1. и табл.3.2. [I].
Таблица 3.1
Расчет внешней скоростной характеристики карбюраторного двигателя
|
n |
% |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
об/мин |
|||||||||
|
Nе |
% |
31.5 |
44 |
56 |
68 |
78 |
87 |
96 |
100 |
|
кВт |
|||||||||
|
gе |
% |
105 |
100 |
96 |
93 |
94 |
95 |
96,5 |
100 |
|
г/(кВт) |
|||||||||
|
Gm |
кг/ч |
||||||||
|
Мg |
Н·м |
Таблица 3.2
Расчет характеристики дизеля
|
n |
% |
35 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
115 |
|
об/мин |
||||||||||
|
Ne |
% |
38 |
43 |
54 |
66 |
78 |
86 |
93,5 |
100 |
0 |
|
кВт |
||||||||||
|
gе |
% |
101 |
99 |
98 |
96 |
96 |
97 |
98 |
100 |
|
|
г/(кВт.ч) |
||||||||||
|
Gm |
кг/ч |
|||||||||
|
М=9550Nе/n |
Н·м |
За 100% удельного расхода топлива gе для карбюраторных двигателей принимают 325...305 г/(кВт.ч) в зависимости от степени сжатия. Для дизелей - 240...250 г/(кВт.ч).
По результатам подсчета (табл.3.1 или 3.2) строится график скоростной или регуляторной характеристик соответственно. Полученное графические зависимости Nе, М, Gm, gе=f(n) следует проанализировать, определив приспособляемость двигателя по частоте вращения nн/nм и крутящему моменту Ммах /Мн (Приложение, рис.П.1 и П.2).
4.Подбор передаточных чисел трансмиссии
В соответствии с заданием анализируются кинематические схемы трансмиссий прототипа и вычисляется передаточные числа главной, конечной передачи, коробки передач и раздаточной коробки (Приложение, рис. П.3.1...П.З.4).
4.1. Подбор передаточных чисел трансмиссии автомобиля
По величине заданной максимальной скорости груженого автомобиля и радиусу колеса rк, принятому по прототипу, скорректированному в соответствии с допустимой нагрузкой, определяет передаточное числе главной передачи i0, когда передаточное число коробки передач iк=1,0, а скорость движения автомобиля - максимальная Vмах (из условий задания)
,
где nн – номинальная частота вращения коленчатого вала, об/мин;
Vмах- максимальная скорость автомобиля ( по условиям задания), км/час;
rк –расчетный радиус ведущих колес (м), принимаемый в зависимости от радиуса шины в свободном состоянии rо.
rо = 0,0254 (0,5 d+b),
где d - диаметр обода колеса в дюймах;
b - высота профиля покрышки в дюймах.
Размеры шин d и b определяется из их маркировки, принимаемой в соответствии с допускаемой нагрузкой (см. Приложение, табл. П.2)
rк= (0.93 ... 0.935) rо.
4.2. Подбор передаточных чисел коробки передач
Передаточные числа коробки передач должны выбираться так, чтобы обеспечить сохранение постоянного интервала изменения частота вращения вала двигателя при разгоне на различных передачах, когда достигается производительность и экономичность автомобиля.
Это условие подчиняется закону геометрической прогрессии
тогда и т.д.
При ,
где iк1 - передаточное число коробки на первой передаче, которое должно удовлетворять двум основным требованиям: обеспечивать преодоление повышенных дорожных сопротивлений движению ψGа и не вызывать буксования ведущих колес автомобиля Gа при передаче максимальной каса тельной силы тяги Рк max , т.е.
Gа>Pк max > Ga.
Так как касательная сила тяги Pк max подсчитывается по формуле
Pк max =Mдв. ,
то передаточное число коробки на первой передаче будет
,
где - коэффициент нагрузки ведущих колес;
Ga- силе тяжести автомобиля с грузом, Н;
- коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой;
Мдв max- максимальный крутящий момент двигателя, Н·м ( из внешней скоростной или регуляторной: характеристики двигателя);
- КПД трансмиссии на первой передаче.
В соответствии с принятой кинематической схемой трансмиссии резу льтаты подсчетов сводятся в табл.4.1 по прилагаемой форме.
Таблица 4.1
Подсчет передаточных чисел и коэффициентов ax и Ax
|
Показатели |
Номер передачи |
||||
|
I |
2 |
… |
z-1 |
z |
|
|
Передаточное число коробки iк |
|||||
|
Передаточное число трансмиссии |
|||||
|
Кол-во пар цилиндрических шестерен nц |
|||||
|
ах=0,377 rк / |
|||||
|
Ах= |
5. Динамическая характеристика и топливная экономичность
автомобиля
Запас силы тяги (Рк- Рв), приходящийся на единицу силы веса G автомобиля (автопоезда),служит измерителем его динамических качеств, называемым динамическим фактором :
D=(Рк- Рв)/ G=[ ,
где Рк= - касательная сила тяги автомобиля, Н;
Рв= (кF/13)V2 - сила сопротивления воздуха, H;
- передаточное число трансмиссии;
- КПД трансмиссии;
Мдв - крутящий момент двигателя, Н·м;
к - коэффициент сопротивления воздуха, Н.с2/м4;
F - площадь лобовой поверхности автомобиля, м2;
V - скорость движения автомобиля, км/ч;
Ах= - коэффициент в (м.Н)-1
В = кF /(13G) - коэффициент в (км/ч)-2.
Графическая зависимость динамического фактора от скорости движения автомобиля на различных передачах называется динамической характеристикой. Для ее построения проводится расчет по форме табл.5.1 с использованием данных из табл.3.1.или 3.2 и табл.4.1.
Таблица 5.1
Расчет динамической характеристики порожнего автомобиля
|
Характеристики двигателя |
n,об/мин |
n1 |
n 2 |
n 3 |
…… |
n х |
|
Мдв, н.м |
||||||
|
Gm,кг/ч |
||||||
|
Первая передача а1=…. =….. \ |
а1 . n, км/ч |
|||||
|
,(км/ч)2 |
||||||
|
В·V2 |
||||||
|
D1 |
||||||
|
Gs1, л/100км |
||||||
|
Вторая передача а2= …. = …. |
а2 . n, км/ч |
|||||
|
(км/ч)2 |
||||||
|
Мдв |
||||||
|
В. |
||||||
|
D2 |
||||||
|
Gs2, л/100км |
||||||
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
|
Z-передача аz |
az n , км/ч |
|||||
|
Gsz , (км/ч)2 |
||||||
|
Мдв |
||||||
|
В. |
||||||
|
Dz |
||||||
|
Gsz , л/100км |
По данным табл.5.1 на листе формата А2 строят кривые динамического фактора на каждой из передач (см. приложение, Рис.П.4) при коэффициенте нагрузки Г=1,0 . В верхней части динамической характеристики проводится вторая ось абсцисс, и на нее наносится шкала коэффициента нагрузки поезда Г. Масштаб динамического фактора на каждой из шкал коэффициента нагрузки прямо пропорционален его величине.
Поэтому лучи, проходящие через одинаковые значения динамического фактора, делают диаграмму универсальной.
По динамической характеристике автомобиля следует определить:
-максимальную скорость движения автопоезда с заданным коэффициентом загрузки Г на горизонтальной и наклонной дорогах;
-максимальный динамический фактор на высшей и низшей передачах;
- величину максимального угла подъема дороги, преодолеваемого автомобилем с различной загрузкой.
5.1 Расчет и построение экономической характеристики автомобиля
Топливная экономичность автомобиля расценивается расходом топлива в литрах на 100 км пройденного пути и подсчитывается по формуле:
) ,
где Gs -расход топлива, л/100км; - удельный расход топлива, зависящий от скоростного z нагрузочного режима работы двигателя, г/(кВт ч); - мощность двигателя, необходимая для обеспечения движения в заданных дорожных условиях, кВт;- плотность топлива, кг/л (для бензина = 0, 725 кг/л, для дизельного топлива = 0, 825 кг/л).
Эффективная мощность двигателя определяется по формуле
= ,
где - приведенный коэффициент дорожного сопротивления; - КПД трансмиссии для той передачи, при которой может работать автомобиль в заданных дорожных условиях (по условиям задания на проект); V – скорость движения автомобиля, км/ч; С1= G0Г/3600 – постоянная для данных вычислений, Г – коэффициент загрузки автомобиля (автопоезда); С2 = кF/(13 3600)- постоянная для данных вычислений.
Удельный расход топлива определяется по формуле:
= ,
где - удельный расход топлива из внешней скоростной характеристики (рис.П.1. или П.2) для мощности, соответствующей максимальной скорости движения автомобиля, г/(кВт ч);
Кn и KN – коэффициенты, учитывающие соответственно влияние на удельный расход топлива скоростного ( nv/nvmax) и нагрузочного ( Ne/Ne вн) режимов работы двигателя (см. Приложение, рис.П.5, П.6).
Последовательность выполнения расчетов следующая:
Результаты подсчетов желательно оформлять по прилагаемой форме (табл.5.2).
Таблица 5.2
Расчет топливной экономичности автомобиля
|
= 0, 045 |
V , км/ч |
|
|
n, об/мин |
||
|
Nевн |
||
|
nv /nv max |
||
|
Кn |
||
|
С1 |
||
|
/ |
||
|
= |
||
|
) |
||
|
V, км/ч |
||
|
… |
||
|
КN |
||
|
= |
||
|
, л/100км |
||
|
V, км/ч |
||
|
… |
||
|
/ |
||
|
КN |
||
|
= |
||
|
) |
На основании полученных данных на формате А2 следует построить графики топливной экономичности для двух или трех заданных дорожных условий (см. приложение, рис.П.6) и дать анализ оценки экономичных скоростей двигателя.
6. Конструирование агрегатов автомобилей
При выполнении раздела курсового проекта с заданием по конструированию того или иного агрегата автомобиля следует отразить в пояснительной записке назначение, условия работы и действующие на него в процессе эксплуатации нагрузки, величины и характер которых обусловлены взаимодействием движителя с дорогой, воздействием водителя на органы управления, режимами работы двигателя и другими факторами. Подлежащий исследованию агрегат автомобиля вычерчивается в общем виде на листе формата А1 с простановкой соединительных размеров и сопровождается технической характеристикой и спецификацией.
В заключительной части проекта дается общая характеристика полученных в проекте результатов и приводится список использованной литературы.
Литература.
Таблица П.1
Коэффициенты сопротивления и коэффициенты сцепления автомобилей.
|
Вид дороги. |
Автомобили |
|
|
|
|
|
|
Асфальтированное шоссе Гравийно-щебеночная дорога Булыжная мостовая Сухая грунтовая дорога Грунтовая дорога после дождя Песок Снежная укатанная дорога |
0,015…0,020 0,02…0,030 0,025…0,035 0,03…0,05 0,05…0,15 0,17…0,30 0,03…0,04 |
0,6…0,75 0,5…0,65 0,4…0,5 0,5…0,7 0,35…0,5 0,65…0,75 0,3…0,35 |
Таблица П.2
Справочные данные по автомобильным шинам
|
Размер шин в дюймах |
Давление воздуха в шинах, МПа |
Грузоподъемность шин в кН при указанном давлении воздуха |
|
I. Для грузовых автомобилей и прицепов 6.5-20 0.275...0.35 7,5-20 0,275-0,4 8,5-20 0,275-0,45 9,00-20 0,325-0,45 10,0-18 0,35-0,50 10,0-20 0,35-0,5 11,0-20 0,35-0,5 12,0-20 0,425-0,55 12,0-18 0,20-0,28 |
5...7,5 8,5...10.0 10...13,0 12,5...15.5 14,0...17.0 15.0...18,0 17.0...20.5 21.0...24,0 20.0...24.0 |
|
Таблица П3.
Техническая характеристика отечественных автомобилей
|
Параметры |
Марки грузовых автомобилей |
||||
|
ГАЗ-66 |
ЗИЛ-4502 |
КамАЗ- |
|||
|
-5320 |
-5511 |
-54112 |
|||
|
Грузоподъемность Q, т Номинальная мощность двигателя , кВт Частота вращения коленчатого вала двигателя об/мин Коэффициент приспособляемости двигателя Км Собственная масса автомобиля G0, кг Полный вес при наибольшей нагрузке GA, кг База автомобиля Б .мм Расстояние по горизонтали от задней оси до ЦТ, мм Высота ЦТ над уровнем земли, мм Ширина колеи, мм: передних колес К’ задних колес К'з 17 Высота автомобиля В, мм Площадь лобового сопротивления F, м2 Радиус качения колеса, мм .Максимальная скорость , км/ч Общее передатоное число трансмиссии: на 1-й передаче на 2-й передаче на 3-й передаче на 4-й передаче на 5-й передаче |
6,0 84,6 3200 1,12 3440 5770 3300 2030 820 1800 1750 2400 4,4 470 95 44,3 21,05 11,7 6,83 - |
5,8 81,0 3100 1,15 4800 10825 3300 1800 800 1800 1790 2400 4,1 480 90 48 26,4 14,8 9,5 6,45 |
8,0 154,5 2600 1,09 7080 15305 3190+1320 2340 950 2025 1850 3340 5,08 530 80 46,5 24 14,8 9,1 5,9 |
10,0 154,5 2600 1,09 9000 19150 2840+1320 1950 900 2010 1850 2700 5,08 530 80 |
11+2,6 154,5 2600 1,09 7000 18325 2840+1320 1850 900 2026 1850 2630 5 530 80 37,8 19,5 12,1 7,43 4,85 |
Таблица П.7
Безразмерные коэффициенты эмпирических формул для определения текущих значений мощности и удельного расхода топлива двигателя
|
Коэффициенты |
Карбюраторный двигатель |
Дизель |
||
|
с нераздельной камерой |
вихре камерный |
пред камерный |
||
|
а в а' в’ с' |
1 1 1,2 1,0 0.8 |
0,87 1,13 1.55 1,55 1,0 |
0,7 1.3 1,55 1,55 1,0 |
С, 6 1.4 1,65 1,45 1,0 |
|
; , где С=1; - частота вращения вала дизеля при холостой работе ; - текущее значение частоты вращения вала дизеля в регуляторной зоне. , , , |
Рис. П.3.1. Кинематическая схема трансмиссии автомобиля ГАЗ-66
Рис.П.3.4. Кинематическая схема трансмиссии автомобиля КамАЗ-5410
Рис.П.3.6. Кинематическая схема трансмиссии автомобиля ЗИЛ-5302
Рис. П.1 и П.2. Пример оформления внешней скоростной характеристики карбюраторного двигателя автомобиля и регуляторной характеристики дизеля.
Рис.П.4.Пример оформления универсальной
динамической характеристики автомобиля.