Реферат: Конструирование и расчет агрегатов и систем автомобиля

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН.

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Д.М. Серикбаева

Факультет машиностроения и транспорта

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине «Автомобили».

Конструирование и расчет агрегатов и системавтомобиля.

Выполнил студент группы___________

Ф.И.О.____________________________

Принялпреподаватель

Ф.И.О.____________________________

Усть-Каменогорск

<st1:metricconverter ProductID=«2006 г» w:st=«on»>2006 г</st1:metricconverter>.

Содержание:

1. Тяговый расчетавтомобиля………………………………………………….4

2. Расчет эксплуатационных свойствавтомобиля…………………………….9

3. Расчет основных параметров агрегатовтрансмиссии, подвески и механизмов, обеспечивающих безопасность движения автомобиля………...15

4. Расчет рулевого редуктора червячноготипа………………………………19

5. Список используемой литературы…………………………………………24

ЗАДАНИЕ

Вариант 7.1.

Тип

автомобиля

Коли-чество мест для пассажиров,

Коэффи-циент использо-вания массы, Кп.

Максимальная скорость движения автомобиля,

Vmax, М/С

Автобус между-городний

Z=40

Кm=200

Тип двигателя

Коэффициенты сопротивления дороги

Узел для

конструк-торской разработки

Максимальный

Ψmax

При максимальной

скорости

Ψv

Дизельный

034

0,017

Коробка передач

1.

Тяговый расчет автомобиля.

1.2

Определение полного веса автомобиля.

Полный вес автомобиля определяется последующей формуле:

Gа=(m0+mn(Z+ 2) +mб(Z+ 2))g, Н

Gа=(8000+75*42+15*42)*9,81=115562, Н

mп — масса пассажира (mп=75 кг);

Z — число мест для пассажиров (позаданию);

g — ускорение свободного падения, м/с;

mо — масса снаряженногоавтомобиля, кг;

m6 — масса багажа (массу багажа для автобусов междугороднихпринимаютравной <st1:metricconverter ProductID=«15 кг» w:st=«on»>15 кг</st1:metricconverter>);

Массу снаряженного автомобиля определяют последующей формуле:

Автобусы и легковые автомобили

m0=Z*Km, кг

m0=40*200=8000, кг

где Km — соответственнокоэффициент использования массы (по заданию).

1.3

Распределение веса по мостам автомобиля.

Компоновка автомобиля

Схема компоновки

Название

компоновки

Вес, приходящийся

на передний мост

автомобиля

Gа1,H

Двигатель

сзади

Gа1=0,5Gа

Gа1=0,5*115562=

57781 Н

1.4 Выбор шин.

Выбор шин осуществляем по наиболее нагруженномуколесу. Для этого определяют нагрузку на колеса при полностью груженомавтомобиле по следующей формуле

где:

mak — полная масса автомобиля, приходящаяся на колесо,кг;

Gan — полный вес, приходящийся на передний или задниймост автомобиля, Н;

g- ускорение свободного падения, м/с2;

к- количество колес на мосту автомобиля;

n — номер рассматриваемого моста ( передний мост n=1, задний мост (тележка) n=2).

По формуле определяем нагрузку на одно колесо переднегомоста и на одно колесо заднего моста и выбираем из них наиболее нагруженное.

Пользуясь таблицами приложения краткого автомобильногосправочника НИИАТ по нагрузке на колесо подбираем шину. Выбор шин заключается ввыборе радиуса колеса, рисунка протектора и максимальной допустимой нагрузки.

Параметры колеса:

маркировка шины-300-508Р

допустимая нагрузка-<st1:metricconverter ProductID=«930, кг» w:st=«on»>930, кг</st1:metricconverter>

рисунок протектора-Д

радиус колеса статический, rст=0,505,м.

1.4 Выбор двигателя автомобиля

1.4.1 Мощность двигателя, необходимаядля движении автомобиля в заданных дорожных условиях с заданной скоростью

где:

Ga — полный весавтомобиля, Н;

ψv — коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости;

Кв — коэффициентсопротивления воздуха, Н·с2/м4;

F — лобовая площадь автомобиля,м2;

Vmax — максимальная скорость движения автомобиля, м/с;

ηmp — к.п.д. трансмиссии.

1.4.2 Максимальная мощность двигателя

где:

a, b, с — эмпирическиекоэффициенты, зависящие от типа двигателя(Дизель- ные двигатели a=0.53;b=1.56; с=1,09);

ωe — текущее значение угловой скорости коленчатого вала,1/с;

ωN — угловая скорость коленчатого вала при максимальноймощности двигателя, 1/с;

Отношениеугловых скоростей ωe/ωNнеобходимо принять для карбюраторных двигателейлегковых автомобилей ωe/ωN=1; <img src="/cache/referats/23644/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032">

1.4.3 Скоростная характеристикадвигателя

Скоростнаяхарактеристика двигателя представляет собой зависимость эффективной мощности Nеи эффективного момента Ме от угловой скорости коленчатого вала.

1.4.4 Эффективная мощность

Дляопределения эффективной мощности двигателя принимаем следующие значения ωe/ωN,длядизельных двигателей любых типов автомобилей
0,2;0,4; 0,6; 0,8; 1,0.

1.4.5 Эффективный момент.

Эффективный момент двигателя определяют по следующейформуле

Ме=l000Ne/ωe, H·м;

Чтобы определить значения Ме необходимознать текущие (изменяющиеся по времени) значения угловой скорости коленчатоговала ωe. Для этого поступаемследующим образом. Задаёмся угловой скоростью коленчатого вала при максимальноймощности ωN(рекомендуемые значения ωN= 220 ÷ 360 1/с.), а затем используяотношение ωe/ωN, определяем значения ωe. Например: при ωe/ωN=0,2- ωe= 0,2ωN, а при ωe/ωN=0,4 — ωe=0,4ωNи т.д.

Определив значения Ne, Me и ωe, их вносим в таблицу и по ее данным строим скоростнуюхарактеристику двигателя.

Таблица

ωe/ωN

0,2

0,4

0,6

0,8

ωe

1/с

144

216

288

360

кВт

27,882

68,420

112,478

150,920

174,611

Нм

387,249

475,137

520,730

524,028

485,031

Примечание — на скоростной характеристике двигателяотмечаем следующие значения угловой скорости коленчатого вала:

ωmin — минимальная угловая скорость коленчатого вала, прикоторой двигатель работает устойчиво;

ωm — угловая скорость коленчатого вала при максимальноммоменте;

ωN — угловая скорость коленчатого вала при максимальноймощности;

ωmax — максимальная угловая скорость коленчатого вала(значения ωNи ωmaxмогут совпадать)

Kм= Мmax/МN

Kω=ωN/ωM

ωmin=72

ωm=288

ωN=360

ωmax=360

Kм= 524,028/485,031=1,08

Kω=360/288=1,25

1.5 Определение параметров трансмиссии

1.5.1 Передаточное число главнойпередачи

Передаточное число главной передачи U0определяют из условия обеспечения движения автомобиля с максимальной скоростью примаксимальной угловой скорости коленчатого вала ютах, которую определяют поскоростной характеристике.

где:

Vmax — максимальная скорость движения автомобиля, м/с (по заданию);

Uкв — передаточное число высшей передачи коробки передач (высшая передача коробкипередач принимается прямой или повышающей, причем повышающая передача, какправило, в пятиступенчатых коробках передач и передаточное число можетнаходиться в пределах 0,75...0,9)

Uркв — передаточное число высшей передачи раздаточной коробки (высшая передача раздаточнойкоробки, как правило, является прямой, т.е. Uркв = 1,0);

ωemax — максимальная угловая скорость коленчатого вала,1/с;

r — радиус колеса, м.

1.5.2 Передаточные числа коробки передач

1.5.2.1 Передаточное число первой(низшей) передачи коробки передач

Передаточноечисло первой передачи определяем из условия возможности преодоления автомобилеммаксимального сопротивления дороги

где:

ψmax — максимальный коэффициент сопротивления дороги (по заданию);

Меmах — максимальныйэффективный момент двигателя, Нм (по скоростной характеристике двигателя).

Определенноепо формуле передаточное число первой передачи коробки передач проверяем повозможности реализации его по условиям сцепления колес с дорогой по следующейформуле

гдеφ — коэффициент сцепления шин с дорогой (φ = 0,85);

Gвк — вес, приходящийся на ведущие колеса автомобиля, Н;

ЕслиUк1>Uк1(φ), то передаточное число первой передачипринимаем по второму условию, но при этом в состав трансмиссии необходимовключать раздаточную коробку.

Методикаопределения передаточных чисел раздаточной коробки приведена ниже.

1.5.2.2 Передаточные числа промежуточныхпередач

Передаточныечисла коробки передач определяем исходя из диапазона коробки передач (D=UK1/Uкв — отношение передаточных чисел крайних передач) и числа ступеней.

Вобщем случае передаточные числа коробок передач промежуточных передач определяемпо формуле

где:

n — количество передач в коробкепередач;

m — номер передачи.

1.5.3 Передаточные числа трансмиссии

Передаточныечисла трансмиссии для автомобилей без раздаточных коробок определяем поформуле

Umpn=UKn·U0;

гдеn — количество передач.

Изформулы видно, что количество передач трансмиссии равно количеству передачкоробки передач.

Ump1 =8,086·5,51=44,552

Ump2 =4,029·5,51=22,197

Ump3 =2,007·5,51=11,059

Ump4 =1·5,51=5,510

2. Расчет эксплуатационных свойствавтомобиля

2.1 Динамический паспорт автомобиля

Динамическийпаспорт автомобиля представляет собой совокупность динамической характеристикии номограммы нагрузок. Динамический паспорт автомобиля позволяет решатьуравнение движения с учетом конструктивных параметров автомобиля (Мси др.), основных характеристик дороги (коэффициентов ψ и φ) инагрузки на автомобиль.

2.2 Динамическая характеристика

Динамическуюхарактеристику строят для автомобиля с полной нагрузкой. С изменением весаавтомобиля динамический фактор меняется и его можно определить по формуле

где:

Рт — тяговая сила,Н;

Рв — силасопротивления воздуха, Н;

Ga — полный весавтомобиля, Н.

где:

Ме — эффективныймомент двигателя (определяется в скоростной характеристике), Н·м;

Uтр — передаточное число трансмиссии;

Кв — коэффициентсопротивления воздуха, нс2/м4;

F — лобовая площадь автомобиля, м2;

ηтр — к.п.д.трансмиссии;

r — радиус колеса, м;

V — скорость движения автомобиля,м/с.

Скоростьдвижения автомобиля определяем по следующей формуле

гдеωе — угловая скорость коленчатого вала двигателя, 1/с (определяетсяв скоростной характеристике двигателя).

Параметры,определенные по формулам, а также значения ωе и Мевносим в таблицу и по ее данным строим динамическую характеристику.

Таблица

ωе

1/с

144

216

288

360

Ме

Н·м

387,249

475,137

520,730

524,028

485,031

Ump1 =8,086·5,51=44,552

м/с

0,816

1,632

2,449

3,265

4,081

РТ

29035,491

35625,209

39043,716

39291,012

36367,097

Рв

0,999

3,997

8,994

15,990

24,984

0,251

0,308

0,338

0,340

0,314

Ump2 =4,029·5,51=22,197

м/с

1,638

3,277

4,915

6,553

8,191

РТ

14466,119

17749,262

19452,437

19575,646

18118,887

Рв

4,026

16,104

36,234

64,416

100,649

0,125

0,153

0,168

0,169

0,156

Ump3 =2,007·5,51=11,059

м/с

3,288

6,577

9,865

13,153

16,441

РТ

7207,339

8843,072

9691,632

9753,017

9027,228

Рв

16,219

64,876

145,971

259,504

405,476

0,062

0,076

0,083

0,082

0,075

Ump4 =1·5,51=5,510

м/с

6,600

13,200

19,800

26,400

33,000

РТ

3590,854

4405,813

4828,584

4859,167

4497,563

Рв

65,340

261,360

588,060

1045,440

1633,500

0,031

0,036

0,037

0,033

0,025

2.3 Номограмма нагрузок

Чтобы не пересчитывать при каждом изменении веса(нагрузки) величину динамического фактора D, динамическую характеристикудополняют номограммой нагрузок, которую строят следующим образом. Ось абсцисс динамическойхарактеристики продолжают влево и на ней откладывают отрезок произвольнойдлины. На этом отрезке наносят шкалу нагрузки Н в процентах. Через нулевуюточку шкалы нагрузок проводят прямую, параллельную оси Da, и на нейнаносят шкалу динамического фактора для порожнего автомобиля D0.Масштаб для шкалы D0определяем по формуле

a0=aa-Ga/G0;

где:

aа — масштаб шкалыдинамического фактора для автомобиля с полной нагрузкой;

G0=m0·g- вес снаряженного автомобиля, Н (m0 — масса снаряженного автомобиля, кг

Равнозначные деления шкал D0и Da(например 0,05; 0,1 и т.д.) соединяют прямыми линиями.

Наклонные линии на номограмме нагрузок обычно проводятчерез «круглые» значения динамического фактора.

2.4 Ускорениепри разгоне

Ускорение во времяразгона автомобиля определяют для случая движения на всех передачах трансмиссии последующей формуле

где:

<img src="/cache/referats/23644/image060.gif" v:shapes="_x0000_i1054">коэффициент сопротивлениядороги при максимальной скорости

<img src="/cache/referats/23644/image062.gif" v:shapes="_x0000_i1055"> — ускорение свободногопадения, м/с2;

δвр — коэффициентучета вращающихся масс.

δвр=1,03 +0,04· <img src="/cache/referats/23644/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1056">

δвр=1,03 +0,04·8,0862=3,645

Таблица

Ump1 =44,552 δвр=3,645

м/с

0,816

1,632

2,449

3,265

4,081

0,251

0,308

0,338

0,340

0,314

м/с2

0,631

0,785

0,864

0,870

0,801

Ump2 =22,197 δвр=1,679

м/с

1,638

3,277

4,915

6,553

8,191

0,125

0,153

0,168

0,169

0,156

м/с2

0,632

0,798

0,883

0,888

0,812

Ump3 =11,059 δвр=1,191

м/с

3,288

6,577

9,865

13,153

16,441

0,062

0,076

0,083

0,082

0,075

м/с2

0,373

0,486

0,541

0,537

0,475

Ump4 =5,51 δвр=1,07

м/с

6,600

13,200

19,800

26,400

33,000

0,031

0,036

0,037

0,033

0,025

м/с2

0,124

0,173

0,181

0,147

0,071

2.5 Топливнаяэкономичность автомобиля

Показателем топливной экономичности автомобиля служит контрольный расходтоплива, т.е. путевой расход.

1.6.5.1 Путевойрасход топлива

Путевой расход топлива определяется последующей формуле

где:

<img src="/cache/referats/23644/image070.gif" v:shapes="_x0000_i1059"> — минимальный удельный эффективный расходтоплива, г/кВт-ч

<img src="/cache/referats/23644/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1062"> — мощность, затрачиваемая насопротивление воздуха, кВт;

V– скорость движенияавтомобиля, м/с;

<img src="/cache/referats/23644/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1063"> — плотность топлива, <img src="/cache/referats/23644/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1064">;

<img src="/cache/referats/23644/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1065"> — к.п.д. трансмиссии.

Плотность топлива врасчетах можно принять следующую:

-

для дизельного топлива ρт =0,860 кг/дм3;

Коэффициенты,зависящие от степени использования мощности и от угловой скорости коленчатоговала можно определить по следующим эмпирическим зависимостям:

-для карбюраторных двигателей

<img src="/cache/referats/23644/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1066">;

Где:

U– называется степенью использованиямощности и определяется по следующей зависимости

где

<img src="/cache/referats/23644/image088.gif" v:shapes="_x0000_i1068"> — тяговая мощность автомобиля,кВт.

мощности<img src="/cache/referats/23644/image074.gif" v:shapes="_x0000_i1070"> и <img src="/cache/referats/23644/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1071"> определяют по формулам,

Пример расчёта

Для оформлениярасчетов и построения графика топливной экономичности автомобиля заполняем таблицу.

Таблица

0,2

0,4

0,6

0,8

кВт

27,882

68,420

112,478

150,920