Министерство  образования  и науки Российской Федерации 

Федеральное агентство по образованию 

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Кафедра автомобильного транспорта 
 

                                          Допускаю к защите

                                                                    Руководитель _________________

                             Бойко А.В.

Тяговый расчет автомобиля.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

«Автомобили» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил студент  группы     АТ-04-1      ________               Саблин Д.Е.

                                                                        подпись           

Нормоконтролер                       ________   ________   ____________________

                                                                        подпись               И.О. Фамилия 

                                                                              Курсовой проект защищен

                                                                              с оценкой _______________ 
 
 
 

Иркутск 2007  г.     

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исходные данные:

1. Прототип автомобиля – ЗИЛ – 130 - 76
2. Грузоподъёмность и пассажировместимость – 6000 кг.+3 чел.
3. Максимальный коэффициент сопротивления дороги – 0,35
4. Обороты кол. вала при максимальной мощности – 3200 мин^-1
5. Максимальная скорость – 90 км/ч
6. Удельный расход топлива g_N – 327 г/кВт ч

 

         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задача  тягового расчета  автомобиля, определение основных параметров двигателя, трансмиссии и компоновки автомобиля в целом. 

Тяговый расчет автомобиля:

1. Определение полной массы автомобиля.
2. Подбор размера шин и расчета радиуса качения.
3. Подбор внешней скоростной характеристики двигателя.
4. Выбор передаточных чисел трансмиссии.
5. Построения тяговой характеристики автомобиля.
6. Определение основных показателей динамики автомобиля с механической трансмиссии.
7. Построение графика мощностного баланса.
8. Построение топливной экономичности автомобиля.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1  Определение полной массы автомобиля. 

Полную массу  автомобиля определяют как сумму  масс снаряженного автомобиля m_б и груза m_г по номинальной грузоподъемности и числу мест пассажиров включая водителя: 
 

Снаряженная масса автомобиля:

                 ,                                                                                    (1)

где:

  m_г – масса груза;  

, кг   

Полная  масса автомобиля:

        m_a = m_б+m_г+ 80·z ,                                                            (2)

где:  

  z – число мест для сидения;

  m_б – снаряженная масса; 

m_а = 5000+6000+80·3 = 11240, кг 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 Подбор размера шин и расчет радиуса качения. 

Для подбора шин и определения по их размерам радиусов качения колеса необходимо знать распределение нагрузки по мостам.

Развесовка  для заднеприводного грузового автомобиля: на заднюю ось 74%, на переднюю 26% от полной массы автомобиля. 

Модуль  сил тяжести автомобиля:

G_а = m_а·g,                                                        (3)

 где:

     g – ускорение свободного падения;

G_а = 11240·9.81 = 110152, Н 

Нагрузки  от полной массы на переднюю  и заднюю ось автомобиля:

                                                     (4)   

где:

  hб - при классической компоновке принимаем на задний мост равным 74%;

 Н

    G₁ = G_a – G₂                                                                                         (5)

G₁ = 110152-81512 = 28640, H 

База  автомобиля: Основываясь на данных краткого справочника НИИАТ, принимаем:  L=3800 мм.

L = a + b                                                           (6)

где:

  a - расстояние от передней оси до центра масс;

  b - расстояние от задней оси до центра масс; 

                                                                                         (7)

 мм

b = L – a                                                        (8)

b = 3800 – 2812 = 988, мм 

Радиус качения  колеса r_к выбирается в зависимости от нагрузки на одно колесо. Наибольшая нагрузка на колесо определяется положением центра масс автомобиля. 

Нагрузка на каждое колесо передней и задней оси автомобиля: 

_,                                                         (9)

,                                                             

где:

n_k1- число колес на передней оси;

n_k2- число колёс на задней оси; 

 Н

 Н

Таблица 1 –  Шины автомобилей:

 

.

Из таблицы 1, по нагрузки на заднюю ось выбираем обозначение шины: 260-508Р (9,00Р-20) с максимальной нагрузкой которую выдержит резина 20500 Н.

b = 260,

d = 508,

где:

b - ширина профиля;

d - диаметр обода шины;  

Свободный радиус колеса:

                                                     (10)

 м 

Радиус  качения (определяется с учетом деформации зависящей от нагрузки): 

r_к =0,5 · d + (1-k) · b                                             (11)

r_к = 0,5 · 508 + (1-0,12) · 260 = 482,8, мм = 0,4828,  м

где:

k - коэффициент радиальной деформации. Для стандартных и широкопрофильных шин принимаем k = 0,12. 

Рисунок 1 –  Эскиз автомобиля. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3  Расчет внешней скоростной характеристики двигателя. 

Расчет  начинается с определения  мощности N_еv необходимый для обеспечения движения с заданной максимальной скоростью V_max: 

;                                      (12)

где:

V_max - максимальная скорость (м/с), V_max=90 км/ч=25 м/с;

K_B - коэффициент обтекаемости, принимаем: К_в= 0,3 Н с² м⁴;

k_Р - коэффициент коррекции, принимаем k_Р = 0,75;

h_т – КПД трансмиссии, принимаем h_т = 0,9; 

Коэффициент дорожного сопротивления для легковых автомобилей: 

Y_v = (0,01 – 0,02) + 6·10^-6· V²_max                                                             (13)

Y_v = 0,015 + 6·10^-6·25² = 0,02 

Лобовая площадь для грузового автомобиля: 

F_A = B·H_г,                                                                                    (14)

где:

В - колея, В = 1,8 м;

H_г - габаритная высота, Н_г = 2,4 м;

F_A =1,8·2,4 = 4,32 м²

Подставляя в  формулу (12) полученные значения по формулам (13)и(14), получаем:

 кВт. 

3.1   Частота вращения коленчатого вала двигателя.

Частота вращения коленчатого вала двигателя на максимальной скорости движения:

n_v = V_max·h_{n ,}                                                        (15)

где:

       h_n - коэффициент оборотистости двигателя, для грузового автомобиля, принимаем h_n = 37;

n_v = 90·37 = 3330 мин^-1  

3.2 Максимальная мощность двигателя.

Максимальная  мощность двигателя:

 ,                                     (16)

где:

n_v/n_N – отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальной скорости движения автомобиля частоте вращения при максимальной мощности двигателя;

a,b,c – коэффициент постоянные для каждого двигателя, (для бензиновых двигателей a = b = с = 1);

 

 кВт 

3.3 Построение внешней характеристики двигателя.

Внешняя характеристика двигателя рассчитывается по формуле Лейдермана:

,                                (17)

где:

      n_T – текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя.

n_max = n_N * 1,2

n_max = 3200*1,2= 3840 мин^-1

n_min = n_N * 0,13

n_min = 3200 * 0,13=416 мин^-1

по формуле (17) при 400 об/мин N_e составляет:

, кВт

далее решаем аналогично, меняя n_т, заносим значения в табл. 2.

 

3.4 Вращающийся момент двигателя.

Определим вращающийся момент двигателя:

                                                    (18)

по формуле (18) при 400 об/мин M_B составляет:

 кН·м

Текущие  значения частоты вращения коленчатого  вала двигателя выбирают произвольно  через определенный интервал, как  заданно в Таблице 2, эти значения подставляют в формулы 17 и 18.

Таблица 2 –  Внешняя скоростная характеристика двигателя.

По значениям  таблицы 2 строим график внешнескорстной характеристики двигателя рисунок 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 Выбор передаточных чисел.

4.1 Определение передаточного числа главной передачи. 

Передаточное  число главной  передачи из условий  обеспечение V_max на высшей передаче: 
 

                                               (19) 

где:

U_дк – передаточное число высшей передачи дополнительной коробки, принимаем U_дк = 1. (отсутствие).

U_кв – высшее расчетное передаточное число коробки передач, принимаем U_кв =1. 

 

4.2 Подбор передаточных чисел коробки передач. 

Передаточное  число первой передачи U_k1 находим из уравнения преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги Y_max: 
 

                                      (20)

где:

Условно считаем, что r_g = r_k.

Y_max – максимального сопротивления дороги, принимаем Y_max = 0,35, 

Полученное  значение U_К1 проверяем по условию отсутствия буксования.

Для заднеприводных автомобилей  должно выполняться  неравенство:

,                                (21) 

где:

g_x – коэффициент сцепления, на сухом шоссе принимаем g_x =0,7,

h_g – высота центра масс, принимаем h_g=1300 мм.  

;

9,79  £  19,06

4.3 Определение числа передач и передаточных чисел коробки передач.

Число ступеней зависит от типа, удельной мощности и предназначения автомобиля. Общее число ступеней от диагноза передаточных чисел трансмиссии.

 

Определение структуры ряда передач:

                                                      ₍₂₂₎

где:

    n – число передач.

Передаточные числа последующих передач:

U_k2 = U_k1 · g                                                       (23)

U_k3 = U_k1· g²

U_k4 = U_k1 · g³

U_k5 = U_k1 · g⁴

U_k2 = 9,79 · 0,56= 5,48

U_k3 = 9,79 · 0,56² =3,07

U_k4 = 9,79 · 0,56³= 1,72.

U_k5 = 9,79 · 0,56⁴= 0,963≈1

Передаточные числа трансмиссии:

U_Т1 = U_k1 · U_Г = 9,79 · 6,75 = 66,08

U_Т2 = U_k2 · U_Г = 5,48 · 6,75 = 36,99

U_Т3 = U_k3 · U_Г = 3,07 · 6,75 =20,72

U_Т4 = U_k4 · U_Г = 1,72 · 6,75 = 11,61

U_Т5 = U_k5 · U_Г = 1 · 6,75 = 6,75 
 
 
 
 
 
 
 

5 Построение тяговых характеристик автомобиля.

Тяговое усилие на первой передаче: 

                                                                 (24)

Тяговое усилие на первой передачи при n=400 мин^-1:

 Н

аналогично рассчитываем  P_Т1, P_Т2, P_Т3, P_Т4, P_Т5, изменяя значение M_В и U_К. Результаты приведены в таблице 3. 

Скорость  движения автомобиля на данной передаче при данной частоте вращения коленчатого вала двигателя:

                                                     (25)

Скорость движения автомобиля на первой передаче при частоте вращения коленчатого вала двигателя n_т=400 мин^-1:

 м/с

Скорость движения автомобиля на следующих передачах  рассчитывается таким же образом, но с учётом соответствующих, данной скорости, значений U_Тi и n_Т. Результаты приведены в таблице 3: