Министерство  образования и науки Российской Федерации

Курганский  Государственный Университет

Кафедра «Автомобили» 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа

 

Тема: «Тяговый расчёт грузового

автомобиля (прототип  УАЗ-451)» 
 
 
 
 
 
 

                                   Выполнил:

                                                                                           студент КГУ гр. ТС-3613.

                                                                                           Скворчевская И.Ю.

                                                                                           Проверил: Тверсков Б.М. 
 
 
 
 

Курган 2006 г. 

Содержание

                                                                                                                                      Стр. 

 Исходные  данные______________________________________________________

 Выбираемые  параметры_________________________________________________

1 Тяговый расчёт  автомобиля с механической трансмиссией (УАЗ-451)____

1.1Определяем  N_max.____________________________________________________

1.2 Построение  внешней скоростной характеристики  двигателя N_e.____________

1.3Определение  передаточного числа главной  передачи U_г.п.._________________

1.4 Определение  передаточных чисел коробки передач._____________________

2 Анализ тяговых  качеств автомобиля._________________________________

2.1 Силовой баланс  автомобиля._________________________________________

2.2 Динамическая  характеристика автомобиля.____________________________

2.3 Мощностной  баланс автомобиля._____________________________________

2.4 Ускорение  автомобиля._____________________________________________

2.5 Время и  путь разгона автомобиля.____________________________________

 Литература___________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исходные  данные. 

Марка автомобиля: УАЗ-451М.

Двигатель: УАЗ-451М,карб.,4-такт.,4-цил.,верхнеклапанный.

1. Полная масса: 2700кг;
2. Собственная масса автомобиля: 1540 кг;
3. Максимальная скорость: 95км/ч;
4. Максимальная мощность двигателя: 75 кВт/100 л.с.
5. Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности: 4000 об/мин;
6. Передаточные числа коробки передач:  I -4,12; II-2,64; III -1,58; IV -1,0; З.Х.-5,224; главная передача-5,125.
7. Тип шины и радиус колеса: 165SR13; 0,33 м.
8. Лобовая площадь автомобиля: 3.06 м².

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Тяговый расчёт  автомобиля с механической трансмиссией 

      Выбираемые параметры 

1. Масса снаряжённого автомобиля-М₀;

      М₀=Мс+n∙M^׳+M_б,

где  Мс - собственная  масса автомобиля;

        n - Пассажировместимость;

        M ^׳- масса одного пассажира или водителя, равная 75 кг;

        M_б – масса багажа, равная 25..50 кг.

      М₀=1540+5*75+50=1740 кг. 

2. Вычисляем лобовую площадь автомобиля F:

F=0.78∙B₁∙H,

      где  B₁ – габаритная ширина, м;

              Н – габаритная высота, м;  

           F=0.78∙1.940∙2.02=3.06 м².

           Коэффициент сопротивления воздуха принимаем равным 0,5 Н∙с²/м⁴.   

3. Коэффициент полезного действия трансмиссии  выбираем  η_тр=0,9.

 

4. Распределение массы автомобиля по осям в гружёном и порожнем состоянии:

М_а1=1200 кг – полная масса автомобиля при нагрузке на переднюю ось.

М_а2=1500кг - полная масса автомобиля при нагрузке на заднюю ось.

М_о1=860 кг - собственная масса автомобиля при нагрузке на переднюю ось.

М_о2=680 кг - собственная масса автомобиля при нагрузке на заднюю ось. 

5. Теоретический радиус качения колеса – r_k=0,3 м.

 

6. Максимальная  частота вращения коленчатого вала:

n_max=3600 об/мин. 

7. Соотношение между максимальной частотой вращения коленчатого вала двигателя (n_max) и частотой при максимальной мощности двигателя (n_N), т.е.

      n_max/ n_N=0.9 . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тяговый расчёт автомобиля с  механической трансмиссией(УАЗ-451) 

      1.1 Определяем N_max, кВт: 

 

где G_a=М_а∙9,81,Н-сила тяжести полностью гружёного автомобиля,

      ψ_vmax – коэффициент сопротивления дороги при V_max.

      a=b=c=1-для карбюраторных двигателей, 

N_Vmax=(26487∙0,05∙95/3600+0,5∙3,06∙95³/46800)∙1/0,9=62,98 кВт. 

          . 

N_max=62,98/0,9+0,9²-0,9³=64,2 кВт.

   

       1.2 Построение внешней скоростной характеристики двигателя N_e, кВт: 

     ,кВт; 

          , Н∙м;

где  N_e – эффективная мощность, кВт;

       N_max – максимальная мощность, кВт;

       a,b,c – коэффициенты для карбюраторного двигателя;

       n_е – текущие обороты коленчатого вала двигателя, об/мин;

       n_N – обороты максимальной мощности, об/мин;

       Т_e – эффективный момент, Н∙м.

       Интервалы отношений  n_e/n_N берём равными: 0,2; 0.4; 0.6; 0.8; 1.0; c тем, чтобы получить 5 расчётных точек.

       N_min =64,2∙(0.2+0.2²-0.2³)=14,89 кВт.

       Т_min =(9550∙14,89)/800=177,75 Н∙м.

       N₁ =64,2∙(0.4+0.4²-0.4³)=31,84 кВт.

       Т₁ =(9550∙31,84)/1600=190 Н∙м.

       N₂ =64,2∙(0.6+0.6²-0.6³)=47,76 кВт.

       Т₂ =(9550∙47,76)/2400=190,045 Н∙м.

       N₃ =64,2∙(0.8+0.8²-0.8³)=59,58 кВт.

       Т₃ =(9550∙59,58)/3200=177,81 Н∙м.

       N_max =64,2∙(1+1²-1³)=64,2 кВт.

       Т_max =(9550∙64,2)/4000=153,28 Н∙м. 
 
 

       Полученные данные заносят в  таблицу:

Таблица№1-Внешняя  скоростная характеристика двигателя.

 

После расчётов построим график внешней скоростной характеристики двигателя.

 
 

Рисунок 1-Внешняя  скоростная характеристика двигателя. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.   Определение передаточного числа передачи U_г.п.:

 

    

   
 

      где  U_к.в – передаточное число высшей передачи коробки передач; U_к.в =1.

                   U_υ – передаточное число дополнительной (раздаточной) коробки на высшей передаче, 

        U_г.п.=0,377∙4000∙0,33/95∙1∙1=5,24. 
 
 

4.   Определение передаточных чисел коробки передач:

 

         

        U_k1=26487∙0,33∙0,3/153,28∙5,24∙1∙0,9=3,63 

где Т_max – максимальное значение момента по внешней скоростной характеристике двигателя.

Так как передаточное число первой передачи мало, то мы выбираем значение, равное 3.

Полученное значение проверяют по условию буксования: Р_T max<Р_сц. 

Выбираем для  автомобилей с колёсной формулой 4х2 Gсц=R₂.

φ – коэффициент  сцепления колёс с дорогой  принимают φ=0,7. 

R₂ – реакция на ведущих колёсах определяется с учётом перераспределения силы тяжести автомобиля:

        R₂ =G_a2∙m₂;

m₂ – коэффициент перераспределения нагрузки задних колёс:

        m₂=1,1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Определение промежуточных  передач определяется по формуле: 

    

где n – число передач в коробке, не считая заднего хода;

      x – номер определяемой передачи. 

Результаты расчётов сводятся в таблицу: 

Таблица 2.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 Анализ тяговых  качеств автомобиля 

2.1 Силовой баланс  автомобиля.

 По методу  академика А.Е.Чудакова силовой баланс строят, зная тяговую характеристику автомобиля и силы сопротивления дороги и воздуха.

 Уравнение  силового баланса имеет вид: 

  Р_Т=Р_д+Р_в+Р_u (Н),

где Р_Т – сила тяги на ведущих колёсах, Н;

       Р_д – сила сопротивления дороги, Н;

       Р_в – сила сопротивления воздуха, Н;

       Р_u – сила инерции автомобиля, Н.

      Тяговую силу на ведущих колёсах  автомобилях определяют по выражению:

 

       .    (Н), 

     где   Т_е – эффективный момент, Н∙м;

            U_k – передаточное число коробки передач;

            U_г.п. – Передаточное число главной передачи;

            U_д – передаточное число раздаточной коробки передач (U_д =1);

             r_k – статический радиус колеса, м;

             η_тр – КПД трансмиссии.

Величину силы тяги определяем на всех передачах.

Силу сопротивления  дороги определяют по выражению: 

        Р_д=G_a∙ψ (Н), 

где  G_a – вес автомобиля, кг;

        Ψ – коэффициент суммарного сопротивления дороги. 

Сила сопротивления  воздуха рассчитывается по формуле: 

       (Н), 

где  К –  коэффициент сопротивления воздуха, Н∙с²/м⁴;

       F – лобовая площадь автомобиля, м²;

      V_a – скорость автомобиля, км/ч. 

Скорость автомобиля на каждой передаче определяется по формуле:

       (км/ч), 

где n_e – текущие обороты коленчатого вала двигателя, об/мин;

       r_k –статический радиус колеса, м;

       U_г.п. – передаточное отношение главной передачи;

     

 U_k – передаточное отношение коробки передач;

       U_д – передаточное число раздаточной коробки (U_д =1). 
 

Рассчитанные  величины сводятся в таблицу 2 и таблицу 3;

Пользуясь рассчитанными  данными, строят силовой баланс автомобиля. 

Таблица 2

 

Таблица 3

 

 

Рисунок 2 – Тяговый  баланс автомобиля. 
 
 
 

2.   Динамическая характеристика автомобиля

 

           Зависимость динамического фактора  при полной нагрузке от  

          скорости движения автомобиля  на различных передачах называется

          динамической характеристикой автомобиля.

           Динамический фактор  D  является оценочным параметром

          тяговых  качеств  всех автомобилей.

            Сравнение различных по конструкции  автомобилей, с точки 

           зрения их динамичности, производится  по значению  D_max на низшей

           передаче.

            Динамический фактор определяют при полной нагрузке

           автомобиля по формуле: 

        

С помощью  полученных данных рассчитываем динамический фактор автомобиля.

Результаты  расчётов занесём в таблицу:

Таблица 4.

 

 Методика  построения динамического паспорта  подробно изложена в учебнике /4/.

Рисунок 3 – Динамическая характеристика автомобиля. 
 
 

3.   Мощностной баланс  автомобиля:

 

          По аналогии с уравнением силового  баланса уравнение мощностного  баланса можно

        написать в следующем виде: 

                                        N_T =  N_d  +  N_b + N_u   (кВт). 

                Решить это уравнение можно графически, для чего строят график мощностного баланса. На этот график наносят зависимости на всех передачах, мощности двигателя ( N_e) на высшей передаче,  мощности заданного дорожного сопротивления (N_d) и суммарной

мощности дорожного  и воздушного сопротивления (N_d + N_b ) от  скорости движения автомобиля.

          Тяговая мощность определяется  по уравнению: 

                                        N_T  = N_е ^. η _TP (кВт). 

           И строится на каждой передаче  в зависимости от скорости  движения, соответствующей частоте  вращения, для которой определялась  мощность по скоростной характеристик.

           Эффективная мощность двигателя  (N _е) строится в зависимости от скорости движения только на высшей передаче. 

           Мощности дорожного сопротивления  и сопротивления воздуха рассчитывают  в зависимости от скорости  автомобиля по уравнениям: 

 

N_T=N_υ+N_b+N_u   (кВт).

     Тяговая  мощность автомобиля определяется  по формуле:

N_T= N_е∙η_тр.∙(кВт).

     Определим  мощности дорожного сопротивления  и сопротивления воздуха в  зависимости от скорости автомобиля:

                кВт,                                      кВт.

Полученные значения заносят в таблицы 5 и 6 по ним строят график  мощностного баланса.

Таблица 5.

 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 6.

 

 

Рисунок 4 – Мощностной баланс автомобиля. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.   Ускорение автомобиля.

Расчёт ускорения  автомобиля производится по формуле: 

              

где j – ускорение автомобиля, м/с²;

      ψ – коэффициент сопротивления дороги, соответствующий расчётной скорости движения автомобиля;

      g – ускорение свободного падения, м/ с²;

      δ – коэффициент учёта вращающихся  масс, определяемый по уравнению:

               δ=1,03+B∙U_k².

Для грузовых автомобилей выбираем В=0,05.

     Полученные  величины ускорения для всех  передач автомобиля сводят в  таблицу 7. пользуясь ими, строят график ускорения  автомобиля. 

Таблица 7.