Материал: Выбор прототипа автомобиля общего назначения на основании заданных технических характеристик

Выбор прототипа автомобиля общего назначения на основании заданных технических характеристик

Петрозаводский государственный университет

Лесоинженерный факультет

Кафедра тяговых машин

Пояснительная записка к курсовому проекту

Выбор прототипа автомобиля общего назначения на основании заданных технических характеристик

Выполнил студент гр. 623У

Молошкина В.С.

Преподаватель Куликов М.И.

Петрозаводск 2013 год

СОДЕРЖАНИЕ

1. Выбор прототипа автомобиля

. Выбор и расчет двигателя

2.1 Определение мощности двигателя

.2 Выбор прототипа двигателя

.3 Обоснование выбора дизельного двигателя

3. Внешняя скоростная характеристика двигателя

4. Трансмиссия

.1 Определение передаточных чисел трансмиссии

.1 Тяговая характеристика

.2 Построение динамического паспорта автомобиля

. Выбор и обоснование основных узлов трансмиссии

. Кинематическая схема трансмиссии

8. Определение нагрузок на оси и колеса машины

. Анализ устойчивости автомобиля

9.1 Анализ продольной устойчивости машины

9.2 Анализ поперечной устойчивости машины

10. Конструирование и расчет раздаточной коробки

Список использованных источников

1. ВЫБОР ПРОТОТИПА АВТОМОБИЛЯ

Выбор прототипа автомобиля осуществляется на основании соответствия технических характеристик автомобиля выданному заданию.

По данным задания выбираем прототип автомобиля:

тип машины - автомобиль общего назначения;

подвижной состав - 2-осный прицеп;

тип дороги - бетонная;

руководящий подъем ;

нагрузка на рейс - Q1 =49000 Н; Н;

минимальная скорость с грузом - V1 = 10 км/ч = 2,78 м/с;

рабочая скорость с грузом - V2 = 60 км/ч = 16,7 м/с;

максимальная без груза - V3 = 85 км/ч = 23,6 м/с;

колесная формула - 6х6;

Прототипом является Урал-4320 с прицепом МАЗ 5243.

Технические данные автомобиля Урал- 4320:

колесная формула- 6х6;

грузоподъемность Q1 = 49000 Н;

вес автомобиля Ga = 78596 Н;

габариты: длина - 7366 мм;

ширина - 2500 мм; высота - 2680 мм;

максимальная скорость 85 км/ч.=23,6 м/с

Технические данные прицепа-роспуска МАЗ 5243:

Масса снаряженного прицепа = 2800 кг = 27440 Н;

Грузоподъемность = 27440;

Габаритные размеры:

длина - 6800 мм; ширина - 2500 мм;

высота - 1860мм;

Для расчетов определяем Q2 = 39200 Н и Gпр = 27440Н.

2. ВЫБОР И РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

2.1 Определение мощности двигателя

Мощность двигателя определяем по следующей формуле:

, (2.1)

где  - касательная сила тяги на ведущих органах тягача, необходимая для преодоления сил сопротивления движению машины, Н;

 - скорость движения машины, м/с;

_тр - КПД трансмиссии;

_тр = 0,8349

Касательную силу определяем из уравнения тягового баланса:

, (2.2)

где  - сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению, Н;

 - сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления подъему, Н;

 - сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздушной среды, Н;

 - сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления инерции, Н;

 - крюковая сила тяги, Н.

Так как у нас установившееся движение, то =0.

Тогда уравнение тягового баланса примет вид:

. (2.3)

При вывозке древесины слагаемые уравнения определяем следующим образом:

, (2.4)

, (2.5)

, (2.6)

, (2.7)

где  - коэффициент сопротивления качению тягача;

- коэффициент сопротивления качению прицепа.

Принимаем  равным .

 -вес тягача, Н;

 - вес пакета, размещенного на тягаче, Н;

 - вес груза, размещенного на прицепе, Н;

 - вес прицепа, Н;

 - коэффициент обтекаемости, с²/ м⁴;

F - площадь проекции лобовой поверхности машины на плоскость, перпендикулярную дороге, м².

Принимаем  = 0,8802 с² /м⁴; площадь проекции определяем по формуле:

 = , (2.8)

где В- ширина колеи автомобиля, м;

Н- максимальная высота автомобиля, м.

F = 2,68 = 5,36 м².

При транспортировке в полностью погруженном положении уравнение тягового баланса имеет вид:

= (+cos +(+sin+Vа²+(+

cos+sin), (2.9) или

= (+++cos + sin)+Vа²

Определяем мощность двигателя в трех режимах движения:

. f=max=0,015.

max=5

Vа=2,78 м/с.

 = (78596+49000+666400,9962 +0,0872) = 19840 Н

 кВт.

. f=fсред=0,0125. f'_cp= f_cp*(1+ V₂/1500)=0,0125*(1+16,7/1500)=0,0126

,2*max=1˚.

Vа=Vраб=16,7 м/с.

 = (78596+49000+666400,9998 +0,0174)+0,880216,7² =

Н

 кВт.

3. f=min=0,010

min=0

Vа=max=23,6 м/с.

Q=0.

Т.к. Vа>16 м/с, то действительное значение f определяем по эмпирической зависимости:

1+Vа² /1500), (2.10)

где f- коэффициент сопротивления при скорости < 16 м/с;

Va- скорость автомобиля при данном режиме.

1+Vа²/1500),

1+23,6²/1500) = 0,014,

 = (78596+274401 +0)+0,880223,6² = 3688Н

 кВт.

Окончательный выбор мощности двигателя определяем по наибольшей полученной величине мощности, т.е.мощности во втором режиме: N_e^max = 142,9 кВт.

2.2 Выбор прототипа двигателя

Для полученной максимальной мощности N_e^max=142,9 кВт производим выбор прототипа двигателя, учитывая, чтобы мощность прототипа двигателя не превышала расчетную мощность на 25 процентов и была бы не меньше чем на 5 процентов. Так же необходимо учесть, чтобы масса двигателя не превышала 0,15 массы машины.

В качестве прототипа выбираем двигатель ЯМЗ-238-АМ2

Обоснование выбора дизельного двигателя

Тенденция развития грузовых и легковых автомобилей выражается в непрерывном возрастании максимальных и средних скоростей движения, повышении приемистости, увеличении грузоподъемности и снижении собственной массы автомобиля.

Номинальную мощность определяют из условия обеспечения требуемых скоростей движения при заданной полной массе автомобиля, а число и расположение цилиндров выбирают с учетом получения оптимальных показателей по массе двигателей, их габаритных размеров и компоновки моторного отделения.

Широкое применение дизельных двигателей обусловлено следующим:

1. Высокой топливной экономичностью, присущей рабочему циклу, и стабильным протеканием экономических характеристик в рабочем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов, обеспечивающими снижение эксплуатационных расходов топлива на 25-40% по сравнению с карбюраторными двигателями; меньшей стоимостью топлива, связанной со снижением примерно в 2 раза затрат на его производство по сравнению с высокооктановым бензином;

. Сближением энергетических, габаритных и массовых показателей дизельных и карбюраторных двигателей вследствие форсирования дизельных двигателей по частоте вращения и среднему эффективному давлению, усовершенствования процесса газообмена, более эффективного использования воздуха при смесеобразовании и сгорании, а также уменьшения внутренних потерь в короткоходных конструкциях;

. Сближением стоимости производства дизельных и карбюраторных двигателей;

. Высоким моторесурсом дизельных двигателей, достигающих 800 тыс. км пробега автомобиля;

. Меньшей токсичностью отработавших газов.

Основные данные двигателя ЯМЗ-238-АМ2 (приложение 1 [1]):

номинальная мощность Ne = 165 кВт;

частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности n_e = 2100 об/мин;

степень сжатия =16,5;

число цилиндров i=8;

диаметр цилиндра d=130 мм;

ход поршня s=140 мм;

максимальный крутящий момент M_e^max=825 Н;

частота вращения при максимальном крутящем моменте n_M=1350 об / мин;

масса двигателя Gдв= 1075 кг;

минимальный удельный расход топлива g_{e min}=215 г / (кВт).

3. ВНЕШНЯЯ СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ

Определив основные индикаторные и эффективные показатели двигателя и его размеры, строим скоростную характеристику двигателя с целью ее использования для расчета тяговой и динамической характеристик автомобиля.

Внешней скоростной характеристикой называют зависимость эффективной мощности (), эффективного крутящего момента (), часового () и удельного эффективного () расходов топлива от частоты вращения (n) при положении рейки топливного насоса, соответствующей максимальной подаче топлива в дизельном двигателе.

Для построения внешней скоростной характеристики используем следующие эмпирические зависимости:

=N*(), (3.1)

=, (3.2)

где N- максимальная мощность;

- удельный расход при максимальной мощности;

- номинальная частота вращения;

n - задаваемая переменная частота вращения;

а, в, с, а, в, с- эмпирические коэффициенты.

Для дизельного двигателя:

а=0,87, в=1,13, с=1, а=1,55, в=1,55, с=1

=142,9),

=

Кривую крутящего момента строим по следующей зависимости:

=159,, (3.3)

где N- мощность при соответствующей частоте п.

Кривую часового расхода строим по следующей формуле:

 (3.4)

Т.к. номинальная частота вращения =2100 об/мин, то интервал между значениями n принимаем равным 3 об/с.

Произведем расчет мощности, удельного расхода, крутящего момента и часового расхода в табличной форме (таблица 1).

Таблица 3

Элементы скоростной характеристики