Теория трактора и автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Пермская государственная сельскохозяйственная академия им. акад. Д.Н. Прянишникова»

Кафедра «Тракторы и автомобили»

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Теория трактора и автомобиля»

Выполнил:

студент гр. Т - 45б.

Чернышев В.В.

Принял:

Силкин С.П.

Пермь 2007

1. Тяговый расчет трактора

1.1 Определение тягового диапазона

Трактор должен быть рассчитан на выполнение всех работ, соответствующих его тяговому классу, и некоторой части работ, относящихся к тяговой зоне соседнего с ним предыдущего класса. Для определения минимальной силы тяги Ркрmin высшей рабочей передаче (основного ряда передач) необходимо знать тяговый диапазон трактора дТ,который можно определить по формуле

где Р1крн - номинальная сила тяги трактора предыдущего тягового класса;

е - коэффициент расширения тяговой зоны, учитывающий степень перекрытия смежных тяговых зон.

Для тракторов тяговых классов до 30 кН можно принять е =1,25...1,30; для тракторов с Ркрн =40 кН и выше е = до 1,5.

Зная тяговый диапазон и номинальную силу тяги, определяют минимальную силу тяги Pкmin

1.2 Определение эксплуатационного веса трактора

Эксплуатационный вес колесных тракторов часто специально увеличивают, чтобы улучшить их тягово-сцепные качества. Максимальное значение GЭmах эксплуатационного веса должно быть выбрано таким образом, чтобы при работе трактора в соответствующих условиях с установленной на него по типажу номинальной силой тяги на крюке буксование движителей не превышало допустимых в этом случае пределов дДОП .

где цкдоп - значение коэффициента использования сцепного веса, которого можно достичь в данных почвенных условиях при допускаемом буксовании ведущих колес;

лк и f - коэффициенты нагрузки ведущих колес и сопротивления качению, соответствующие принятым условиям работы.

Для гусеничных тракторов, вес которых полностью используется в качестве сцепного лк=1. В процессе расчетов по формуле (3) для гусеничных тракторов можно принимать

цкдоп =0,60...0,65. Так как для преодоления внутренних сопротивлений в гусеничном движителе сцепления с почвой не требуется, то коэффициент f может быть принят равным

т.е. учитываются только внешние сопротивления качению.

2. Расчет буксования в зависимости от нагрузки на крюке трактора

Характер кривой буксования зависит от физико-механических свойств агрофона и конструктивных параметров трактора. Величина коэффициента буксования б для ориентировочных расчетов при курсовом проектировании может быть определена с помощью вспомогательных графиков

,

представленных на рис. 1(а, б).

У гусеничных и колесных тракторов со всеми ведущими колесами весь вес является сцепным. Зная сцепной вес и задаваясь силой тяги в пределах от 0,2Pкрн до 1,2Pкрн , определяют отношение, и по графику определяют величину буксования в процентах. Результаты расчетов сводятся в таблицу 1.

Таблица 1 Зависимость буксования от тягового усилия

Ркр, кН	5	10	15	20	30	35	40	45
Ркр/Gсц	0,071	0,143	0,214	0,285	0,428	0,45	0,57	0,642
д,%	0,2	0,7	1	1,3	2,0	2,2	5	7,5

Для точного определения изменения сцепного при этом требуется знание координат центра тяжести трактора, его продольной базы, координат точки прицепа. Для ориентировочных расчетов можно принять

3. Определение номинальной мощности двигателя трактора

При определении потребной мощности двигателя резерв учитывается введением коэффициента эксплуатационной нагрузки тракторного двигателя чэ =0,85.. .0,90.

где Ркрн и Vp1 - заданные номинальное тяговое усилие в кН и рабочая скорость движения трактора при номинальной силе тяги в км/ч;

чэ - коэффициент эксплуатационной нагрузки тракторного двигателя чэ=0,85...0,90;

зтяг - тяговый коэффициент полезного действия, который можно предоставить в следующем виде

где зтр - КПД, учитывающий механические потери в трансмиссии;

з д - КПД, учитывающий потери на буксование ведущих колес (гусениц);

з f - КПД, учитывающий потери на качение трактора;

з мг - КПД, учитывающий внутренние механические потери гусеничного движителя.

Механический КПД трансмиссии зтр может быть определен по формуле

где зц - КПД цилиндрической пары шестерен,

зкон - КПД конической пары шестерен;

nц и nкон - количество пар шестерен, работающих в трансмиссии на данной передаче, соответственно, цилиндрических и конических.

зц = 0,985,..0,990; зкон = 0,975...0,980.

зхол - КПД, учитывающий потери холостого хода трансмиссии. На основе имеющихся опытных данных можно принимать, что при достаточно прогретом масле в механизмах трансмиссии зхол = 0,95...0,97.

Коэффициент зд определяют из выражения

Для этого необходимо знать коэффициент д буксования ведущих колес в заданных условиях работы. Зависимость буксования от тягового усилия рассчитана выше. В формулу (8) д подставляется в долях единицы, т.к. зд = 1,0=100%.

Коэффициент зf, учитывающий потери на качение трактора, определяется из выражения

где Pf - сила сопротивления качения, кН;

Рк - касательная сила тяги, равная при установившемся движении трактора по горизонтальному участку

Рк=Рf+РКР ,кН.

При расчете сопротивления качению используют уравнение

Pf =f GЭmax,кH;

где f - коэффициент сопротивления качению (табл. 5);

GЭmax-эксплуатационный вес трактора, кН.

Коэффициент змг, учитывающий внутренние потери в гусеничном движителе, определяется из эмпирической формулы

з мг =0,95-0,018 VР,

где Vp - рабочая скорость трактора, м/с.

;

4. Расчет и построение регуляторной характеристики дизельного двигателя

Расчет и построение регуляторной характеристики двигателя в функции частоты вращения коленчатого вала выполняется в следующем порядке.

1. Рассчитывается регуляторная ветвь характеристики в диапазоне частот вращения от холостого хода до номинального режима.

Частота вращения холостого хода двигателя определяется по формуле

nхх = (l + д p)- nн, об/мин,

где д р - коэффициент неравномерности регулятора, для современных тракторных дизелей др =0,07...0,08;

nн - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя (по заданию), об/мин.

На регуляторной ветви характеристики принимают изменение мощности Ne и крутящего момента Мкр двигателя по закону прямой линии от

Nе= 0 до NениМкр= 0доМкрн|.

Крутящий момент определяется по формуле

или

где Ne - эффективная мощность, кВт;

щ - угловая скорость, рад/с;

n - частота вращения, об/мин.

По удельному расходу топлива geн при номинальной мощности двигателя определяют максимальный часовой расход топлива по формуле

GТтaх=GТн= ,кг/ч.

Для холостого хода принимают

GТх=(0,25...0,30)GТmах,кг/ч.

Промежуточные точки часового расхода топлива на регуляторной ветви принимают по закону прямой линии. По часовому расходу топлива и соответствующей мощности двигателя на регуляторной ветви определяют удельный расход топлива по формуле.

Кривая удельного расхода топлива по мере снижения мощности (нагрузки) двигателя поднимается вверх.

2. Рассчитывается безрегуляторная (перегрузочная) ветвь характеристики в диапазоне частот вращения от номинального режима n H до режима максимального крутящего момента по. При перегрузках крутящий момент двигателя продолжает несколько возрастать, главным образом за счет корректора, увеличивающего цикловую подачу топлива в цилиндры двигателя. При частоте вращения по крутящий момент двигателя достигает максимального значения Мкрmах. При дальнейшем снижении частоты вращения крутящий момент уменьшается из-за ухудшения условий протекания рабочего процесса.

На участках характеристики с частотами вращения ниже n 0 двигатель работает неустойчиво и при малейшей дополнительной перегрузке может заглохнуть.

На режиме максимального крутящего момента двигателя трактор развивает максимальные касательные силы тяги и тяговые усилия на крюке. В диапазоне частот вращения от nн до nо текущие значения эффективной мощности двигателя определяют по эмпирической формуле

где ni и nн - текущее и номинальное значения частот вращения коленчатого вала, об/мин;

С1 =0,5; С2=1,5 - для дизелей с непосредственным впрыском топлива,

С, =0,7; С2 =1,3 - для дизелей с вихрекамерным смесеобразованием.

Задаваясь значениями частот вращения коленчатого вала двигателя, определяют текущие значения Nei и крутящего момента Мкрi. Шаг изменения частот вращения от nн до nо принимают равным 50... 100 об/мин.

Расчеты с изменяющейся частотой вращения коленчатого вала двигателя производят до определения максимального крутящего момента и соответствующей ему частоты вращения.

Удельный расход топлива на безрегуляторной ветви при максимальном крутящем моменте двигателя принимают равным

, г/кВи.

Зная удельный расход топлива на безрегуляторной ветви, определяют соответствующий часовой расход топлива GТi по формуле

,кг/ч.

Результаты расчетов показателей работы двигателя заносят в сводную таблицу для построения регуляторной характеристики.

Таблица 2 Параметры регуляторной скоростной характеристики

N об/мин	Nе, кВт	Мкр,кНм	GT, кг/ч	gе,г/кВтч
nxx=2096,25	0	0	7,643	?
nн=1950	127,25507	0,623493	30,96007	242
n1 =1850	123,4945	0,637775	30,96007	250,7
n2 =1750	118,85967	0,6489	30,8322	259,4
n3 =1650	113,40463	0,656657	30,4038	268,1
n4 =1550	107,2634	0,661167	29,69051	276,8
n5 =1462,5=n0	101,40638	0,66246	28,8349	284,35

5. Расчет касательных сил тяги, передаточных чисел трансмиссии, теоретических (расчетных) скоростей движения трактора

Число основных рабочих передач Z для современных сельскохозяйственных тракторов равно 3...4. Обычно в основу построения ряда основных передач трактора закладывается принцип геометрической прогрессии. Такой ряд передач называется геометрическим и имеет вид

где Vн - номинальные или расчетные скорости, индексы при номинальных скоростях Vн обозначают порядковый номер передачи,

q - знаменатель геометрической прогрессии.

Номинальными или расчетными скоростями трактора Vн называются его теоретические скорости при номинальной частоте вращения коленчатого вала.

Так как между номинальными скоростями и соответствующими им передаточными числами трансмиссии имеется обратно пропорциональная зависимость, то уравнение геометрического ряда передач может быть записано как

где 1Тр и индексы при них указывают значения передаточных чисел и порядковые номера передач.

Аналогично можно записать геометрический ряд и для касательных сил тяги, имеющих прямо пропорциональную зависимость от передаточных чисел



где Рк и индексы при них указывают значения касательных сил тяги и порядковые номера передач.

Знаменатель геометрической прогрессии

где z - число передач основного ряда.

Здесь Ркрн - номинальная сила тяги на первой основной передаче (согласно заданию), кН;

Ркрmin - сила тяги, на крюке трактора на высшей рабочей передаче, кН.

Для гусеничного трактора передаточное число на первой передаче определяется по формуле

,

где rно - радиус начальной окружности ведущей звездочки, м; который можно принять: rно = 0,320 м для тракторов с Ркрн 20 кН; rно = 0,355 м для тракторов с Ркрн = 30 кН; rно = 0,385 м для тракторов с Ркрн = 40 кН;rн0 = 0,420 м для тракторов с Ркрн 50 кН.

Остальные передаточные числа основного ряда передач подсчитываются по формуле

Номинальная расчетная скорость движения определяется по формуле

или



где nн - номинальная частота вращения коленчатого вала, об/мин.

С целью проверки правильности предыдущих расчетов целесообразно сравнить величины расчетных скоростей, полученных по формуле (30) и рассчитанных из выражения

где Vр1 , - рабочая скорость движения на первой передаче при номинальной силе тяги на крюке;

зд - КПД буксования при номинальной силе тяги.

Ошибка расчетов

100 < [?] должна быть не более

[?] = 1%.

Остальные расчетные (номинальные) скорости движения на передачах основного ряда определяются по формуле

Для известного значения VТр1 определяют передаточное число трансмиссии и касательную силу тяги на транспортной передаче, используя формулу

(32)

Допустимая скорость движения при выполнении посадочных работ ограничивается, с одной стороны, агротехническими условиями возделывания данной культуры, диктующими величину шага посадки, а с другой - техническими возможностями, определяющими пропускную способность посадочной машины. На некоторых посадочных работах скорость движения должна быть меньше 0,28 м/с или 1 км/ч. В некоторых случаях применяют также диапазон скоростей 0,5... 1,0 м/с (1,8...3,6 км/ч). Принимаем скорость движения на технологической передаче Vрас.техн=1,8 км/ч.

Для принятой скорости движения на технологической передаче определяем передаточное число трансмиссии iТртехн и касательную силу тяги Рктехн по формулам

При расчете iТртехн и Рктехн за расчетную частоту вращения коленчатого вала nрас принимается

, об/мин,

где nхх и nн - частоты вращения коленчатого вала двигателя соответственно холостого хода и номинальная, об/мин;

Мкрн - номинальный крутящий момент двигателя, кН м (согласно регуляторной скоростной характеристике).

Так как на технологической передаче используется ходоуменьшитель, то КПД трансмиссии на технологической передаче



Результаты расчетов касательных сил тяги, передаточных чисел и теоретических скоростей движения заносят в сводную таблицу 3.

Таблица 3 Расчетные значения Рк, iтр, и Vт

Передача	Рк,кН	iтр	Vн, км/ч	Мрасч,кНм	nрасч, об/мин
1 основная	50,89813	38,39123	7,37233	0,623493	1950
2 основная	43,75603	32,79923	8,62925	0,623493	1950
3 основная	36,75603	28,02175	10,100465	0,623493	1950
4 основная	31,402215	23,9401531	11,82251	0,623493	1950
5 основная	26,828225	20,453074	13,83815	0,623493	1950
транспортная	23,6684	18,869	15	0,623493	1950
технологическая	27,920495	120,218	2,5	0,10911	2070,656

6. Расчет и построение теоретической тяговой характеристики трактора

На каждой передаче основного и транспортного рядов трактора расчеты выполняются для четырех расчетных режимов: номинальный режим работы двигателя nн и Мкрн, режим максимального крутящего момента Мкрmax и n0, режим крутящего момента

,

а также режим холостого хода трактора (Ркр=0,Рк=Рf).

На технологической передаче расчеты выполняют для расчетного режима работы двигателя и холостого хода трактора (Ркр=0, Рк =Рf).

Для построения теоретической тяговой характеристики трактора расчетные тяговые показатели для каждой передачи заносятся в таблицу 4 параметров тяговой характеристики.

Основные расчетные зависимости для определения Рк и Ркр приведены выше.

Для конкретных значений крюкового усилия Ркр буксование д определяется из графика д= f(Ркр), построенного по результатам таблицы 1, (стр. 7).

Теоретическая скорость определяется из выражения

Зная величину буксования д и теоретическую скорость движения, рабочие скорости подсчитываются по формуле

.

Мощность на крюке для каждой передачи и каждой расчетной точки определяют по формуле.буксование трактор двигатель трансмиссия

Для оценки топливной экономичности трактора определяется удельный расход топлива по формуле

где Gт - соответствующий часовой расход топлива по регуляторной скоростной характеристике, кг/ч.

Тяговый КПД трактора подсчитывается по формуле

Проверку зтяг производят по формуле

Если расчет по двум формулам для зтяг произведен правильно, то результаты расчетов должны совпадать или быть близкими.

Выполнив расчеты параметров теоретической тяговой характеристики, приступают к построению теоретической тяговой характеристики.

Таблица 4 Параметры тяговой характеристики

Передача	Расчетная точка	nД об/мин	Nе, кВт	Мк, кНм	GТ, кг/ч	Рк, кН	Ркр, кН	д	VT, км/ч	Vр, км/ч	Nкр, кВт	gкр, г/кВтч	зтяг
1	1	2088,824	6,945	0,031766		2,804	0	0	7,8972	7,8972	0		0	0
	2	1950	127,25507	0,623493	30,795727	50,35764	47,55364	9	7,3723	6,7088	88,61885	242	0,69639	0,70384
	3	1750	118,85967	0,6489		52,40988	49,6057	11	6,6162	5,8884	71,5081		0,72122	0,7117
	4	1462,5	101,40638	0,66246	28,8349	53,5049	50,7	12	5,52925	4,86574	68,5258	284,35	0,6943	0,7117
2	1	2087,528	8,124	0,037182		2,804	0	0	9,2378	9,2378	91,5845		0	0
	2	1950	127,25507	0,623493	30,795727	43,02263	40,2186	5	8,62925	8,1978	89,7205	242	0,7298	0,73165
	3	1750	118,85967	0,6489		44,77578	41,97178	6	8,18672	7,6955	70,8815		0,72844	0,73518
	4	1462,5	101,40638	0,66246	28,8349	45,7115	42,9075	7	6,4719	6,0189	71,3778	284,35	0,7074	0,7117
3	1	2086,023	9,502	0,04352		2,804	0	0	10,805	10,805	0		0	0
	2	1950	127,25507	0,623493	30,795727	36,756	33,952	2,5	10,1005	9,84799	92,877	242	0,7298	0,73165
	3	1750	118,85967	0,6489		38,2538	35,4498	3	9,06452	8,7926	86,5822		0,72844	0,73518
	4	1462,5	101,40638	0,66246	28,8349	39,0532	36,2492	5	7,5753	7,1965	72,464	284,35	0,7146	0,7204
4	1	2084,43	11,1136	0,05094		2,804	0	0	12,6375	12,6375	0		0	0
	2	1950	127,25507	0,623493		31,4022	28,5982	2,0	11,8225	11,58605	93,0437	242	0,73115	0,7284
	3	1750	118,85967	0,6489		32,6818	29,8778	2,4	10,6099	10,3553	85,94266		0,753	0,71396
	4	1462,5	101,40638	0,66246		33,3648	30,5608	2,4	8,8669	8,64523	73,39	284,35	0,7237	0,31396
5	1	2082,26	12,99295	0,05963		2,804	0	0	14,77673	14,77673	0		0	0
	2	1950	127,25507	0,623493	30,795727	26,8282	24,0242	1,8	13,83815	13,4507	89,76175	242	0,7054	0,70302
	3	1750	118,85967	0,6489		27,92146	25,11746	2	12,4189	12,1705	84,9145		0,7144	0,71721
	4	1462,5	101,40638	0,66246	28,8349	28,5049	25,7009	2,2	10,3786	10,1503	74,0436	284,35	0,7302	0,7286
транспортная	1	2084,88	10,577	0,04847		2,103	0	0	16,0374	16,0374	0		0	0
	2	1950	127,25507	0,623493	30,795727	23,6684	21,5654	0,9	14,9999	14,8649	89,04653		0,69974	0,69992
	3	1750	118,85967	0,6489		24,6329	22,5299	1	13,4614	13,3268	83,4032		0,70169	0,70305
	4	1462,5	101,40638	0,66246	28,8349	25,14764	23,04464	1,1	11,2499	11,12615	71,2217		0,70234	0,70456
технолгическ	1	2093,841	2,25073	0,01027		2,804	0	0	2,528	2,528	0		0	0
	2	2072,2563	22,1863	0,10229		27,920495	25,1165	2	2,5	2,475	17,2676		0,7783	0,764

Таблица 5 Мощностной баланс трактора

Ркр	5	10	15	20	30	35	40	45
д	0,2	0,7	1,0	1,3	2,0	2,2	5,0	7,5
Nен	127,25507	127,25507	127,25507	127,25507	127,25507	127,25507	127,25507	127,25507
Nтр	14,60888	14,60888	14,60888	14,60888	14,60888	14,60888	14,60888	14,60888
Nк	112,6462	112,6462	112,6462	112,6462	112,6462	112,6462	112,6462	112,6462
Nд	0,2253	0,78852	1,12646	1,4644	2,252924	2,4782	5,633231	8,448465
Vт	13,2213	8,05834	5,79527	4,5246	3,1453	2,7293	2,4105	2,1584
Vр	13,2213	7,2525	4,926	3,61962	2,20171	1,774	1,4463	1,18712
Nf	35,218	20,336	13,8125	10,1496	6,1736	4,9743	4,05543	3,3287
Nкр	62,8	72,525	73,89	72,3936	66,6513	62,69	57,852	53,4204
Nмг	34,92	23,318	18,023	15,5452	12504	11,49	10,701	10,138
	0,69	0,793	0,84	0,862	0,889	0,898	0,905	0,91

7. Определение собственной и полной массы автомобиля

Исходным параметром для определения собственной и полной массы автомобиля является заданная грузоподъемность или пассажировместимость. Отношение грузоподъемности автомобиля Мг к его собственной массе Мо называется коэффициентом грузоподъемности

Тогда из выражения имеем:

Значения коэффициента грузоподъемности зависят от типа и конструктивных особенностей автомобиля. Для грузовых автомобилей 4К2,6К4 зг=0,9..1.4.

Полная масса автомобиля (без прицепа) определяется по формуле

где n - число пассажиров, включая водителя; 75 кг - масса одного человека.

Расчет номинальной мощности двигателя автомобиля

Мощность двигателя автомобиля должна быть достаточной для движения полностью нагруженного автомобиля с заданной максимальной скоростью в заданных дорожных условиях.

Мощность, необходимая для установившегося движения в заданных условиях определяется из выражения

где Vmax - максимальная скорость движения автомобиля, км/ч;

зтр - механический КПД трансмиссии, принимаемый для режима максимальной скорости зтр =О,85...0,90 или рассчитываемый исходя из предполагаемой кинематической схемы трансмиссии;

Gа - сила тяжести (вес) автомобиля с полной нагрузкой, Gа = Мf * g, Н;

ш - приведенный коэффициент дорожного сопротивления,

ш = f* соsб ± sinб; при движении по горизонтальному участку б=0, ш = f;

k - коэффициент обтекаемости автомобиля;

Р - площадь лобового сопротивления автомобиля, которая принимается исходя из данных прототипа или автомобиля подобного класса по грузоподъемности и габаритам .

Для обеспечения лучших тяговых и динамических качеств автомобиля номинальную (максимальную) мощность двигателя определяют по формуле

Угловая скорость коленчатого вала двигателя на номинальном режиме определяется через коэффициент оборотности двигателя

Значения коэффициента оборотности двигателя принимают в пределах 3...4.

7.1 Расчет и построение скоростной (внешней) характеристики карбюраторного двигателя

Скоростная характеристика двигателя показывает изменение эффективной мощности, крутящего момента, удельного и часового расходов топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Текущие значения мощности Nei - и крутящего момента Mki определяют по следующим формулам:

где щi, щн - текущее и номинальное значения угловой скорости коленчатого вала двигателя, значения коэффициентов С1 и С2 для карбюраторного двигателя равны:

С,=С2=1.

При расчете скоростной характеристики карбюраторного двигателя необходимо задаться угловой скоростью, соответствующей 120, 100, 80, 60, 50, 40 и 20% от номинального значения, и определить текущие значения Nei-и Mki , соответствующие этим угловым скоростям.

Данные расчетов заносим в табл. 7.

Для определения значений по расходу топлива следует, исходя из анализа расхода топлива существующих двигателей и перспектив развития, принять удельный расход топлива при 100%, а затем взять соответствующий процент (указанный в табл. 7) для остальных режимов. Для большинства современных карбюраторных двигателей удельный расход топлива 305...325 г/кВт ч.

Таблица 7 Параметры внешней скоростной характеристики двигателя

щe , %	20	40	50	60	80	100	120
щe,c-1	76	152	190	228	304	380	456
Ne, кВт	19.46038	41.604946	52.42559	62.40742	77.8415	83.8809	76.49942
Mk, кНм	0.256	0.2737	0.275924	0.2737	0.25606	0.22074	0.16776
ge,%	110	100	97	95	95	100	115
ge, г/кВт ч	352	320	310,4	304	304	320	368
GТ, кг/ч	6.85	13.3136	16.2729	18.97186	23.6638	26.8419	28.15189

Часовой расход топлива рассчитывают по формуле

Данные по gе и Nе берут из соответствующих колонок табл. 7.

По данным табл. 7 строится график скоростной характеристики двигателя .

7.2 Расчет передаточных чисел трансмиссии автомобиля

Расчет передаточных чисел трансмиссии начинают с расчета передаточного числа на первой и высшей передачах. Номер высшей передачи зависит от того, сколько ступеней предполагается у коробки передач проектируемого автомобиля (три, четыре, пять...). В этом случае значения касательного усилия, исходя из подведенного крутящего момента двигателя при Мкmax желательно иметь равным максимальному касательному усилию по сцеплению, т.е.

где iтр1, зтр1 - соответственно передаточное число и КПД на первой передаче;

лк - коэффициент нагрузки ведущих колес; для 4x2 лк = 0,70...0,75; для 4x4 лк = 1 ,0;

гк - динамический радиус ведущих колес, м;

Ма - полная масса автомобиля;

g - ускорение свободного падения;

ц - максимальное значение коэффициента сцепления (принимается в пределах 0,7...0,8).

Для большинства автомобильных коробок передач при переходе с высшей передачи на первую включаются в работу дополнительно две пары цилиндрических шестерен, тогда

где зтр - КПД трансмиссии на высшей передаче (значения его принимались при расчете мощности двигателя соответствующей максимальной скорости);

зц - КПД одной цилиндрической пары шестерен принимают равным 0,985.

Значения динамического радиуса ведущих колес принимают равными значению их расчетного радиуса качения. Величина расчетного радиуса качения принимается по справочной литературе или рассчитывается по следующей формуле:

где d - диаметр обода колеса, м;

b - высота профиля шины, м;

лу - коэффициент усадки, принимается в пределах 0,92,..0,95.

Из выражения (46) имеем



При определении передаточного числа трансмиссии на высшей передаче iтр z исходим из того, что на этой передаче будет получена максимальная скорость движения при работе двигателя на режиме щVmax, тогда

откуда

,

В выражении угловая скорость щVmax соответствует максимальной заданной скорости движения. При этой угловой скорости двигатель развивает мощность Кеу тах, требуемую для движения с максимальной скоростью.

Значение щVmax может быть определено с достаточной точностью из графика внешней скоростной характеристики двигателя или рассчитано по формуле (43) методом последовательного приближения.

Используя метод последовательного приближения получим щVmax=457,19092 с-1.

Передаточные числа трансмиссии на остальных передачах определяются исходя из того, что наиболее рациональным является изменение передаточных чисел трансмиссии по закону геометрической прогрессии, тогда

где z - принятое число передач коробки;

q - знаменатель геометрической прогрессии. Знаменатель определяют по формуле

8. Расчет и построение универсальной динамической характеристики автомобиля

Для сравнительной оценки тягово-динамических качеств автомобилей, имеющих различный вес и мощность, служит удельный показатель - динамический фактор.

Динамический фактор определяется по формуле

где Рк - касательная сила тяги автомобиля, Н;

Рw - сила сопротивления воздуха, Н;

G - вес автомобиля, Н.

Касательная сила тяги автомобиля и сила сопротивления воздуха определяется по формулам

Динамической характеристикой автомобиля называют графически выраженную зависимость динамического фактора от скорости движения автомобиля на различных передачах.

Для расчета динамической характеристики используется скоростная (внешняя) характеристика двигателя.

Результаты расчетов универсальной характеристики автомобиля заносятся в таблицу.

Таблица 8 Параметры универсальной динамической характеристики

Передача	щ, с-1	V, км/ч	Рк, Н	Рw,Н	D	f
					Г=1	Г=2
1	76 152 190 228 304 380 456	1.5089165 3.017808 3.77226 4.526712 6.035616 7.54452 9.053424	41776.62464 44665.08658 45.028.021 44665.08658 41786.41604 36022.54736 27376.7443	0.3783 1.513155 2.3643 3.4046 6.052622 9.45722 13.6184	1.04504 1.11727 1.12632 1.11722 1.045143 0.90087 0.68449	0.52252 0.55863 0.2816 0.5586 0.52257 0.45044 0.34005	0.010337 0.01034 0.010343 0.010346 0.010355 0.010365 0.010378
2	76 152 190 228 304 380 456	2.714 5.428 6.785 8.142 10.856 13.57 16.284	23226.8 24832.7164 25034.4992 24832.7164 23232.24465 20027.672 15220.813	1.22383 4.8953 7.6489 11.01444 19.58123 30.59568 44.05777	0.58099 0.621072 0.62605 0.62092 0.58067 0.50023 0.379649	0.290496 0.31054 0.31303 0.31046 0.29033 0.25012 0.18982	0.0103397 0.010351 0.0103597 0.01037 0.010397 0.010431 0.010473
3	76 152 190 228 304 380 456	4.88149 9.762978 12.20372 14.6445 19.52596 24.4074 29.28893	12913.543 13806.3934 13918.5798 13806.3934 12916.5696 11134.9042 8462.4061	3.95918 15.38367 24.7451 35.63276 63.3469 98.9791 142.53035	0.322935 0.34497 0.347557 0.344478 0.321525 0.27602 0.208123	0.16147 0.17249 0.17378 0.17224 0.16076 0.138 0.10406	0.010348 0.010385 0.010413 0.010447 0.010533 0.010644 0.010779
4	76 152 190 228 304 380 456	8.77982 17.55965 21.949556 26.3395 35.1193 43.89912 52.6789	7179.62 7676.024 7738.3969 7676.024 7181.300326 6190.74 4704.895	12.8077 51.2309 80.04828 115.2698 204.9236 320.1931 461.0773	0.17928 0.190735 0.19157 0.189134 0.1745 0.14685 0.10616	0.08964 0.09537 0.095788 0.094567 0.08726 0.07343 0.05305	0.010376 0.0104952 0.010585 0.010694 0.010973 0.011332 0.01177
5	76 152 190 228 304 380 457,19092	15.7922 31.58438 39.48048 47.3765 63.16877 78.96069 95	3991.6963 4267.68467 4362.68467 4267.68467 3992.63185 3441.9025 2600,710471	41.43674 165.7468 258.9794 372.9307 662.9873 1035.9175 1499.538	0.09882 0.10261 0.10265 0.09743 0.08329 0.060186 0.027546	0.04941 0.0513 0.051323 0.048715 0.41646 0.030093 0.013773	0.010465 0.01085 0.011141 0.011495 0.012398 0.013558 0.015

При известном значении динамического фактора максимальный угол подъема определяется из следующего выражения

Движение на подъем с максимальным углом происходит при условии работы двигателя с максимальным крутящим моментом Мк тах. При этом значения динамического фактора Dmax не должны превышать значения динамического фактора по сцеплению Dц

Коэффициент сопротивления качению f является функцией скорости движения

где f0 - значение коэффициента сопротивления качению при скорости V<30 км/ч.

Т.к. по заданию дано значение ш = f при движении с заданной скоростью на горизонтальном участке дороги, то

Результаты расчетов максимальных скоростей движения и максимальных углов подъема автомобиля по передачам с различной нагрузкой заносятся в таблицу.

Таблица 9 Максимальные скорости движения и максимальные углы подъема

Параметры	Передача
	1	2	3	4	5
Vmax, км/ч бmax Г=1, град бmax Г=2, град	3,77226 32 32	6,785 32 18,8	12,20372 20 9	21,949556 11 4,9	39,48048 5,5 2,5

8.1 Расчет и построение экономической характеристики автомобиля

Зависимость расхода топлива на 100 км пути от скорости движения называется экономической характеристикой автомобиля. На оси абсцисс характеристики откладываются скорости движения V в км/ч, на оси ординат -расход топлива Qs в л/100 км.

На характеристике наносится ряд кривых, каждая из которых соответствует определенным дорожным условиям.

При выполнении курсовой работы должно быть рассмотрено движение автомобиля на дорогах с тремя разными значениями коэффициента сопротивления движению \j/:

1. в соответствии с заданием, при а=0, ц/ = f;

2. fo = 0,05 сухая грунтовая дорога, а = 0;

3. fo = 0,10 грунтовая дорога после дождя, а = 0.

Экономическая характеристика в курсовой работе строится только для движения автомобиля с полной нагрузкой в соответствии с грузоподъемностью на высшей (прямой) передаче.

Расчет экономической характеристики выполняют в следующей последовательности:

1. Задаются 6...8 значениями скоростей движения от Vmin до Vmax, например: 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 км/ч.

2. Определяют угловую скорость вращения коленчатого вала двигателя и коэффициент сопротивления качению, соответствующие заданным скоростям движения.

3. Определяют мощность двигателя, требуемую для движения автомобиля с принятыми значениями скоростей движения

4. Определяются значения удельного расхода топлива для разных скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя из следующего выражения

г/кВт ч

где kn, kN - коэффициенты, учитывающие изменение удельного расхода топлива от угловой скорости вращения коленчатого вала и эффективной мощности двигателя;

geн - удельный номинальный расход топлива по внешней скоростной характеристике, г/кВт ч.

Значения коэффициентов kn, kN определяют по графикам рис. 6а и рис 6б. рис. 66.

Значение Nевн принимается по внешней скоростной характеристике для соответствующей угловой скорости вращения коленчатого вала

с-1

5. Согласно полученным значениям Nei и gei для различных скоростей движения на прямой (высшей) передаче автомобиля определяем расход топлива на 100 км пути по формуле

л/100 км

где gei и Nei - удельный расход топлива (г/кВт ч) и мощность двигателя (кВт), соответствующие движению автомобиля в заданных дорожных условиях со скоростью V; (км/ч); гг - плотность топлива, кг/л; для бензина гт=0,725 кг/л.

6. Аналогично производится расчет расхода топлива на 100 км пробега автомобиля для других сопротивлений дорог.

Таблица 10

f0	f	Vi, км/ч	щi, c-1	Nei, кВт	Nе вн, кВт	;	;	kn	kN	gei, кВт ч	Qs, 1/100 км
0,0103 359	0,010468 0,010801 0,011625 0,012196 0,013643 0,015	16 30 50 60 80 95	77 144.375 240.625 288.75 385 457.1875	4,005 14,544 19,5834 27,657 50,9861 76,2554	19.7449 39.32053 65.45247 75.3688 83.03566 76.2554	0.20263 0.37994 0.63323 0.75985 1.01316 1.2031	0,20284 0,36988 0,2992 0,36696 0,60708 1	1.1 1.04 0.96 0.94 1 1.1	2 1,53 1,56 1,54 1,25 1	682,88 493,908 464,855 449,335 388 341,44	23,577 33,027 24,328 28,568 39,499 37,803
0,0344 53	0,034894 0,036 0,03876 0,04056 0,04548 0,05	16 60 50 60 80 95	77 144.375 240.625 288.75 385 457.1875	12,86 25,855 50,3212 66,2171 108,695 227,389	9.7449 39.32053 65.45247 75.3688 83.03566 76.2554	0.20263 0.37994 0.63323 0.75985 1.01316 1.2031	0,6513 0,6575 0,76882 0,8786	1,1 1,04 0,96 0,94	1,15 1,16 1,08 0,94	392,66 374,46 321,82 262,6	43,521 44,513 44,674 39,974
0,095 96	0,09608 0,09644 0,09704 0,09788 0,09896 0,1	5 10 15 20 25 29	77,845 155,69 233,539 311,38 389,225 451,501	10,8912 21,9025 33,1539 44,7653 56,8568 66,9585	20.2293 43.1865 64.3932 79.3767 83.6615 77.3869	0,20486 0,40971 0,61458 0,81942 1,02428 1,19606	0,53869 0,50716 0,51487 0,56396 0,6796 0,86524	1,1 1,03 0,97 0,95 1 1,1	1,3 1,25 1,27 1,3 1,15 0,9	443,87 399,64 385,38 383,34 326,96 307,3	133,36 120,73 116,53 118,35 111,976 97,866

Расчетные параметры экономической характеристики

Размещено на Allbest.ru

...