Анализ тяговых свойств проектируемого атс

Содержание

 

Введение

. Анализ тяговых свойств проектируемого АТС

1.1 Внешняя скоростная характеристика

Выбор передаточных чисел трансмиссии АТС

Силовой баланс

Динамический паспорт автомобиля

Ускорение при разгоне

Время и путь разгона

Топливно-экономическая характеристика

Анализ тормозных свойств

Анализ устойчивости и управляемости АТС

2. Расчет дифференциала проектируемого АТС

2.1 Выбор прототипа дифференциала

Выбор КПД дифференциала

Расчёт шестерен и сателлитов

Расчет оси сателлитов

Заключение

Литература

Введение

Автомобильный транспорт является наиболее массовым видом транспорта, особенно при перевозке грузов и пассажиров на относительно небольшие расстояния. Экономическая и эффективная работа автомобильного транспорта обеспечивается рациональным использованием многомиллионного парка подвижного состава: грузовых и легковых автомобилей, автобусов, прицепов и полуприцепов.

Решение задач автомобильного транспорта, может быть достигнуто путем совершенствования организации использования автомобильного парка и за счет увеличения выпуска новых автомобилей. В рамках курсового проектирования осуществляется анализ свойств автомобиля, влияющих на эффективность его эксплуатации, и упрощенный расчет проектируемого узла (карданной передачи). Для уточнения ряда необходимых параметров был произведен анализ автомобилей - аналогов, наиболее близко подходящих по своим свойствам к проектируемому. При анализе эксплуатационных свойств проектируемого АТС, были выполнены исследования тяговой характеристики и топливной экономичности автомобиля.

АНАЛИЗ ТЯГОВЫХ СВОЙСТВ ПРОЕКТИРУЕМОГО АТС

Силовой баланс

С помощью уравнения силового баланса можно находить параметры, характеризующие тягово-скоростные свойства автомобиля. Тяговая характеристика строится для всех ступеней в коробке передач.

Силу тяги  для i-ой передачи можно определить по формуле (1.14):

 

, (1.14)

 

где  - передаточное число коробки передач, для которой ведут расчет.

Скорость движения автомобиля при заданной частоте вращения коленчатого вала  и заданной передачи i, определяется по формуле (1.15):

 

. (1.15)

 

Результаты расчета представлены в форме таблицы 1.2.

 

Таблица 1.2 - Результаты расчета силы тяги

 

Для построения силового баланса, необходимо на графике тяговой характеристики нанести кривые зависимости силы сопротивления дороги и воздуха от скорости движения автомобиля.

При отсутствии продольного наклона дороги сила сопротивления дороги  определяется по формуле (1.16):

 

, (1.16)

 

где  - коэффициент сопротивления качению.

Приближенно рассчитать коэффициент  при различных скоростях движения позволяет формула (1.17):

 

, (1.17)

 

где  - коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью (до 10…15 м/с); значение  для асфальтобетонного шоссе в оптимальном состоянии ;

 - коэффициент, численно равный ;

 - скорость автомобиля, м/с.

Сила сопротивления воздуха  (сила лобового сопротивления) определяется по формуле (1.18):

 

, (1.18)

 

где  - коэффициент сопротивления воздуха, зависящий от формы и качества отделки поверхности автомобиля; принимаем ;

 - площадь лобового сечения (миделево сечение); может быть определена по выражению (1.19):

 

, (1.19)

 

где  и  - соответственно габаритная ширина и высота автомобиля, м;  м,  м;

 - коэффициент заполнения площади, для легкового автомобиля ;

 м².

Результаты расчета силового баланса представлены в форме таблицы 1.3.

 

Таблица 1.3 - Результаты расчета силового баланса

 

Ускорение при разгоне

Ускорение во время разгона определяется для случая движения автомобиля по горизонтальной дороге (уклон ) с твердым покрытием хорошего качества при максимальном использовании мощности двигателя и отсутствии буксования ведущих колес. Ускорение находят из выражения (1.24):

 

, (1.24)

 

где  - ускорение автомобиля, м/с;

 - коэффициент учета вращающихся масс; определяется по формуле (1.25):

 

, (1.25)

 

где  и  - постоянные коэффициенты; для одиночных автомобилей при их номинальной нагрузке можно считать .

 - передаточное число коробки передач, для которой ведут расчет;

 - полный вес автомобиля, Н;

 - фактический вес автомобиля, Н.

Принимаем отношение .

Результаты расчета ускорения автомобиля во всем диапазоне передач представлены в таблице 1.9.

 

Таблица 1.9 - Ускорение автомобиля

I-я передача		II-я передача		III-я передача		IV-я передача
, м/с , м/с^2 , м/с , м/с^2 , м/с , м/с^2 , м/с , м/с^2
2,2	1,96	3,2	1,50	4,7	1,05	6,9	0,70
3,8	2,06	5,5	1,57	8,2	1,10	12,0	0,72
5,4	2,10	7,9	1,59	11,7	1,10	17,2	0,69
7,0	2,08	10,3	1,56	15,2	1,06	22,3	0,64
8,6	2,01	12,7	1,48	18,7	0,96	27,5	0,54
10,3	1,87	15,0	1,36	22,2	0,83	32,6	0,41
11,9	1,68	17,4	1,16	25,7	0,66	37,8	0,23
13,5	1,43	19,8	0,93	29,2	0,44	42,9	0,02
15,1	1,12	22,2	0,64	32,7	0,19	48,1	-0,22
16,7	0,75	24,6	0,30	36,2	-0,12	53,2	-0,50

 

Время и путь разгона

Необходимо построить графики времени и пути разгона автомобиля от начала движения до максимальной скорости на первом участке перегона (характеристики первого участка перегона - см. таблицу 1.6). Время и путь разгона автомобиля можно определить графоаналитическим способом. Сэтой целью кривую ускорений разбивают на интервалы, и считают, что в каждом интервале скоростей автомобиль разгоняется с постоянным ускорением, которое определяется по формуле (1.26):

 

, (1.26)

 

где  и  - ускорения соответственно в начале и в конце интервала скоростей, м/с².

Для повышения точности расчета интервалы скоростей берут равными  м/с на первой передаче,  м/с на промежуточных,  м/с - на высшей. В интервале скоростей  -  время разгона определяется по формуле (1.27):

 

, (1.27)

 

где  и  - скорости соответственно в начале и в конце участка, м/с.

Общее время разгона от минимально устойчивой скорости до конечной скорости определяется из выражения (1.28):

. (1.28)

 

По значениям , определенным для различных скоростей, строят кривую времени разгона, начиная ее со скорости , для которой . Для скорости  откладывают значение , для скорости  - значение  и т.д. Полученные точки соединяют плавной кривой.

Во время переключения можно принимать сопротивление движению постоянным. Величину  уменьшения скорости автомобиля во время переключения передач можно определить по формуле, полученной путем решения уравнения движения накатом (1.29):

 

, (1.29)

 

где  - коэффициент суммарного дорожного сопротивления, ;

 - время переключения передач, с; принимаем для автомобиля ЗАЗ-1102 с.

Падение скорости  за время переключения составит:

с первой на вторую передачу ,

где - скорость автомобиля в момент начала переключения передач, м/c;  м/с;

со второй на третью  м/с; - с третьей на четвертую  м/с;

Результаты расчета времени разгона автомобиля представлены в таблице 1.10.

Таблица 1.10 - Время разгона

I-я передача		II-я передача		III-я передача		IV-я передача
, м/с , с , м/с , с , м/с , с , м/с , с
2,2	0	-	-	-	-	-	-
3,8	0,81	-	-	-	-	-	-
5,4	0,78	-	-	-	-	-	-
7,0	0,78	-	-	-	-	-	-
8,6	0,79	-	-	-	-	-	-
10,3	0,83	16,49	0	24,37	0	-	-
11,9	0,91	17,4	0,7	25,7	1,8	-	-
13,5	1,04	19,8	2,3	29,2	6,4	35,93	0
15,1	1,27	22,2	3,0	32,7	11,2	37,8	5,8
16,7	1,72	24,6	5,0	36,2	102,0	42,9	40,1

 

При расчете пути  разгона условно считают, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется равномерно со средней скоростью . Приращение пути в каждом из интервалов скоростей определяется по формуле (1.30):

 

 (1.30)

 

Складывая полученные значения , строят суммарную кривую , начиная с той же скорости, с которой строили кривую .

Путь , пройденный автомобилем за время переключения передач, определяют по формуле (1.31):

 

, (1.31)

 

где  - средняя скорость автомобиля за время переключения передач, м/с;

 - скорость автомобиля в момент начала переключения передач, м/с.

При переключении с первой на вторую передачу автомобиль проедет расстояние:  м;

при переключении со второй на третью передачу:

 м;

при переключении с третьей на четвертую передачу:

 м;

 

Таблица 1.11 - Скорость и путь во время переключения

Номера передач	Время , сСкорость , м/сПуть , м
с первой на вторую	1	- 0,21	16,6
со второй на третью	1	- 0,23	24,4
с третьей на четвертую	1	- 0,27	36,06

 

Результаты расчета пути разгона представлены в таблице 1.12.

 

Таблица 1.12 - Путь разгона

I-я передача		II-я передача		III-я передача		IV-я передача
, м/с , м , м/с , м , м/с , м , м/с , м
2,2	0	-	-	-	-	-	-
3,8	2,4	-	-	-	-	-	-
5,4	3,6	-	-	-	-	-	-
7,0	4,8	-	-	-	-	-	-
8,6	6,2	-	-	-	-	-	-
10,3	7,9	16,49	0	24,37	0	-	-
11,9	10,1	17,4	12	25,7	43	-	-
13,5	13,2	19,8	42	29,2	175	35,93	0
15,1	18,1	22,2	64	32,7	347	37,8	204
16,7	27,5	24,6	117	36,2	3515	42,9	1617

 

Выбор КПД дифференциала

 

Значение КПД дифференциала определяется по следующей формуле:

 

 

гдеN_тр - потери мощности на трение в дифференциале;

N_Д - мощность на корпусе дифференциала.

 

Расчёт оси сателлитов

 

У оси рассчитывают шипы под сателлитами и в местах крепления в корпусе дифференциала.

Ось под сателлитом рассчитывают на смятие и на срез:

напряжения смятия

 

 

 

МПа < 60 МПа - условие выполнено

напряжения среза

 

 

МПа < 100 МПа - условие выполнено

гдеd - диаметр оси;

l₁ - длина оси под сателлитом;

d₁ - диаметр поверхности контакта сателлита с корпусом дифференциала. Допустимые напряжения смятия [σ_см] = 50…60 МПа.

Допустимые напряжения среза [τ_ср] = 100…120 МПа.

Ось в месте крепления в корпусе дифференциала рассчитывают на смятие:

 

МПа < 60 МПа - условие выполнено.

Где

 

 

 

Н - окружная сила, действующая на ось; r₂ - радиус приложения окружной силы к оси; l₂ - длина заделки оси в корпусе дифференциала.

Допустимые напряжения смятия [σ_см] = 50…60 МПа.

При расчёте дифференциала по давлению торца сателлита на корпус дифференциала в месте контакта определяют напряжения смятия:

 

 

МПа < 10 МПа - условие выполнено.

где

Н - осевая сила, действующая на сателлит;

α - угол зацепления; δ - половина угла начального конуса сателлита;

 

 мм²

 

- торцовая площадь сателлита.

Допустимые напряжения смятия [σ_см] = 10…20 МПа.

 

Заключение

 

Определив основные параметры автомобиля, и проанализировав полученные результаты, а, также сравнив их с данными автомобилей - аналогов, можно сделать вывод о том, что проектируемый автомобиль находится в промежуточном положении между своими «одноклассниками» по группе, и отвечает всем требованиям, предъявляемым к современным автомобилям. На основе анализа данных полученных в расчете можно сказать, что автомобиль обладает тягово-скоростными характеристиками, типичными для автомобилей малого класса и сопоставимыми с имеющимися данными по автомобилям - аналогам. Сравнив полученные результаты с данными контрольного расхода топлива автомобилей - аналогов, делаем вывод, о том, что топливная экономичность проектируемого АТС, приблизительно соответствует автомобилям этой же группы. В целом, автомобиль по своим характеристикам получился достаточно практичным и может эффективно использоваться в различных сферах хозяйственной жизни.

 

Список литературы

 

1. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета: Учебник для студентов вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с., ил.

2. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для студентов вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". - М.: Машиностроение, 1989. - 238 с., ил.

3. Иларионов В.А. Эксплуатационные свойства автомобиля. - М.: Машиностроение, 1968. - 280 с.

4. Гришкевич А.И. - Проектирование трансмиссий автомобилей: справочник. - М.: Машиностроение, 1984. - 269 с.

5. Вахламов В.К. - Конструкция, расчёт и эксплуатационные свойства автомобиля: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 560 с.

6. Левицкий В.С. - Машиностроительное черчение и автоматизация выполнения чертежей. - 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2007. - 435 с.

Содержание

 

Введение

. Анализ тяговых свойств проектируемого АТС

1.1 Внешняя скоростная характеристика

Выбор передаточных чисел трансмиссии АТС

Силовой баланс

Динамический паспорт автомобиля

Ускорение при разгоне

Время и путь разгона

Топливно-экономическая характеристика

Анализ тормозных свойств

Анализ устойчивости и управляемости АТС

2. Расчет дифференциала проектируемого АТС

2.1 Выбор прототипа дифференциала

Выбор КПД дифференциала

Расчёт шестерен и сателлитов

Расчет оси сателлитов

Заключение

Литература

Введение

Автомобильный транспорт является наиболее массовым видом транспорта, особенно при перевозке грузов и пассажиров на относительно небольшие расстояния. Экономическая и эффективная работа автомобильного транспорта обеспечивается рациональным использованием многомиллионного парка подвижного состава: грузовых и легковых автомобилей, автобусов, прицепов и полуприцепов.

Решение задач автомобильного транспорта, может быть достигнуто путем совершенствования организации использования автомобильного парка и за счет увеличения выпуска новых автомобилей. В рамках курсового проектирования осуществляется анализ свойств автомобиля, влияющих на эффективность его эксплуатации, и упрощенный расчет проектируемого узла (карданной передачи). Для уточнения ряда необходимых параметров был произведен анализ автомобилей - аналогов, наиболее близко подходящих по своим свойствам к проектируемому. При анализе эксплуатационных свойств проектируемого АТС, были выполнены исследования тяговой характеристики и топливной экономичности автомобиля.

АНАЛИЗ ТЯГОВЫХ СВОЙСТВ ПРОЕКТИРУЕМОГО АТС