Полная масса автомобиля определяется по формуле

m_а= m₀ + m_г + (q₁ + q₂) · n, (1.1)

где m ₀ - собственная масса автомобиля;

m _г - грузоподъемность автомобиля, равная 8000 кг;

q₁ – масса одного человека, равная 75кг;

n - количество мест для сидения, равная 3;

q₂ - груз приходящийся на одного человека равный 25кг,

m_а = 7080+8000 + (75+25) · 3=15380 кг.

1.3 Определение нагрузок на оси автомобиля

Нагрузки на оси автомобиля определяются:

G₁= n_{1 ·} m_{а ·} g, (1.2)

G₂= n₂ · m_{а ·} g,

где G₁ и G₂ – силы тяжести автомобиля, приходящиеся на переднюю и заднюю оси;

m_а - полная масса автомобиля;

g – ускорение свободного падения, равное 9, 81 м/с².

Для грузового автомобиля:

силы тяжести автомобиля, приходящиеся на переднюю ось:

G_1­= 0, 3· m_а · g ( 1.3)

силы тяжести автомобиля, приходящиеся на заднюю ось:

G_1­= 0, 7· m_а · g ( 1.4)

Подставляя числовые значения, определим нагрузку на оси:

G₁= 0, 3· 15380· 9, 81=45485 Н;

G₂ =0, 7· 15380· 9, 81=106130 Н.

1.4. Выбор шин

Шины выбираются по нагрузке К. Определим ее значение для колес передней оси:

К₁= G₁ / 2, (1.5)

где G₁ – нагрузка на передней мост,

К₁ =45485/1=22742, 5Н.

К₂= G₂ / 8, (1.6)

где нагрузка на одно колесо задней оси К₂,

К₂ =106130/8=13266Н.

Выбираем по нагрузке К₁ шины. Размер шины – 260-508Р.

Расчетный радиус колеса r_к для шин высокого давления:

r_к= [(D-d / 2) · 0, 85 + d / 2 ] 0, 001·, (1.7)

где D – внешний диаметр шины в миллиметрах;

d – диаметр обода в миллиметрах,

r_к =[(1028-508/2) · 0, 85 + 508/2)] · 0, 001 =0, 449 м.

1.5 Выбор двигателя и построение его внешней характеристики

На грузовые автомобили грузоподъемностью более семи тонн устанавливают дизельные двигатели.

Тяговый расчет производится по эффективной мощности двигателя, т.е. по мощности, снятой с маховика.

Эффективная мощность двигателя N_Vmax, соответствующая максимальной (заданной) скорости, определяется в ваттах из уравнения мощностного баланса:

N_vmax = , (1.8)

где V_max - максимальная скорость движения, равная 22, 3 м/с;

G_H - сила тяжести автомобиля, Н;

G_а - полная масса автомобиля, кг;

f - коэффициент сопротивления качению,

f=0, 014+6· 10^-6· V_max², (1.9)

f=0, 014+6· 10^-6· (22, 3)²=0, 017;

К_в - коэффициент сопротивления воздуха, Нс²/м⁴;

F – площадь лобового сопротивления;

η – КПД трансмиссии, равное 0, 84,

.

Для построения масштаба оборотов задаются коэффициентом оборотности η _n, который представляет собой:

. (1.10)

Обороты соответствующие максимальной мощности двигателя определяются по соотношению:

об/мин. (1.11)

Максимальная мощность двигателя определяется по экспериментальному уравнению:

(1.12)

где N и n – текущие значения мощности и оборотов двигателя;

а и b - коэффициенты, зависящие от типа двигателя и смесеобразования, для дизельного типа двигателя: а =0, 7; b =1, 3.

Принимаем минимальные устойчивые обороты двигателя

n =500 об/мин. Рассчитаем текущие значения мощности по формуле:

, (1.13)

По полученным значениям строим кривую N=f(n) и М=f(n).

Для этого определим текущие значения моментов:

(1.14)

(1.15)

Полученные характеристики представлены на рисунке 1.

Рисунок 1– Внешняя характеристика двигателя

Таблица 1. - Расчет внешней характеристики двигателя

1.6 Определение передаточных чисел силовой передачи

Передаточное число главной передачи определяется по уравнению:

(1.16)

где ω _max - угловая скорость оборотности;

r_k - радиус колеса, м.

Подставив значения, получим

Передаточное число первой передачи i₁ определяют из условия, что вся тяговая сила расходуется на преодоление дорожных сопротивлений:

, (1.17)

где G_n - сила тяжести автомобиля с полной нагрузкой;

ψ _max- суммарный коэффициент сопротивления движения;

M_n - максимальный крутящий момент, Н·м;

η _m - КПД трансмиссии;

r_k - радиус колеса, м.

Полученное значение передаточного числа первой передачи следует проверить по условиям буксования:

(1.18)

где G₂ - нагрузка на заднюю ось, Н;

m₂ - коэффициент перераспределения нагрузки, равный 1, 3;

φ - коэффициент сцепления, равный 0, 7.

Все остальные передаточные числа рассчитываются по формуле:

Для коробок перемены передач с прямой передачей i_n=1:

, (1.19)

где n - рассчитываемая передача;

к - общее количество передач.

Задний ход служит для маневрирования и в процессе разгона не участвует. Передаточное число определяется при компоновке коробки передач, как правило:

. (1.20)

Результаты расчёта передаточных чисел заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Передаточные числа коробки переменных передач

7, 76	4, 6	2, 77	1, 66		8, 9

1.7 Выбор динамической характеристики автомобиля

Для построения динамической характеристики необходимо найти зависимость динамического фактора от скорости движения на различных передачах при полной нагрузки.

Динамический фактор – измеритель, позволяющий проводить сравнительную оценку различных автомобилей по их тяговым качествам. Значение динамического фактора определяется по формуле:

, (1.21)

где P_k - тяговая сила на ведущих колёсах, рассчитывается по формуле:

(1.22)

P_w - сила сопротивления воздуха, рассчитывается по формуле:

(1.23)

G_н - сила тяжести полностью груженого автомобиля, Н;

М – крутящий момент Н·м, определяется по формуле:

, (1.24)

где ω - угловая скорость вращения, рад/с, определяется по формуле:

; (1.25)

V - скорость движения на k-ой передачи, м/с, определяется по формуле:

. (1.26)

Расчет динамической характеристики представлен в таблице 3.

По результатам расчета строим график динамической характеристики (Рисунок 2).

Рисунок 2 - График динамической характеристики

1.8 Построение графика предельных ускорений

Для любой скорости на каждой передачи по кривой динамической характеристики можно определить ускорение (м/с²), пользуясь формулой:

, (1.27)

где D – значение динамического фактора для той скорости, на которой

определяется ускорение;

ψ - коэффициент сопротивления дороги;

δ - коэффициент приведенных масс, рассчитывается по уравнению:

, (1.28)

где i_K – передаточное число той передачи в коробке перемены передач, на которой определяется ускорение.

Расчет предельных ускорений представлен в таблице 4.

Таблица 4 - Расчет предельных ускорений

Рисунок 3 - График предельных ускорений.

1.9 Определение времени разгона автомобиля

Полное время разгона t в пределах изменения скорости движения от V_max до V определяется по формуле:

(1.29)

где j – ускорение автомобиля.

Полное время разгона автомобиля в пределах изменения скорости движения от V_min до V_max находится просуммировавши время разгона на каждой передаче.

При использовании в трансмиссии автомобиля механической коробки передач расчёт разгонных характеристик проводится по численным методам с учётом времени на переключение передач.

(1.30)

В период переключения сопротивление движению принимается постоянным. Потеря скорости за время переключения будет равняться

(1.31)

где ψ - коэффициент сопротивления дороги при переключении передач;

t_n - время на переключение передач, t_n =0, 8…1, 5;

δ _n - коэффициент приведенных масс при переключении передач, δ _n =1, 03…1, 05.

Таблица 5 – Определение времени разгона.

Рисунок 4 - График времени разгона.

Время разгона автомобиля с места и до скорости, равной 0, 95V_max составляет 85, 6 с.

1.10 Определение пути разгона автомобиля

Путь разгона автомобиля определяем с помощью выражения:

, (1.32)

При равномерном движении автомобиля в элементарном промежутке скорости , путь, который пройдёт автомобиль будет равняться:

. (1.33)

Путь разгона автомобиля на какой либо передачи будет равняется:

, (1.34)

где n – число интервалов.

Путь, пройденный автомобилем за время t_n переключения с нишей передачи на высшую передачу:

, (1.35)

где k – передача, с которой осуществляется переключение.

Таблица 6 – Определение пути разгона.

Рисунок 5 - График пути разгона автомобиля.

Путь разгона до скорости, равной 0, 95V_max составляет 1407, 0 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Во время выполнения курсовой работы был выполнен тяговый расчет, нового проектируемого грузового автомобиля пятого класса. Для колесной формулы 6х4 были определены нагрузки на оси автомобиля, они составляют на переднюю ось - 45485 Н; на заднюю ось - 106130 Н. Были выбраны шины марка - 260 -508Р. Для спроектированого грузового автомобиля был выбран дизельный двигатель КамАЗ-740 и построена его внешняя характеристика. Выбраны передаточные числа трансмиссии, состоящей из десяти передач.

Определены динамические характеристики автомобиля, построены графики предельных ускорений и определены разгонные характеристики спроектированного автомобиля.

Результаты расчётов:

Максимальный динамический фактор достигается на первой передачи составляет-0, 41;

Максимальное ускорение достигается на второй передаче составляет–1, 02 м/с²;

Время разгона до 60 км составляет – 85, 6 с;

Путь разгона до 60 км составляет – 710 м.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

1 Методические указания к курсовой работе «Кинематический расчет автомобиля и трактора» для студентов специальностей «Колесные и гусеничные транспортные средства» и «Автомобили и автомобильное хозяйство» всех форм обучения / составитель Мироненко В.И., Шадрунов Е.В. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2004. –20 с.;

2 Медведков В.И., Билык С.Т. «Автомобили КамАЗ -5320 и Урал-4320». –М.: ДОСААФ, 1981. -334с.;

3. Машков Е.А. КамАЗ -5320, 53212, 5410, 54112, 55111, 55102. Техническое обслуживание и ремонт. – М.: Третий Рим – 1997. -87 с.;

4. Барун В.Н «Автомобили КамАЗ» Машиностроение – 1986. – 227с.;

5. Краткий автомобильный справочник НИИАТ. – М.: Транспорт, 1985. –220с.