Анализ основных эксплуатационных свойств и расчет отдельных элементов конструкции грузового автомобиля.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...4

1. Выбор и обоснование исходных данных*……………………………… .6

1.1 Требования технического задания……………………………………6

1.2 Расчетные значения исходных данных…………………………… 7

1.3 Выбор шин……………………………………………………………..9

1.4 Выбор двигателя…………………………………………………… 14

1.5 Определение параметров трансмиссии……………………………..20

2. Расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля…………..23

2.1 Динамический паспорт автомобиля…………………………………23

2.2 Ускорения при разгоне………………………………………………36

2.3 Топливная экономичность автомобиля……………………………..40

2.4 Мощностной баланс автомобиля……………………………………44

2.5 Выводы………………………………………………………………..47

3. Расчет основных параметров агрегатов трансмиссии, подвески и механизмов, обеспечивающих безопасность движения……………… 48

3.1 Сцепление……………………………………………………………..48

3.2 Коробка передач…………………………………………………… 50

3.3 Карданная передача………………………………………………….50

3.4 Подвеска автомобиля………………………………………………. 52

3.5 Рулевое управление………………………………………………….53

3.6 Тормозное управление………………………………………………54

Заключение……………………………………………………………………55

Информационное обеспечение дисциплины……………………………….56

*пп.1.1 – 1.3 раздела 1 выполняются при дипломном проектировании, при выполнении курсовой работы эти подразделы заменяются пп. 2 – 5 из Задания на выполнение курсовой работы по АТТ.

Введение

Методические указания содержат рекомендации по порядку выбора автомобильных базовых шасси (АБШ) под монтаж специального и специализированного оборудования строительной отрасли и по обоснованию и анализу показателей их эксплуатационных свойств. Представлен порядок подбора силовых установок, агрегатов трансмиссии, элементов ходового оборудования, колес и шин. Приводятся алгоритмы выполнения тягово-динамических расчетов,мощностного анализа и оценки топливной экономичности шасси. Дается порядок расчета основных параметров агрегатов трансмиссии, подвески и механизмов, обеспечивающих безопасность движения.

В указаниях приводятся расчетные зависимости в общем виде и дана их реализация на примере выбора АБШ и анализа основных эксплуатационных свойств строительного автосамосвала 6Х6.

Задание на выполнение курсовой работы по дисциплине «Автотракторная техника» на тему «Анализ основных эксплуатационных свойств и расчет отдельных элементов конструкции грузового автомобиля».

1. Введение. Назначение машины, завод-производитель, с какого времени выпускается.

2. Определение категории, вида и класса АТС. Представить по заданной марке АТС его категорию, вид и класс по международной (Правила ЕЭК ООН) и национальной (ОН 025 270 – 66) классификациям.

3. Техническая характеристика АТС. Дать развернутую техническую характеристику АТС в виде сводной таблицы (по данным технической литературы) с обязательными сведениями о полной массе машины, типеимощности двигателя, графике внешней скоростной характеристики ДВС, передаточных числах всех агрегатов трансмиссии, максимальной скорости и максимальном угле преодолеваемого подъема, типе и марке шин.

4. Общие конструктивные решения АТС. Представить присущую заданной машине совокупность общих конструктивных решений и их схемное отображение в символике системы сжатия инженерной информации.

5. Кинематическая схема трансмиссии АТС. Разработать подробную кинематическую схему раздачи мощности в трансмиссии АТС с деталировкой по коробке передач, раздаточной коробке и ведущим мостам.

6. Обоснование и расчет характеристик силовой установки. Провести расчетное определение мощности двигателя по формуле Лейдермана, построить графики расчетной внешней скоростной характеристики ДВС и реальной для штатного двигателя исследуемого автомобиля (находится в справочной литературе).

7. Провести тягово-динамический расчет автомобиля (по реальной внешней скоростной характеристике штатного ДВС) с построением динамической характеристики, динамического паспорта, графиков ускорений, топливной характеристики установившегося движения и мощностного баланса.

Провести анализ полученных результатов, сформулировать выводы о тяговых и динамических возможностях автомобиля, о его топливной экономичности.

8. Расчет отдельных элементов конструкции АТС. Провести расчет основных параметров сцепления, коробки передач, карданных валов, подвески, рулевого и тормозного управления ( в объеме, представленном в примере расчета).

9. Все рисунки, графики, таблицы, список литературы и текст работы оформляются в компьютерном виде с соблюдением требований кафедры НТТМ по оформлению курсовых работ и проектов.

Ускорения при разгоне.

Ускорение во время разгона автосамосвала для случая движения на всех передачах трансмиссии.

,

где

- номер передачи в коробке передач;

- коэффициент сопротивления движению при максимальной скорости (для асфальто- бетонного) дорожного покрытия при движении по горизонтальному ровному участку дороги );

- коэффициент учёта вращающихся масс при включённой - ой передаче в трансмиссии.

Для полноприводных автомобилей с раздаточной коробкой и двойной главной передачей.

,

где

- коэффициент, учитывающий влияние кинетической энергии колёс, не зависящий от влияния силовой передачи;

- коэффициент, учитывающий влияние кинетической энергии силовой установки.

По экспериментальным данным (Арм. автомобили, А.С. Антонов) Большие значения коэффициентов принимаются для более тяжёлых машин.

Принимаем .

Для получаем:

;

.

Результаты расчёта для всех контрольных точек на всех передачах в трансмиссии сводим в таблицу и по этим данным строим график ускорений автомобиля.

	0,48	0,96	1,43	1,91	2,39
	0,29	0,41	0,47	0,45	0,37
	0,456	0,656	0,757	0,723	0,59
	0,69	1,38	2,07	2,76	3,44
	0,2	0,28	0,32	0,31	0,26
	0,533	0,766	0,882	0,853	0,707
	0,97	1,94	2,91	3,87	4,84
	0,14	0,2	0,23	0,22	0,18
	0,544	0,809	0,942	0,898	0,721
	1,33	2,65	3,98	5,3	6,33
	0,11	0,15	0,17	0,16	0,13
	0,547	0,782	0,899	0,84	0,644
	1,73	3,46	5,19	6,92	8,65
	0,08	0,11	0,13	0,12	0,1
	0,439	0,647	0,787	0,717	0,578
	2,4	4,79	7,19	9,59	11,99
	0,06	0,08	0,09	0,088	0,07
	0,342	0,502	0,581	0,565	0,422

	3,36	6,71	10,06	13,42	16,77
	0,041	0,058	0,065	0,06	0,05
	0,207	0,353	0,414	0,371	0,284
	4,53	9,06	13,59	18,12	22,66
	0,031	0,042	0,047	0,044	0,034
	0,126	0,224	0,269	0,242	0,152
	6,05	12,09	18,13	24,18	30,22
	0,023	0,031	0,034	0,029	0,02
	0,055	0,128	0,156	0,11	0,027

Рис 4. График ускорений автомобиля.

Выводы.

1. Максимальная мощность выбранного для установки на автомобиль двигателя по внешней скоростной характеристике составляет 240 кВт при частоте вращения 2200 , а максимальный крутящий момент 1200 достигается при частоте вращения 1320

2. В соответствии с динамическим паспортом автомобиля ограничение скорости движения гружёного автомобиля по сцеплению нагоризонтальной сухой асфальтобетонной дороге ( ) имеет место при включённых низших передачах в КП и РК и составляет 5 . В случае движения автомобиля на низшей передаче в КП и высшей в РК ограничения по сцеплению отсутствуют как при движении по асфальту, так и по сухой укатанной грунтовой дороге ( ). Движение по влажной укатанной грунтовой дороге ( ) по условию сцепления возможно на передачах, не выше второй.

Заданный в техническом задании угол подъёма автомобиль в гружёном состоянии может преодолеватьпо укатанной грунтовой дороге при включённых низших передачах в КП и РК.

3. Расчёт ускорений при разгоне на разных передачах показал, что максимальное ускорение достигается при разгоне на 2-й передаче.

4. В соответствии с графиком топливной характеристики установившегося движения контрольный расход топлива при скоростях 60 и 80 составляет соответственно 31,4 и 31,9 . Экономичная скорость установившегося движения составляет 50 .

5. В соответствии с графиком мощностного баланса максимальная скорость движения автомобиля составляет 108,8 , что соответствует требованию технического задания- не менее 100 .

Сцепление.

3.1.1 Максимальный момент, передаваемый сцеплением.

где

– максимальный эффективный момент двигателя (определяется по внешней скоростной характеристике двигателя), Н

– коэффициент запаса сцепления (для сцеплений современными фрикционными материалами ).

Для двигателя CumminsL6 – 325 принимаем равным 1,3.

Тогда

.

3.1.2 Наружный диаметр фрикционного диска.

, м.

м.

Так как то рекомендуется применять 2х-дисковое сцепление. В этом случае

, м.

м.

3.1.3 Внутренний диаметр фрикционного диска.

, м.

, м.

3.1.4 Усилие прижатия дисков.

, H

где

Z –количество пар поверхностей трения;

– коэффициент трения ( );

– средний радиус трения.

где

– наружный и внутренний радиусы фрикционного диска.

Для 2х-дискового сцепления Z=4.

Выбор марки сцепления по результатам рассмотрения аналогов.

Параметры сцепления	Расчетные значения	Модель 142	Модель MFZ 430
Тип сцепления	Фрикционное сухое	Фрикционное, сухое, двухдисковое с периферийно расположенными нажимными пружинами	Фрикционное, сухое, однодисковое с диафрагменной нажимной пружиной
Максимальный передаваемый момент, ,
Число трущихся поверхностей, Z
Диаметр фрикционных накладок, мм. наружный внутренний
Усилие прижатия пар трения, Н.

По максимальному передаваемому моменту и габаритным размерам ведомого диска выбираем сцепление модели MFZ 430.

Коробка передач.

3.2.1 Межосевое расстояние валов КП.

где

К- коэффициент, зависящий от типа автомобиля (для легковых автомобилей К = 8,9…9,3; для грузовых – К = 8,6…9,6).

В связи с выбором, проведенным ранее, обосновано применение коробки передач ZF- 9S1315ТО.Поэтому значение С = 0,193м носит справочный характер.

Карданная передача.

3.3.1 Критическая угловая скорость карданного вала.

,

где

– соответственно наружный и внутренний диаметры карданного вала, м (для грузовых автомобилей d= 0,06…0,1 м).

где

– толщина стенки вала, м (для грузовых автомобилей );

– длина карданного вала, м ( выбирается на основе анализа конструкций прототипов).

Для автомобилей КамАЗ 6x6 самого длинного карданного вала привода переднего моста составляет 1200 мм.

Приняв = 0,09 м и м получаем

С учетом этих исходных данных

Максимальная угловая скорость карданных валов привода ведущих мостов.

где

– максимальная скорость движения автомобиля, м/с (по тягово-динамической характеристике V=108 км/ч (30,22 м/с));

– статический радиус колеса, м ( = 0,59 м);

– передаточное число высшей передачи трансмиссии, соответствующее передаточным числам агрегатов трансмиссии, расположенных между рассчитываемым карданным валом и ведущими колесами автомобиля. Для карданных валов привода ведущих мостов – это передаточное отношение главной передачи .

м/с.

Вывод – карданные валы с выбранными конструктивными параметрами обладают более чем трехкратным запасом по критической частоте вращения.

3.4 Подвеска автомобиля.

3.4.1 Жесткость подвески.

, Н/м

где

– жесткость подвески i–го моста;

– подрессоренная масса автомобиля, приходящаяся на i-й мост;

– угловая частота собственных вертикальных колебаний подрессоренных масс. Для грузовых автомобилей = 10…15 .

Приняв ориентировочно массу ведущего моста равной 300 кг, получаем:

Жесткость подвески переднего моста при

.

Статический ход подвески переднего моста

Статический ход подвески задний балансирной тележки

3.4.2 Динамические ходы подвески.

Для грузовых автомобилей

Меньшие значения принимаются для передних подвесок, большие – для задних.

3.4.3 Техническая частота колебаний.

где

– статический ход подвески, см.

.

Рекомендуемые значения nдля грузовых автомобилей – 100…120 колеб/мин.

Полученные значения технических частот колебаний передней и задней подвесок находятся в диапазоне допустимых частот и являются приемлемыми.

Рулевое управление.

Момент сопротивления повороту управляемых колес определяется по зависимости:

где

- полный вес автомобиля, приходящийся на управляемые колеса, Н;

– коэффициент сопротивления качению ( );

- плечо обкатки, м (для полноприводного автомобиля по данных аналогов );

– статический радиус колеса, м;

- коэффициент сцепления шин с дорогой ( );

- к.п.д. рулевого управления ( = 0,8)

.

Полученное значение момента сопротивления повороту управляемых колес является исходной величиной для расчетов рулевого механизма и рулевого привода.

Тормозное управление.

Максимальный тормозной момент на колесах

где – полный вес, приходящийся на тормозящее колесо

где

– полный вес, приходящийся на i-й мост, Н;

- количество колес на i-м мосту (сдвоенные колеса рассматриваются как одно колесо, так как они имеют один общий тормозной барабан).

- коэффициент сцепления шин с дорогой ( );

- статический радиус колеса, м;

- коэффициент перераспределения масс при торможении (для передних тормозов ; для задних – 0,5…0,7)

;

;

;

.

Полученные значения максимальных тормозных моментов является исходными величинами для расчетов тормозных механизмов и тормозного привода.

Заключение

Представленный в работе материал по методологии обоснования и оценки основных эксплуатационных свойств автомобильных базовых шасси представляется достаточным для решения инженерной задачи выбора транспортной базы под монтаж различного технологическогооборудования строительной отрасли.

Информационное обеспечение дисциплины

№ п/п	Автор, название, место издания, год издания учебной и учебно-методической литературы
	Основная литература
	Гладов Г.И. и др. Конструкции многоцелевых гусеничных и колесных машин: учебник для студентов вузов специальности «Многоцелевые гусеничные и колесные машины» направления подготовки «Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы» /под ред. Г.И.Гладова. – М.: Академия, 2010. – 400 с.
	Шарипов В.М. Конструирование и расчет тракторов: Учебник для студентов вузов. 2-е изд. перераб. и доп./ В.М. Шарипов. – М.: Машиностроение, 2009. – 752 с.
	Баловнев В.И. Автомобили и тракторы: Краткий справочник / В.И.Баловнев, Р.Г. Данилов. - М.: Академия, 2008. – 384 с.
	Иванов А.М и др. Основы конструкции автомобиля: Учебник для вузов/ А.М.Иванов, А.Н. Солнцев, И.И. Гаевский – М.: ООО Книжное издательство «За рулём», 2006. – 336 с.
	Дополнительная литература
	Кутенёв В.Ф и др. Экологическая безопасность автомобилей с двигателями внутреннего сгорания/ В.Ф.Кутенёв, Б.В.Кисуленко, Ю.В. Шюте– М.: Экология-Машиностроение, 2009. - 253 с.
	Грифф М.И. Строительные машины мира. Машины для уплотнения дорожных и аэродромных покрытий. Асфальтоукладчики, дорожные катки и виброплиты: справочное издание, Вып. 14: Ч.1, 2, 3 /М.И.Грифф, С.В.Карасев, А.В.Рубайлов; ред.М.И.Грифф. – М.: АСВ, Ч.1 -327 с., Ч.2 -255 с., Ч.3– 255 с., 2008
	Гусаков Н.В., Кисуленко Б.В.Техническое регулирование в автомобилестроении: Словарь-справочник / Под ред. Б.В.Кисуленко. - М.: Машиностроение, 2008. -272 с.
	Добромиров, В.Н. и др. Амортизаторы. Конструкция, расчет, испытания: учебн. пособие для студ. высш. учеб. заведений /В.Н.Добромиров, Е.П.Гусев, М.А.Карунин, В.П.Хавханов. –М.: МГТУ «МАМИ». 2006. – 184 с.
	Белоусов Б.Н., Попов С.Д.Колесные транспортные средства особо большой грузоподёмности. Конструкция. Теория. Расчет. / Под общ. ред.Б.Н. Белоусова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006 – 728 с.
	Шипилов В.В. Тенденции развития зарубежной военной автомобильной техники /В.В.Шипилов, А.Ф.Стариков, А.А.Колтуков и др., под общ. ред. В.А.Полонского. – М.: Редакционно-издательский центр Министерства обороны Российской Федерации, 2005. – 176 с.
	Добромиров В.Н. Автомобили двойного назначения. Основы теории специальных свойств / В.Н.Добромиров. – М.: Из-во ООО «МП Глобал – Концепт», 2000. - 225 с.
	Полунгян А.А.Проектирование полноприводных колесных машин: В 2 т. Т.1. Учеб. для вузов / Б.А.Афанасьев, Н.Ф.Бочаров, Л.Ф.Жеглов и др.; Под общ. ред. А.А.Полунгяна. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. – 488 с.

в) Интернет-ресурсы

1. http: // standartgost.ru/- открытая база ГОСТов

2. http: // www.consultant.ru/ - правовой портал

3. http: // www.gost.ru/- федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии РФ

4. http: //www.gosstroy.gov.ru/ - ГОССТРОЙ России

5. http: //snip.nftk.ru/ - строительные нормы и правила

6. http: //www.snip-info.ru/ - СНиПы и ГОСТы

7. http: //www.nlr.ru/ - Российская национальная библиотека

8. http: //www.dokload.ru/ - Бесплатная библиотека стандартов и нормативов

9. http: //www1.fips.ru/ - Федеральный институт промышленной собственности (ФИПС)

10. http: //www.rupto.ru/ - Федеральная служба по интеллектуальной собственности

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...4

1. Выбор и обоснование исходных данных*……………………………… .6

1.1 Требования технического задания……………………………………6

1.2 Расчетные значения исходных данных…………………………… 7

1.3 Выбор шин……………………………………………………………..9

1.4 Выбор двигателя…………………………………………………… 14

1.5 Определение параметров трансмиссии……………………………..20

2. Расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля…………..23

2.1 Динамический паспорт автомобиля…………………………………23

2.2 Ускорения при разгоне………………………………………………36

2.3 Топливная экономичность автомобиля……………………………..40

2.4 Мощностной баланс автомобиля……………………………………44

2.5 Выводы………………………………………………………………..47

3. Расчет основных параметров агрегатов трансмиссии, подвески и механизмов, обеспечивающих безопасность движения……………… 48

3.1 Сцепление……………………………………………………………..48

3.2 Коробка передач…………………………………………………… 50

3.3 Карданная передача………………………………………………….50

3.4 Подвеска автомобиля………………………………………………. 52

3.5 Рулевое управление………………………………………………….53

3.6 Тормозное управление………………………………………………54

Заключение……………………………………………………………………55

Информационное обеспечение дисциплины……………………………….56

*пп.1.1 – 1.3 раздела 1 выполняются при дипломном проектировании, при выполнении курсовой работы эти подразделы заменяются пп. 2 – 5 из Задания на выполнение курсовой работы по АТТ.

Введение

Методические указания содержат рекомендации по порядку выбора автомобильных базовых шасси (АБШ) под монтаж специального и специализированного оборудования строительной отрасли и по обоснованию и анализу показателей их эксплуатационных свойств. Представлен порядок подбора силовых установок, агрегатов трансмиссии, элементов ходового оборудования, колес и шин. Приводятся алгоритмы выполнения тягово-динамических расчетов,мощностного анализа и оценки топливной экономичности шасси. Дается порядок расчета основных параметров агрегатов трансмиссии, подвески и механизмов, обеспечивающих безопасность движения.

В указаниях приводятся расчетные зависимости в общем виде и дана их реализация на примере выбора АБШ и анализа основных эксплуатационных свойств строительного автосамосвала 6Х6.

Задание на выполнение курсовой работы по дисциплине «Автотракторная техника» на тему «Анализ основных эксплуатационных свойств и расчет отдельных элементов конструкции грузового автомобиля».

1. Введение. Назначение машины, завод-производитель, с какого времени выпускается.

2. Определение категории, вида и класса АТС. Представить по заданной марке АТС его категорию, вид и класс по международной (Правила ЕЭК ООН) и национальной (ОН 025 270 – 66) классификациям.

3. Техническая характеристика АТС. Дать развернутую техническую характеристику АТС в виде сводной таблицы (по данным технической литературы) с обязательными сведениями о полной массе машины, типеимощности двигателя, графике внешней скоростной характеристики ДВС, передаточных числах всех агрегатов трансмиссии, максимальной скорости и максимальном угле преодолеваемого подъема, типе и марке шин.

4. Общие конструктивные решения АТС. Представить присущую заданной машине совокупность общих конструктивных решений и их схемное отображение в символике системы сжатия инженерной информации.

5. Кинематическая схема трансмиссии АТС. Разработать подробную кинематическую схему раздачи мощности в трансмиссии АТС с деталировкой по коробке передач, раздаточной коробке и ведущим мостам.

6. Обоснование и расчет характеристик силовой установки. Провести расчетное определение мощности двигателя по формуле Лейдермана, построить графики расчетной внешней скоростной характеристики ДВС и реальной для штатного двигателя исследуемого автомобиля (находится в справочной литературе).

7. Провести тягово-динамический расчет автомобиля (по реальной внешней скоростной характеристике штатного ДВС) с построением динамической характеристики, динамического паспорта, графиков ускорений, топливной характеристики установившегося движения и мощностного баланса.

Провести анализ полученных результатов, сформулировать выводы о тяговых и динамических возможностях автомобиля, о его топливной экономичности.

8. Расчет отдельных элементов конструкции АТС. Провести расчет основных параметров сцепления, коробки передач, карданных валов, подвески, рулевого и тормозного управления ( в объеме, представленном в примере расчета).

9. Все рисунки, графики, таблицы, список литературы и текст работы оформляются в компьютерном виде с соблюдением требований кафедры НТТМ по оформлению курсовых работ и проектов.

Анализ основных эксплуатационных свойств и расчет отдельных элементов конструкции грузового автомобиля.

Введение(образец для Курсовой работы на примере автомобиля КамАЗ 4326)

Автомобиль КамАЗ 4326 представляет собой двухосный грузовой автомобиль, отличающийся повышенной проходимостью. К разработке техники с колесной формулой 4х4 специалисты Камского автозавода приступили еще в середине 80-х годов. В качестве расширения продуктовой линейки автомобилей КамАЗ 4310 (6х6) будущая модель, несмотря на унификацию по мостам, кабине и силовой установке, не рассматривалась. КамАЗ 4326 в отличие от трехосных «родственников» получил 10-ступенчатую трансмиссию и раздаточную коробку с симметричным дифференциалом. Завершить разработку модели Камскому автозаводу удалось только в конце 80-х. Однако последующий кризис, перестройка и развал СССР привели к тому, что в серийное производство автомобиль так и не поступил. Дебютная партия КамАЗ 4326 была выпущена только в 1995-ом году. При этом конструкция машины получила серьезные изменения. Грузовик оборудовали новым дизелем мощностью в 240 л.с. Большую часть элементов автомобиль получил от военной модели КамАЗ 43114, имеющей колесную формулу 6х6.

1. Выбор и обоснование исходных данных(пп.1.1 – 1.3 раздела 1 выполняются при дипломном проектировании, при выполнении курсовой работы эти подразделы заменяются пп. 2 – 5 из Задания на выполнение курсовой работы по АТТ)

1.1 Требования технического задания.

· Вид автомобиля –автосамосвал грузоподъемностью 10,0 тонн;

· Условия применения–движение по всем видамдорог и местности;

· Максимальная скорость движения – не менее 100 км/ч;

· Минимально-устойчивая скорость движения – 5 км/ч;

· Максимальный угол преодолеваемого подъема по укатанной сухой грунтовой поверхности – не менее 30º;

· Внешний габаритный радиус поворота – не более 11,5 м;

· Самосвальная платформа – с опрокидыванием назад;

· Угол подъема платформы - 50º;

· Тип двигателя – дизельный.

Исходя из условий применения и требований ТЗ принимаем кразработке автомобиля 6×6 с шинами регулируемого давления.