“Грузовой автомобиль 4-го класса” с разработкой сцепления

Министерство образования  и науки, молодежи и спорта 
Украины

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

 

Кафедра Автомобилей

 

 

 

Пояснительная записка по курсовой работе по теме: 
“Грузовой автомобиль 4-го класса” с разработкой сцепления.

 

 

 

 

Выполнил: студент гр.А-43

Храмчихин В.А.

Проверил: Красюк А.Н.

 

 

 

Харьков 2012 

Содержание

Введение….……………………………………………………………………….….3

1.Анализ ближайших аналогов  и обоснование выбора параметров  АТС  ……....4

1.1 Выбор ближайших аналогов …….……………………………………….….4

1.2 Выбор основных параметров автомобиля…………………………….…….6

2.Тяговый расчет и анализ  тягово-скоростных свойств АТС……………….……8

2.1 Определение мощности двигателя…………………………………….…….8

2.2 Построение внешней  скоростной характеристики двигателя…….……….9

2.3 Определение передаточных  чисел трансмиссии……………………….…10

2.4 Построение динамической характеристики ………………………….…...11

3. Определение нагрузочных  режимов трансмиссии ходовой  части……….….15

3.1 Определение нагрузочных режимов трансмиссии при расчёте на прочность………………………………………………………………………..15

3.2 Определение нагрузочных режимов трансмиссии при расчёте на долговечность…………………………………………………………………...17

3.3 Определение нагрузочных режимов ходовой части при расчёте на прочность………………………………………………………………….…….18

4.Расчет сцепления………………………………………………………………...23

4.1 Определения основных параметров сцепления……………………...…...23

4.2 Расчет деталей………………………………………………………………24

4.3 Расчет показателей износостойкости сцепления………………………....25

4.4 Расчет ведущих и ведомых деталей……………………………………….29

4.5 Определение параметров привода…………………………………………31

Вывод……………………………………………………………………………….33

Описание кинематической схемы………………………………………………..34

Список литературы………………………………………………………………..38

 

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проектирования является освоение приемов инженерного  конструкторского творчества, развитие умения применять знания на практике и, следовательно, более глубоко  усвоить курс «Конструирование и  расчет автомобиля».

В ходе выполнения курсовой работы необходимо на основе анализа  существующих отечественных и зарубежных аналогов разработать и обосновать компоновочную схему и основные параметры автомобиля и проектируемого узла.

В связи с тем, что узлы и детали автомобиля работают в условиях постоянно изменяющихся по величине и направлению динамических нагрузок, иногда значительно превосходящих  статические, а необходимость достижения малого собственного веса автомобиля требует малых запасов прочности, методы расчета и расчетные нормативы  автомобильных агрегатов существенно  отличаются от аналогичных методов  и нормативов общего машиностроения. Поэтому следует изучить специальную  техническую литературу, позволяющую  получить представление об особенностях расчета автомобильных конструкций.

 

1 Обоснование  основных параметров проектируемого  автомобиля

1.1 Выбор ближайших аналогов.

Данные по отечественным  и зарубежным аналогам принимаем  из справочника НИИАТ. Для выбора ближайших аналогов определим следующие  критерии, которым они должны отвечать

1. Тип АТС – грузовой
2. Класс – IV
3. Масса груза – 7,2 т
4. Надежность и ремонтопригодность в условиях нашей страны

Основные параметры ближайших  аналогов представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Автомобильные  аналоги

Параметры		Ближайшие аналоги
		Модель АТС
		ГАЗ-САЗ-3507	M-B LKN Atego	МАЗ 4788	Проектируемый автомобиль
1		2	3	4	5
1.вид автомобиля		Грузовой	Грузовой	Грузовой	Грузовой
2.компоновочная схема		4х2	4х2	4х2	4х2
3.максимальная масса перевозимого  груза mг, кг		8000	14000	10100	14000
4.Снаряженная масса, mс, кг		3600	5030	5450	5030
5.Полная масса, ma, кг		8000	13500	10100
6.Максимальная скорость, Vmax, км/ч		90	90	100	89
7.Время разгона с места,  до 60 км/ч, tp, с		13	12	13	13
8.Двигатель		Бензин	Дизель	Дизель	Дизель
9.Рабочий объем, Vл, л		4250	4249	4750	4249
10. Наличие ограничителя  частоты вращения		да	да	да	да
11.Максимальная мощность  двигателя, Nmax, кВт		87,5	125	95,7	169
Таблица 1.1 - продолжение
12.Частота вращения КВ  при максимальной мощности, nmax,об/ми		3200	2300	2400	2000
13.Максимальный крутящий  момент, Memax, Н·м		274,7	660	449	893
14.Частота вращения КВ  при максимальном крутящем моменте, nм, об/мин		2250	1200	1300	1600
15.Сцепление		однодисковое	MF362	МТЗ, одн. Сух	MF 362
16.Коробка передач		ГАЗ м	G 60-6/9,2 m	ЗИЛ-695Д	G 60-6/9,2m
17. Дополнительная коробка		-	-	-	-
18. Главная передача		од., гипоид.	HL4	МАЗ, одн. Гипоид	HL4
19.Передаточные числа:
первая передача, Uk1		6,555	9,2	6,45	9,009
вторая передача, Uk2		3,933	5,23	3,56	5,1
третья передача, Uk3		2,376	3,14	1,98	3,02
четвертая передача, Uk4		1,442	2,03	1,275	1,66
пятая передача, Uk5		1	1,37	1	0,97
Шестая передача, Uĸ₆		-	1	-	-
главной передачи, U0		6,17	2,923	3,45	2,31
20.Масса, приходящаяся  на ведущие колеса, mВ, кг		6000	9300	6450	9300
21.Размер шин		8,25R20	285/70R19,5	235/75R17,5	285/70R19,5
22.Статический радиус  колеса с нагрузкой, rс, м		0,2913	0,487	0,3353	0,487
23.Габаритная высота, Н,  м		2,32	2,655	3,455	2,655
24.База, L, м		3,77	3560	4,2	3560
25.Колея передних колес,  В, м		1,63	1,975	1,982	1,975
26.Коэф. сопротивл. Воздуха,  К, Н·с²/м^4		0,42	0,4	0,39	0,4
27.КПД трансмиссии, η		0,81	0,85	0,83	0,87

 

2. Выбор основных параметров автомобиля. 
   1.2.1 Выбор основных весовых и геометрических параметров автомобиля.

В результате анализа эксплуатационных и технических параметров ближайших  аналогов устанавливаем и объясняем  необходимые данные для тягового расчета параметров автомобиля и двигателя.

Из аналога Mercedes Benz LKN Atego мы берём наши данные для расчета

Полную массу АТС в  килограммах находим по следующей  формуле

где - снаряженная масса авто (с заправкой и снаряжением, но без водителя и пассажиров), принимаем для проектируемого АТС, по аналогу Mercedes Benz LKN Atego.

- масса груза,  кг.

   Тогда                            

По данным анализа ближайших  аналогов определяем 
1. Полная масса  
2. База автомобиля  
3. Габаритная высота  
4. Колея передних колес

Данный выбор связан с тем, что у данного аналога самые лучшие геометрические габариты для получения большой грузоподъемности и использования мощности двигателя. Площадь лобовой поверхности АТС определяем по формуле,

 

где коэффициент заполнения лобовой площади АТС для грузовиков.

1.2.2 Определяем мощность  двигателя и его внешнею скоростную  характеристику.

         Для проектирования АТС берем  дизельный двигатель, потому что  :

а) низкая стоимость, по сравнению  с другими двигателями 
б) хороший ресурс (моточасы) 
в) хорошие мощностные и экономические характеристики

Потребную мощность двигателя,  (кВт) для движения АТС с максимальной скоростью определяется по формуле:

 

где   
       V – максимальная скорость, км/ч; 
       - коэффициент суммарного дорожного сопротивления ; 
       - КПД трансмиссии ; 
      K – коэффициент сопротивления воздуха, .

 

 

2. Тяговый расчет и анализ тягово-скоростных свойств АТС

 

2.1 Определение мощности  двигателя.

 

Для построение внешней скоростной характеристики двигателя внутреннего  сгорания используют эмпирическую формулу, позволяющую по известным координатам  одной точки скоростной характеристики воспроизвести всю кривую мощности.

 

 
               где , кВт – текущее значение мощности двигателя, соответствующее частоте вращения вала n об/мин.

              - эмпирические коэффициенты характеризующие тип ДВС 
Для дизеля ,

 

Выбираем текущее значении n , диапазон частоты вращения коленчатого вала двигателя от до и разбиваем на произвольное число участков с интервалом

 

Определяем для принятых значений n, вычисляем соответствующие значения величины крутящего момента двигателя

 

Результаты расчетов заносим  в таблицу 2.1

 

Таблица 2.1 - Значения для  построения внешней скоростной характеристики двигателя 

Параметры	Значения
n, об/мин	400	800	1200	1600	2000	2300
	0,173	0,347	0,521	0,695	0,869	1
	0,030	0,120	0,272	0,483	0,756	1
	0,005	0,042	0,142	0,336	0,6576	1
	0,127	0,313	0,527	0,737	0,911	1
Ne,кВт	27,19	67,04	112,81	157,73	195,05	214
Me, Н*м	649,2	800,3	897,8	941,4	931,3	888,5

2.2 Построение ВСХД и , примерный вид которой показан на рисунок 2.1 (по данным из таблицы 2.1)

Рисунок 2.1- Внешняя скоростная характеристика дизеля.

2.3 Определение передаточных чисел трансмиссии

Рассчитываем передаточное число главной передачи по формуле :

 

где  – радиус качения колеса, м 
- передаточный числа КП на высшей передачи и дополнительного редуктора .

Найдем передаточное число  первой ступени КП из условия преодоления максимального суммарного дорожного сопротивления, , считая, что динамический радиус колеса  равен статическому .

 

Значение  берем из рисунка 2.1  ВСХД

Определяем передаточное число первой ступени передачи из условия обеспечения устойчивости , минимальной скорости АТС 

 

Из двух полученных значений передаточных чисел необходимо выбрать  большее. Поэтому для дальнейших расчетов принимаем 9,65.

Определяем передаточные числа промежуточных передач  по формуле:

 
где P – число передач 
y – порядковый номер передачи  

 

 

 

2.4 Построение динамической характеристики

Динамическая характеристика рассчитывается по теоретическим значениям  передаточных чисел. При расчете  динамической характеристики АТС для  каждой i-ой передачи и текущего значения частоты вращения коленчатого вала двигателя необходимо определить :

Скорость АТС – V км/ч 

Силу тяги на колесах - , Н 

Силу сопротивления воздуха - , Н 

Динамический фактор  - D 

Расчет для построения динамической характеристики для всех передач приведен в таблице 2.2

 

Таблица 2.2 - Данные для построения динамической характеристики

параметры		Числовые значения
n, об/мин		400	800	1200	1600	2000	2300
, Н*м		649,2069	800,3806	897,8036	941,476	931,3978	888,5652
I передача	, км/ч	1,605553	3,211106	4,816659	6,422212	8,027765	9,23193
	, H	51829,71	63898,72	71676,53	75163,13	74358,53	70938,98
	,H	0,43759	1,750358	3,938306	7,001433	10,93974	14,46781
	,H	51829,27	63896,97	71672,59	75156,13	74347,59	70924,51
	D	0,255232	0,31466	0,35295	0,370105	0,366123	0,349267
II передача	, км/ч	2,832466	5,664931	8,497397	11,32986	14,16233	16,28668
	, H	29379,12	36220,31	40629,08	42605,42	42149,34	40211,01
	,H	1,361905	5,447622	12,25715	21,79049	34,04764	45,028
	,H	29377,76	36214,86	40616,82	42583,63	42115,3	40165,98
	D	0,14467	0,178339	0,200017	0,209702	0,207396	0,197797
III передача	, км/ч	4,997931	9,995862	14,99379	19,99172	24,98966	28,7381
	, H	16649,96	20527,05	23025,62	24145,67	23887,2	22788,69
	,H	4,240316	16,96126	38,16284	67,84505	106,0079	140,1954
	,H	16645,72	20510,09	22987,46	24077,82	23781,19	22648,49
	D	0,081972	0,101002	0,113201	0,118571	0,11711	0,111532
IV передача	, км/ч	9,113874	18,22775	27,34162	36,4555	45,56937	52,40478
	, H	9130,622	11256,77	12626,95	13241,17	13099,43	12497,02
	,H	14,10015	56,4006	126,9014	225,6024	352,5038	466,1862
	,H	9116,522	11200,37	12500,05	13015,57	12746,93	12030,84
	D	0,044894	0,055156	0,061556	0,064095	0,062772	0,059246
V передача	, км/ч	15,49359	30,98717	46,48076	61,97435	77,46793	89,08812
	, H	5370,954	6621,629	7427,62	7788,926	7705,547	7351,189
	,H	40,74944	162,9977	366,7449	651,991	1018,736	1347,278
	,H	5330,205	6458,631	7060,875	7136,935	6686,811	6003,911
	D	0,026249	0,031805	0,034771	0,035146	0,032929	0,029566
ψ		0,021	0,021	0,021	0,021	0,021	0,021