Расчет карданной передачи

     Введение 

     Автомобильный транспорт имеет большое значение. Его основной задачей является полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозке грузов и пассажиров, при наименьших материальных и трудовых затратах. Ежегодно увеличиваются перевозки пассажиров автобусами и легковыми автомобилями по внутригородским, пригородным и междугородным маршрутам. Прогресс в автомобильной промышленности, дальнейшее увеличение грузооборота автомобильного транспорта предусматривает не только количественный рост автопарка, но и значительное улучшение  использования имеющихся автомобилей, повышение культуры эксплуатации, увеличение межремонтных сроков службы, обеспечение высокого уровня безопасности дорожного движения и экологичности.

     Целью данного курсового проекта является ознакомление с методами выбора основных параметров автомобиля и его агрегатов, обеспечивающих ему заданные свойства подвижности, а также разработка или модернизация карданной передачи. 

 

      1 Проектировочный  тяговый расчет  автомобиля 

     Исходные  данные:

     а) максимальная скорость движения 97 км/ч;

     б) класс автомобиля 5;

     в) вид автомобиля 5;

     г) тип двигателя дизельный; 

     1.1 Выбор прототипа 

     По  заданным классу, максимальной скорости и виду автомобиля выбираем автомобили, наиболее близкие по заданным параметрам. Данные сводим в таблицу 1.1.

      

     Таблица 1.1 - Техническая характеристика автомобилей  МАЗ-5551А2-4327 и ТАТРА 815-2.

 

     По  заданному классу и виду автомобиля, заданной максимальной скорости  движения автомобиля, а также найденным  значениям номинальной мощности и номинального момента двигателя в качестве прототипа к проектируемому автомобилю выбираем автомобиль МАЗ-5551А2-4327. 

 

      1.2 Расчет максимальной  мощности двигателя 

     Эффективная мощность двигателя при максимальной скорости определяется выражением 

                          (1.1) 

     где - коэффициент полезного действия трансмиссии. Для автомобилей с колесной формулой 4x2 =0,8-0,9. Принимаем =0,9;

          - полная масса автомобиля, кг;

          - коэффициент дорожного сопротивления,  лежащий в пределах  . Принимаем ;

          - коэффициент сопротивления  воздуха,  . Принимаем =0,6 ;

          - площадь лобового сопротивления,  м² 

      ,                                                (1.2) 

     где - колея передних колес автомобиля, м;

          - высота автомобиля, м. 

     

 

          - максимальная скорость движения, м/с. 

     Таким образом, эффективная мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля равна. 

     

 

     1.3 Внешняя скоростная  характеристика двигателя 

     Зависимость текущих значений эффективности  мощности двигателя  от угловой скорости вращения коленчатого вала устанавливается формулой: 

      ,                                       (1.3)

     где – коэффициенты, зависящие от типа и конструкции двигателя. Для дизельного двигателя . 

     Текущее значение крутящего момента определяется выражением 

      , .                                               (1.4) 

     Расчет  параметров произведен в программе  AUTO5_PV. Результаты расчета представлены в Приложении А.

     По  полученным значениям эффективной  мощности и крутящего момента  строим внешнюю скоростную характеристику двигателя. 

     1.4 Расчет передаточных  чисел трансмиссии 

     Передаточное  число главной передачи определяется выражением 

      ,                                                  (1.5) 

     где - угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя при максимальной скорости, с^-1. Принимаем ;

          - передаточное число высшей  ступени. Принимаем 0,8;

          - радиус качения колеса; 

      , ,                                              (1.6) 

     где - коэффициент деформации шины. Для шин высокого давления  . Принимаем ;

           =508 мм - номинальный радиус колеса. Следовательно, радиус качения колеса равен 

     Дальнейший  расчет передаточных чисел выполнен с помощью программы AUTO5_PV и его результат приведен в Приложении А. 

 

      2 Поверочный тяговый  расчет автомобиля

     2.1 Расчет кинематической  скорости автомобиля  по передачам 

     Кинематическая  скорость автомобиля в функции угловой  скорости коленчатого вала двигателя определяется выражением 

      .                                                 (2.1) 

     Расчет  произведен в программе AUTO5_PV. Результаты расчета представлены в Приложении А.

     По  полученным значениям строим график зависимости кинематической скорости автомобиля от угловой скорости коленчатого  вала двигателя  

     2.2 Тяговая характеристика  автомобиля 

     Касательная сила тяги на ведущих колесах автомобиля  определяется выражением 

      .                                              (2.2) 

     Сила  сопротивления воздуха при движении автомобиля определяется выражением 

      .                                            (2.3) 

     Свободная сила тяги автомобиля определяется выражением 

      .                                                  (2.4) 

     Расчет  произведен в программе AUTO5_PV. Результаты расчета представлены в Приложении А.

     По  полученным значениям строим тяговую  характеристику автомобиля. 

     2.3 Динамическая характеристика  автомобиля 

     Динамический  фактор автомобиля определяется выражением 

      .                                                        (2.5) 

     Расчет  произведен в программе AUTO5_PV. Результаты расчета представлены в Приложении А.

     По  полученным значениям строим динамическую характеристику автомобиля. 

     2.4 Характеристики разгона  автомобиля 

     Ускорение автомобиля во время разгона определяется выражением 

      ,                                               (2.6)

     где δ_i – коэффициент учета вращающихся масс 

      ,                                                    (2.7) 

     где для автомобиля при номинальной мощности. Принимаем и . 

     По  полученным значениям строим график ускорений автомобиля.

     Вычисление  времени разгона осуществляем с  использованием графика обратных ускорений, для построения которого вычислим обратные ускорения 1/j_i до скорости 0,9υ_max . Строим график обратных ускорений.

     Расчет  произведен в программе AUTO5_PV. Результаты расчета представлены в Приложении А.

     Площадь на графике обратных ускорений, ограниченная сверху кривыми 1/j_i, осью скоростей снизу и прямыми υ =υ₀ и υ =0,9υ_max, представляет собой время разгона автомобиля от скорости υ₀ до скорости 0,9υ_max. Для его определения весь диапазон скорости разбиваем на шесть интервалов.

     Считая, что в каждом интервале скорости разгон автомобиля происходит с обратным ускорением, определенным выражением 

      ,                                         (2.8) 

     то, следовательно, время разгона автомобиля от скорости υ₀ до скорости 0,9υ_max рассчитываем по выражению 

      ,                                              (2.9) 

     Для соответствующих значений ускорений  j_i-1 и j_i получаем среднее обратное ускорение равно 

     

     и время разгона в интервале 

     

. 

     Для остальных интервалов разгона автомобиля среднее обратное ускорение в  интервале и время разгона  автомобиля в интервале вычисляем  аналогично, и результаты вычислений сводим в таблицу 2.1.

     Полное  время разгона автомобиля от скорости υ₀ до скорости 0,9υ_max определяется выражением

       .                                                 (2.10)

     

 

       Считая, что в каждом интервале  времени разгона, соответствующим  интервалам скорости, движение автомобиля происходит со средней скоростью, определенной по формуле 

      ,                                              (2.11) 

     путь  его разгона в интервале равен 

      .                                                   (2.12) 

     Таблица 2.1 – Результаты расчета времени и пути разгона автомобиля.