А.С. Фурман Транспортные средства. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 150200

10

		кFV 3			M	a	gψ	V
	Nv =		a max	+				a max		,	(7)
		1000η TP			1000η ТР
где к - коэффициент обтекаемости, Нс2/м4;										F- лобовая площадь авто-
мобиля, м2; Vаmax- максимальная скорость АТС, м/с;											η TP- КПД транс-
миссии;	Ма - масса АТС, кг;					g- ускорение свободного падения, м/с2;
ψ - коэффициент общего дорожного сопротивления.
При	расчете		значение		Nν	принимать				равным	Ne по внешней

скоростной характеристике с отношением частот вращения коленчатого вала двигателя 1,1 для карбюраторных двигателей без ограничителей, 0,9 для карбюраторных двигателей с ограничителем и 1,0 для дизелей.

При Va≥ 15 м/с коэффициент общего дорожного сопротивления корректируется по формуле

			2
ψ = ψ		1+		Va		,	(8)
			1500
	0

гдеψ 0 - коэффициент общего дорожного сопротивления при Va<15 м/с,

ψ 0 =0,016.

2.2.3. Выбор передаточных чисел трансмиссии Передаточное число главной передачи рассчитывают из условия

обеспечения максимальной скорости движения АТС при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя для дизеля, при частоте вращения, равной 0,9 - номинальной для карбюраторного двигателя с ограничителем, и 1,2 - номинальной для карбюраторного двигатели без ограничителя по формуле

iг =	0,105	nvrд
		V i i	,	(9)
		amax кв д
где rд - радиус колеса динамический,м;				iкв- передаточное число выс-

шей передачи КПП; iд- передаточное число дополнительной коробки. Передаточное число первой передачи КПП выбирается из условий преодоления максимального дорожного сопротивления и сохранения

сцепления ведущих колес с дорогой по формулам

11

	ik1	=	Ma gψ	maxrд
			Me maxiгiдη тр		,	(10)

где Мемах- максимальный крутящий момент двигателя, Нм; iг- передаточное число главной передачи; iд- передаточное число дополнительной коробки; ψ max – максимальный коэффициент общего дорожного сопротивления принимается равным максимальному динамическому фактору; η тр – КПД трансмиссии.

	ik1	≤	Маведϕ rд
			Мемахiгiдη тр	,	(11)
	где Мавед – масса, приходящаяся на ведущие колеса автомобиля,				кг;

ϕ - коэффициент сцепления колес с дорогой (принимается 0,8 для легковых автомобилей и 0,7 для грузовых).

Передаточные числа промежуточных ступеней рассчитываются по формуле

i	=	n− 1 in− kiк− 1
k		k1 кв ,	(12)

где к-номер ступени КПП; n- число ступеней в КПП.

2.2.4.Тяговый баланс АТС Уравнение тягового баланса решается графическим путем: строит-

ся тяговая характеристика АТС на каждой ступени коробки передач, кривая силы общего дорожного сопротивления, а также кривая суммы сил сопротивления воздуха и общего дорожного сопротивления.

Формулы для расчета:

-Скорость автомобиля на i-й передаче:

V	a	= 0,105	ne rk
						,	(13)
			i	i	г
				к1

где rк- радиус колеса кинематический, м; iк- передаточное число i-й передачи КПП; iг- передаточное число главной передачи.

12

- Сила тяги автомобиля на i-й передаче:

	Рт =	Меiкiгη тр
		rд	,

где Ме- крутящий момент двигателя, Нм.

- Сила сопротивления воздуха:

Pв = кFVа2 .

- Сила общего дорожного сопративления:

Рд = Ма gψ .

(14)

(15)

(16)

2.2.5. Динамическая характеристика АТС Для построения динамической характеристики определяют дина-

мический фактор АТС для скоростей движения от минимальной до максимальной на каждой ступени коробки передач с интервалом, соответствующим частотам вращения вала двигателя через 0,1 от номинальной частоты. На динамической характеристике наносят кривую коэффициента общего дорожного сопротивления, а также дополняют номограммой нагрузок.

Динамический фактор определяют по формуле

	D	=	Pт −	Pв
			М а g ,			(17)

где Pт - сила тяги автомобиля, Н; Pв - сила сопротивления воздуха, Н.

Масштабный коэффициент для перехода к оси Do (ось порожнего автомобиля) можно рассчитать по формуле

MD0 =	Ma g
	MD M0 g ,	(18)

где MD –масштабный коэффициент по оси D,1/мм; М0 – снаряженная масса АТС, кг.

13

2.2.6.Ускорение АТС

Ускорение АТС определяют, используя величины динамического фактора, для тех же значений скоростей движения на каждой ступени

коробки передач по формуле
j =	(D −	ψ	) g
	δ j		,	(19)
где D- динамический фактор;			δ j - коэффициент учета вращающихся
масс.
Коэффициент учета вращающихся масс определяется по формуле
δ j =	1,04+	0,04i2		(20)
			к ,

где iк -передаточное число i-й передачи КПП.

2.2.7. Время и путь разгона Данные показатели приемистости АТС определяются аналитиче-

ским способом. Для расчета используется график ускорений. Переключение передач осуществляется при скоростях, соответствующих пересечению кривых ускорений, либо, если пересечения нет, при номинальной скорости на предыдущей ступени. Время на переключение передач принимается равным одной секунде для легковых, а также микроавтобусов и грузовых автомобилей малой грузоподъемности. Для остальных АТС время переключения передач составляет две секунды. На графиках времени и пути разгона отмечают значения, соответствующие разгону легковых автомобилей до 100 км/ч, остальных АТС до 60 км/ч. Расчет проводится следующим образом.

Кривая ускорения для каждой передачи разбивается на ряд интервалов скоростей и принимается, что в каждом интервале скорости движение происходит с постоянным ускорением jср м/с2:

	jcp =	j1 + j2	,	(21)
		2

где j1 иj2 –соответственно величины ускорений в начале и конце выбранного интервала скорости, м/с2.

14

При изменении скорости в интервале ∆ V среднее ускорение можно определить как

jcp =	V	− V	=	∆ V
	1	2			,	(22)
		∆ t		∆ t

отсюда время разгона в том же интервале изменения скорости:

	∆ t =	∆ V
		jcp .		(23)

Подставляя значение jср, можно определить время разгона в данном интервале скоростей. Общее время разгона от минимально устойчивой скорости Vmin до конечной Vmax получается суммированием времени разгона на отдельных интервалах:

∑ tp = ∆ t1+ ∆ t2 + .....∆ tn .

(24)

Путь разгона в интервале скорости ∆ V определяется при помощи графика времени разгона по формуле

		V 1 −	V 2
∆ S = V с р∆	t =	2	∆	t	,	(25)

где V1 и V2-соответственно скорости движения в начале и конце интервала времени ∆ t.

Общий путь разгона ∑ Sp от минимальной скорости до конечной определяется суммированием пути разгона всех предыдущих участков:

∑ Sp = ∆ S1+ ∆ S2 + .....∆ Sn .

(26)

2.2.8. Мощностной баланс АТС График мощностного баланса строят, используя уравнение мощ-

ностного баланса для определения мощностей сопротивления движению и сопротивления воздуха, делят их значения на коэффициент полезного действия трансмиссии, приводя таким образом мощности сил сопротивления к мощности двигателя. Внешнюю скоростную характеристику двигателя наносят на график для каждой ступени коробки передач, используя соотношение между скоростью движения АТС и частотой вращения коленчатого вала двигателя. Суммарные кривые мощности сопротивления воздуха и дороги строят для двух значений коэф-

15

фициента дорожного сопротивления:0,016 и 0,025 (учитывая его изменение от скорости движения при значениях, больших 15 м/с).

Расчет производится по формулам

Nд

=

Ма gψ Va

η

тр

1000η тр

,

(27)

N

в

=

кFV 3

a

η тр

1000η

TP .

(28)

2.2.9. Остановочный путь АТС Определяется при экстренном торможении со скоростей высшей

передачи КПП до полной остановки АТС. Коэффициент сцепления принимается равным 0,3; 0,5; 0,8 для легковых автомобилей, микроавтобусов и грузовых автомобилей малой грузоподъемности; 0,2; 0,4; 0,6 - для остальных типов АТС. На графике отмечаются нормативные показатели тормозного пути для заданного типа АТС. Расчет проводится по формуле

Sо = (τ р+ τ с+р	0,5τ	н)V+а	V 2
			а
			2ϕ g	,	(29)

гдеτ р - время реакции водителя, с; τ ср -время срабатывания тормозного

привода, с; τ н -время нарастания замедления, с; ϕ -коэффициент сцепления колес с дорогой.

2.2.10. Топливно-экономическая характеристика АТС Топливно-экономическая характеристика АТС строится для высшей

ступени коробки передач на дороге с коэффициентом сопротивления

качению 0,016 и 0,025. Расчет проводят по формуле
Q	=	ge (Nд + Nв)
s		36ρ тVηa тр	,	(30)

16

где ge – удельный расход топлива, г/кВтч; ρ т - плотность топлива, кг/м3 (принимается для дизеля 0,78, а для карбюраторного двигателя 0,75).

Удельный расход топлива для дизеля можно рассчитать по форму-

ле

				ne	ne2
ge =	gN	1,55−	1,55	+
					2		,	(31)
				nN	nN

где gN- удельный расход топлива при максимальной мощности, г/кВтч.

А для автомобилей с карбюраторным двигателем расчет проводят по формуле

g =	g	K K/	(32)
e		N u u ,

где, Кu – коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива от степени использования мощности; К/u- коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Коэффициенты Кu , К/u можно рассчитать по формулам
Ku =	A−	Bu+		Cu2	,			(33)
K/ =	A/−	B/	n	C/		n2
			e+			e
						nN2
u			nN				,	(34)

где u- степень использования мощности двигателя.

А,В,С,А/,В/,С/ - вспомогательные коэффициенты; А=2,75; В=4,61;

С=2,86; А/=1,23; В/=0,79; С/=0,56.

Степень использования мощности можно рассчитать по формуле

u =	Nд + Nв
	Nеη тр .	(35)

17

2.3.Разработка конструкции агрегата, системы

2.3.1. Выбор конструктивной схемы При выборе конструктивной схемы агрегата или системы указы-

ваются требования, предъявляемые к конструкции.

Проводится обзор и краткий критический анализ существующих конструкций данного функционального назначения: приводятся схемы агрегатов, указываются преимущества и недостатки рассматриваемых схем, степень удовлетворения требованиям, предъявляемым к конструкции, возможность применения.

В заключение на основании анализа возможных конструктивных схем выбирается схема разрабатываемого агрегата и отмечаются ее особенности и достоинства.

При проектировании систем и агрегатов, состоящих из нескольких механизмов, приводов и т.п., выбор и обоснование конструктивной схемы проводятся для каждого механизма.

2.3.2. Выбор основных параметров конструкции Выбор основных параметров конструкции проводится на основе

статистического анализа существующих конструкций по имеющимся рекомендациям и эмпирическим зависимостям, по компоновочным и конструктивным соображениям.

После выбора основных параметров выполняется предварительная эскизная компоновка конструкции и проводится выбор материалов для деталей агрегатов и механизмов.

2.3.3. Расчет конструкции В данном разделе необходимо привести полный расчет

(кинематический, гидравлический, прочностной и т.д.) разрабатываемого агрегата или системы. Должны быть определены размеры деталей, выполнены необходимые расчеты на прочность, долговечность, жесткость, износостойкость и т.п. деталей механизмов, агрегатов и систем.

При расчете необходимо: выбрать и обосновать наиболее опасные режимы работы, определить расчетные режимы, построить расчетную силовую схему, определить значения расчетных силовых факторов, определить размеры деталей (при проектном расчете) или напряжения (при проверочном расчете) в наиболее опасных сечениях деталей.

18

2.3.4.Чертеж общего вида конструкции

Вконструкции агрегата, механизма или узла должны быть проработаны все детали до состояния, достаточного для деталировок. При этом все детали должны быть вычерчены в соответствии с действующими ГОСТами. На листах должно быть дано необходимое количество проекций, разрезов и сечений, достаточное для понимания рабочих процессов и установления основных размеров всех деталей.

При разработке конструкции на предварительный эскизный проект наносят все детали, расчет которых был проведен в пояснительной записке. Затем на чертеже даются все недостающие детали и узлы, расчет которых не проводился и размеры которых принимаются по прототипу.

На чертежах проставляются только основные размеры, необходимые для справок и увязок сопрягаемых деталей.

Спецификация должна содержать все детали. Она выполняется на отдельных листах формата À4 и вшивается в пояснительную записку. На все стандартные детали в графе наименований обязательно указывается номер ГОСТа.

2.4. Указания по разработке конструкций основных агрегатов и систем АТС

Содержание конструкторской части проекта, в зависимости от разрабатываемой конструкции АТС, может меняться в широких пределах. Для различных агрегатов и систем АТС рекомендуется следующее содержание расчетной и графической частей.

2.4.1. Сцепление Выбрать основные параметры: внутренний диаметр и толщину

фрикционных накладок, коэффициент запаса сцепления, ход выжимного диска. Определить нажимное усилие пружин.

Проверить выбранные параметры сцепления по величине удельного давления на накладки, по величине показателей нагруженности сцепления (работа буксования и нагрев) и по размерам маховика двигателя.

Выполнить расчет деталей сцепления: подобрать число и рассчитать параметры нажимных пружин, подобрать размеры нажимного диска и рассчитать элементы, соединяющие диск с маховиком, рассчи-

19

тать рычаги выключения сцепления и заклепки фрикционных накладок, определить размеры шлицевого соединения ведомого диска.

Подобрать параметры гасителя крутильных колебаний.

Рассчитать привод сцепления: определить общее передаточное число привода и передаточные числа элементов, составляющих привод. Рассчитать работу выключения сцепления и величину максимального усилия на педали. Для гидравлического привода подобрать диаметры поршней цилиндров. Для пневмогидравлического усилителя определить диаметр поршня усилителя, подобрать размеры следящего устройства, параметры пружин и построить характеристику усилителя.

Графическая часть включает в себя:

-первый лист: продольный разрез сцепления, вид со стороны кожуха, необходимые виды и поперечные сечения;

-второй лист: ведомый диск сцепления в сборе, конструкция привода сцепления, для гидравлического привода - схема привода, продольные разрезы цилиндров, усилителя.

2.4.2. Коробка передач и раздаточная коробка Выбрать основные параметры: межосевое расстояние, ширину зуб-

чатых колес, муфт, синхронизаторов, подшипников, размера валов. Определить параметры зубчатых колес: модуль, исходный контур,

угол наклона линии зубьев, коэффициенты смещения исходного контура.

Определить суммарное число зубьев кинематической пары и число зубьев зубчатых колес передач, скорректировать передаточные числа передач.

Зубчатые колеса посчитать на прочность (напряжение изгиба и контактные напряжения сжатия) по формулам Льюиса и Герца.

Валы коробки передач рассчитать на прочность и жесткость. Подобрать подшипники валов с расчетом их долговечности и приведенной грузоподъемности по ГОСТ 18855-82.

Рассчитать синхронизатор одной пары шестерен.

Все остальные размеры деталей коробки передач допускается выбирать по конструктивным соображениям.

Графическая часть включает в себя:

- первый лист: продольный разрез коробки передач по валам с изображением всех элементов конструкции зубчатых колес, валов и их опор, муфт и синхронизаторов;