Проектирование грузового автомобиля

Министерство  образования и науки РФ

Саратовский государственный технический университет 
 

Кафедра «Автомобили и двигатели» 
 
 
 
 
 

Курсовой проект

 Автомобиль грузовой

(пояснительная записка) 
 
 
 

Выполнил:__________________________________________  

Проверил:___________________________________________ 
 
 
 
 
 
 

Саратов 2011 г.

       Содержание                                          

                                                                                                                        

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

       1 Предварительный расчет основных  характеристик автомобиля…….5

       1.1 Выбор и обоснование выбора параметров, необходимых для

       выполнения  тягового расчета…………………………………………….5

       1.1.1 Полезная масса автомобиля……..…………………………………5

       1.1.2 Снаряжённая масса автомобиля……...…………………………….5

       1.1.3 Полная масса автомобиля…………………………………………..6

       1.1.4 Распределение массы по осям……………………………………...6

       1.1.5 Подбор шин и радиуса качения……………………………………6

       1.1.6 Коэффициент полезного действия трансмиссии………………….8

       1.1.7 Лобовая площадь автомобиля……………………………………..9

       1.1.8 Коэффициент сопротивления воздуха…………………………...10

       1.2 Расчет максимальной мощности двигателя………………………..11

       1.2.1 Мощность, необходимая для движения автомобиля с заданной

       максимальной  скоростью……………………………………………….11

       1.2.2 Максимальная мощность двигателя по условию обеспечения

       максимальной  скорости автомобиля…………………………………...12

       1.2.3 Расчет мощности двигателя, необходимой для обеспечения

       заданного значения максимального динамического  фактора на

       высшей  передаче………………………………………………………...13

       1.2.4 Максимальная мощность двигателя по условию обеспечения

       заданного максимального значения динамического  фактора на

       высшей  передаче………………………………………………………...14

       1.2.5 Окончательный выбор максимальной мощности двигателя…...14

       1.3 Расчет передаточного числа главной передачи……………………14

       1.4 Расчет передаточных чисел коробки  передач……………………..15

       1.5 Построение внешней скоростной  характеристики двигателя…….18

       2 Расчет тягово-экономических характеристик автомобиля………....19

       2.1 Тяговая характеристика и тяговый баланс автомобиля…………..19

       2.2 Мощностной баланс автомобиля…………………………………..21

       2.3 Расчет динамической характеристики автомобиля……………….23

       2.4 Расчет ускорения автомобиля………………………………………24

       2.5 Расчет времени и пути разгона автомобиля………………………25

       2.6 Расчет топливной экономичности автомобиля……………………26

       3 Тормозное управление автомобиля…..………………………………29

       3.1 Выбор тормозного управления.…………………………………….29

       3.2 Исходные данные, выбор основных параметров.………………...32

       3.3 Расчет приводных сил……………………………………………...33

       3.4 Расчёт работоспособности тормозных механизмов.……………...34

       3.5 Расчет тормозного привода…………………………………………36

       Заключение…………..…………………………………………………..40

       Список  используемой литературы……………………………………..41 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 
 

       В данном курсовом проекте требовалось спроектировать грузовой автомобиль, грузоподъёмностью 3,5 тонны, максимальная скорость которого 110 км/ч, динамический фактор на высшей передаче D₀ = 0,042, а максимальный суммарный коэффициент сопротивления дороги, преодолеваемый на первой передаче ψ_I = 0,32. В результате выполнения данного проекта был получен автомобиль с дизельным двигателем, полная масса которого составляет 7,280 т. В качестве прототипа был выбран автомобиль ЗИЛ-5301КЕ (3,450т., «Бычок»), как наиболее легкий представитель данного семейства автомобилей.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 Предварительный  расчет основных характеристик  автомобиля 

       1.1 Выбор и обоснование выбора параметров, необходимых для выполнения тягового расчета 

1.1.1 Полезная масса автомобиля 

       Полезная  масса автомобиля определяется по формуле:

,

где m – грузоподъёмность, m = 3000 кг;

   n_каб – число мест в кабине, n_каб = 3;

кг.

       1.1.2 Снаряжённая масса автомобиля 

       Снаряжённая масса автомобиля m_c, кг, определяется по величине показателя снаряженной массы, η_с:

,

       Потенциальным прототипом для проектируемого автомобиля является следующий автомобиль [9]:

ГАЗ -33104 ;

       Учитывая  действующие тенденции к снижению массы автомобиля за счет совершенствования конструкции и применения новых прогрессивных материалов снижаем выбранного прототипа на 15%, установив карбоновые элементы кузова, заменив некоторые стальные и чугунные элементы конструкции легкосплавными материалами:

.

       Собственную массу проектируемого автомобиля определяем исходя из значения :

кг.

1.1.3 Полная масса автомобиля 

       Полная  масса автомобиля вычисляется по формуле:

.

= 2409 + 3210 = 5619 кг. 

1.1.4 Распределение массы по осям 

       Масса, приходящаяся на переднюю ось,

, кг.

       Масса, приходящаяся на заднюю ось,

, кг.

       Для обеспечения нейтральной поворачиваемости автомобиля, ориентируясь на данные прототипа [9], принимаем:

       q₁ = 0,38 – доля полной массы автомобиля, приходящаяся на переднюю ось;

       q₂ = 0,62 – доля полной массы автомобиля, приходящаяся на заднюю ось.

       Масса, приходящаяся на переднюю ось,

кг.

       Масса, приходящаяся на заднюю ось,

кг. 

1.1.5 Подбор шин и определение радиуса качения 

       Тип шин выбирается исходя из условий  эксплуатации автомобилей. Размер и  марка шины определяются по величине статической нагрузки на наиболее нагруженное колесо.

       Определим нагрузку на одно переднее и заднее колесо:

, ,

где G_k1 и G_k2 – статическая нагрузка на переднее или заднее колесо

              соответственно, Н;

          n₁ – число передних колес;

          n₂ – число задних колес;

           g – ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²).

 Н.

 Н.

       Таким образом, наиболее нагруженными являются колеса передней оси (G_kmax = G_k2), что собственно и следует из п.1.1.4.

       Учитывая  нагрузку и максимальную скорость (V_amax = 115 км/ч) автомобиля производим подбор шин, ориентируясь на данные справочника [5].

       Шины 205/75R16, для которой предельно допустимая скорость составляет 170 км/ч, а допустимая нагрузка – 1300 кг (12750 Н), полностью удовлетворяет условиям эксплуатации автомобиля.

       Произведем  проверочный расчет, предложенный в  методической разработке [2], и определим приближенное значение радиуса качения.

       Коэффициент, характеризующий степень использования  допустимой максимальной скорости шины:

,

где V_amax – максимальная скорость автомобиля, км/ч.

  V_шmax – допустимая для данной шины максимальная скорость движения, км/ч.

.

       По  рассчитанной величине λ находим значение коэффициента загрузки шины ξ.

       Подсчитаем  допустимую нагрузку на шину с учетом скоростного фактора:

 .

Н.

       Сравним G_λ c максимально допустимой нагрузкой на шину:

.

       Т.о. эксплуатационная нагрузка на шину на 11 % меньше максимально допустимой.

      Радиус  качения колеса r_k, м, берем из параметров выбранной шины:

      

=0,322 

1.1.6 Коэффициент полезного действия трансмиссии 

       Коэффициент полезного действия трансмиссии η_тр характеризует потери мощности при передаче ее от двигателя к колесам. 

    Схема трансмиссии представлена на рисунке 1.

      

      Рис.1 Схема трансмиссии автомобиля