Тягово-динамический расчет автомобиля УАЗ-3741

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ТВЕРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

 

 

 

 

 

Кафедра «Тракторы и автомобили»

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

«Тягово-динамический расчет автомобиля УАЗ-3741»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выполнил: студент 24 группы

инженерного факультета Булюкин В.С.

принял: Николаев А.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тверь, п. Сахарово – 2014

Содержание

 

Об автомобиле………………………………………………………………..…3

1. Тяговой расчет автомобиля.......................................................................…..4

1.1 Определение полного веса  автомобил………………….….……….……..4 
1.2.   Выбор шин………………………………………………………………....5 
1.3.Определение эффективной мощности двигателя…………………………6 
1.4 Расчет и построение скоростной характеристики двигателя...……..…....7     1.5 Определение передаточного числа главной передачи………………..…..9 
1.6 Определение передаточных чисел в коробке передач.………………..…10 
2. Расчет и построение динамической характеристики автомобиля…..……12

3. Расчет и построение экономической характеристики автомобиля……….15

Заключение……………………………………………………………….……..18 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Об автомобиле

 

 

УАЗ-3741 (в народе называется «Буханка», «Таблетка») — автомобиль, производимый на Ульяновском автомобильном заводе. Двигатель — вариант двигателя ГАЗ-21.

УАЗ-3741 — интегрированный цельнометаллический фургон. УАЗ 3741 (37419) — грузовой, полноприводный, двухосный автомобиль-фургон с тремя боковыми одностворчатыми дверями и двустворчатой дверью задка, с колёсной формулой 4×4. Машина выпускается Ульяновским автозаводом с 1965 года. Из-за внешнего сходства с буханкой хлеба, в народе стал именоваться «Буханка», «Пилюля», военные модификации — «Таблетка», так как их используют медики. Автомобиль производится как в кузовном (вагонном), так и в бортовом варианте ("головастик"). Кузов может быть оснащён боковыми одностворчатыми дверями и двустворчатой дверью сзади (конфигурация дверей зависит от конкретной модификации). В марте 2011 года этому автомобилю провели модернизацию по конкретным моделям: 39625, 3962 и 2206. Были добавлены ABS, гидроусилитель руля, ремни безопасности по стандарту Евро-4, двигатель тоже по стандарту Евро-4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Тяговой расчет автомобиля

1.1 Определение полного веса  автомобиля

 

Полный вес автомобиля:

                       Ga = G гр + Go + 750 . n + Gб,  Н                                                                                     (1.1)

Gа = 8000 + 16800 + 750 . 2 + 300 = 26600

где:

Gгр – номинальная грузоподъемность, Н;

Gо – собственный вес автомобиля, Н;

750 – вес  одного человека, Н;

n – число мест в салоне (кабине), включая водителя;

Gб – вес багажа (250…300 Н).

     Собственный вес автомобиля слагается  из конструктивного (сухого) веса, веса  топлива, технических жидкостей, запасного  колеса (колес), инструмента, принадлежностей  и технического оборудования.

Допускается определять собственный вес автомобиля по формуле:

Gо = Gгр / kg , Н                                                 (1.2)

где

kg  -  коэффициент использования грузоподъемности.

Рекомендовано принимать следующие значения коэффициента kg  :

для грузовых автомобилей

грузоподъемностью до 3 т          =0,9-0,95

грузоподъемность с 3 до 8 т        =1,0-1,1

грузоподъемностью более 8 т      =1,1-1,25

для легковых автомобилей           =0,2-0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.   Выбор шин

 

    В общем случае выбор  пневматических шин осуществляют  в соответствии с типом автомобиля, условиями его эксплуатации, нагрузкой  на колесо, руководствуясь соответствующими  ГОСТ.

Нагрузку на  ведущее колесо  определяют по формуле:

 λк∙ Ga / m ,  H                                                              (1.3)

где

λк -  коэффициент нагрузки ведущих колес,

m - число ведущих колес,

Ga -  полный вес автомобиля, Н.

   В данной курсовой работе  допускается принимать тип шин  и их размеры в соответствии  с прототипом автомобиля по  заданию.

   Для  выбранных шин определяют расчетный  радиус качения ведущих колес:      

 

                            rк  = 25,4 ∙10-3∙(0,5∙∙d + λш∙hш) ,  м                              (1.4)

r = 10-3 . 25,4(0,5 . 15 + 0,935 . 8,4) = 10-3 . 25,4(7,5 + 7,854) = 0,389 м.

где

λш - коэффициент деформации шины (при ориентировочных расчетах можно при          нять равным 0,93…0,935),

d - диаметр обода колеса, дюйм,

hш – высота профиля покрышки, дюйм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.Определение  эффективной мощности двигателя.

 

   Потребную мощность двигателя, необходимую для равномерного  движения полностью груженого  автомобиля с установившейся  максимальной скоростью в заданных  дорожных условиях, определяют по  формуле:

 

, кВт                           (1.5)

Здесь:

V max -  максимальная скорость движения автомобиля, км/ч

ηтр - к.п.д. трансмиссии

kw -  приведенный коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент       обтекаемости), H∙c2/м4,

Fw -  площадь лобового сопротивления (миделево сечение), м2,

Ga -  полный вес автомобиля, Н

ψ -  коэффициент дорожного сопротивления.

   При расчетах принимают  следующие значения коэффициента  сопротивления воздуха kw:

Автомобили:                      

Легковые                                0,15…0,35

Грузовые                                0,5…0,7

Автобусы                               0,25…0,4

Автопоезда                            0,55…0,95

Площадь лобового сопротивления:

 

Fw = αз∙Н∙В , м2                                          (1.6)

Fw = 2,044 . 2,070 . 0,8 = 3,38 м2.

где

αз - коэффициент заполнения площади,

Н – габаритная высота автомобиля, м

В – габаритная ширина автомобиля, м

Можно принимать следующие значения коэффициента  αз:

Для легковых автомобилей         0,78…0,80,

Для грузовых автомобилей         0,80…0,90.

КПД трансмиссии равен произведению КПД механизмов,входящих в ее состав:

 

ηтр =ηк  ηкар  ηг  ,                                                                (1.7)

ηтр = 0,98 . 0,97 . 0,96 = 0,92

   где ηк , ηкар , ηг – КПД соответственно коробки передач, карданной передачи и главной передачи.

   При  расчетах принимают следующие  значения КПД механизмов:

Коробка передач:

  прямая  передача …………………………..0,98…0,99

  понижающая  (повышающая) передача ….0,94…0,96

Карданная передача ………………………...0,97…0,98

Главная передача:

  одинарная…………………………………. 0,96…0,97

  двойная  …………………………………….0,92…0,94

 

Nv = (110/ (3600 . 0,92)) . (26600 . 0,04 . (20449/12,96) = 87 кВт.

1.4 Расчет и построение скоростной  характеристики двигателя

 

   Для  выполнения полного расчета необходимо  построить внешнюю скоростную  характеристику двигателя, для чего  определяют максимальную мощность Nmax и ее текущие значения Nei при различных величинах частоты вращения коленчатого вала.

   Максимальную  мощность двигателя подсчитывают  по формуле:

                                                 (1.8)

где (С1; С2; С3 – эмпирические коэффициенты,

Для карбюраторных двигателей  С1=С2=С3=1

Для дизелей  С1=0,53      С2=1,56        С3=1,09

λ = nv / nN ,                                                           (1.9)

 

где: nv - частота вращения вала двигателя при максимальной скорости движения автомобиля, мин-1

nN -частота вращения вала двигателя при номинальной (максимальной) мощности двигателя, мин-1(выбирают по двигателю-прототипу).

λ = 4000/4000 = 1

Для бензиновых двигателей λ = 1,05…1,1

Для дизелей и бензиновых двигателей с ограничителем частоты вращения λ = 1.

Характеристика строится в интервале частот вращения от nmin=500 мин-1 (дизель), 1000 мин-1 (бензин) до nv.

N max = 87/(1* 1.05 + 1* 1.05 2 + 1* 1.05 3) =87.4 кВт.

 

   Текущие значения мощности определяют по формуле:

 

                   ,                         (1.10)

                                                                                                 

где nei - произвольное, в пределах рабочей зоны, значение частоты вращения вала двигателя, мин-1.

   Значения эффективного крутящего момента Ме определяются при тех же значениях частоты вращения коленчатого вала по формуле: 

 

                                         ,  Н∙м                                              (1.11)  

                                                                                                 

Эффективный удельный расход топлива определяют по формуле:                           

 

                                  , г/кВт∙ч                     (1.12)           

 gN  -  эффективный удельный расход топлива на номинальном режиме (при Ne max) (принимают по заданию), г/квт.ч,

  gei -   эффективный удельный расход топлива при Nei, г/квт.ч.

  d -  эмпирический коэффициент, зависящий от типа двигателя.

   Для бензиновых двигателей d = 1,2; для дизелей d = 1,55.

  При построении внешней скоростной характеристики двигателя по оси абсцисс откладывают как частоту вращения вала двигателя, так и скорость автомобиля на высшей передаче,  используя формулу коэффициента оборотности  ηо :

                                       ηо = nv / Vmax                                                      (1.13)

   Рассчитанное значение ηо   одинаково во всем диапазоне частоты вращения вала двигателя и скорости движения  автомобиля для конкретной передачи.

   Используя формулу (1.13) можно по известным значениям скорости движения автомобиля определить для конкретной передачи соответствующую частоту вращения вала двигателя и наоборот.

   Построение внешней характеристики двигателя проводят в следующей последовательности:

1. Определяют по формулам (1.5) и (1.8) значения Nv и Nmax

2.        Произвольно, в пределах рабочей  зоны, через равные промежутки, выбирают  значения  nei (6-8 значений). В эти значения должны входить nv, nN и nmax.

3. Для  выбранных значений   nei     определяют  скорости движения    (используя формулу 1.13), а по формулам (1.10), (1.11), (1.12) определяют величины Nei, Mei, gei.

   Результаты расчетов заносят в таблицу 1.1 и по ним строят внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Таблица 1.1

№	n , мин-1	Nе , кВт	Mе , H∙м	ge, г/кВт∙ч
1	1000	26	248	293
2	1500	40,5	258	271
3	2000	54,5	260	259
4	2500	67,8	258	259
5	3000	77,8	247	262
6	3500	84	229	281
7	4000	87,5	209	290
8	4200	87	185	305