Курсовая работа: Тяговый и динамический расчет автомобиля ГАЗ-4301

Рисунок 2.6 – График времени и пути разгона.

3. Топливная экономичность автомобиля

3.1 Построение топливной характеристики автомобиля

Топливной экономичностью называют совокупность свойств, определяющих расход топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в разных условиях движения.

Топливной характеристикой установившегося движения называют зависимость путевого расхода топлива от установившейся скорости при установившемся движении на ровной горизонтальной дороге на высшей передаче.

При построении графика топливной характеристики установившегося движения для заданной скорости автомобиля на высшей передаче определяется:

- обороты двигателя, соответствующие заданной в км/ч скорости:

 ;                                                             (3.1)

- значение эффективной мощности на валу двигателя, соответствующее полученным оборотам двигателя:

,          (3.2)

- значение мощности, передающейся в трансмиссию автомобиля:

;                                                            (3.3)

- значение мощности, подводимой к ведущим колесам автомобиля на высшей передаче:

;                                                         (3.4)

- значения мощностей, затрачиваемых на преодоление сил дорожного сопротивления и сопротивление воздуха (здесь скорость в м/с):

;                                                                (3.5)

;                                                              (3.6)

- значения степени использования мощности И и частоты вращения Е:

;                                                                 (3.7)

;                                                                      (3.8)

- определяем коэффициенты, зависящие от степени использования двигателя и частоты вращения коленчатого вала двигателя:

;                                     (3.9)

.                           (3.10)

- путевой расход топлива (в л/100 км) определяется по формуле:

,                                     (3.13)

где  – удельный расход топлива двигателем при максимальной мощности, выше  на 5... 10%. Для дизельных двигателей  лежит в пределах 190...230г/кВт ч; принимаем  = 200 г/кВт ч; = 210 г/кВт-ч (5%); - плотность дизельного топлива,  = 820 кг/м3.

Результаты сводим в таблицу 3.1. Строим график 3.1.

Таблица 3.1 – Показатели топливной характеристики автомобиля.

Об/мин	, Км/ч	Квт	Квт	, Квт	, Квт	, Квт	И	Е			, Л/100 км
600	16,4	22,28	23,70	20,14	3,7	0,333	0,2	0,214	1,16	1,079	9,45
1040	28,5	41,13	43,75	37,18	6,5	1,734	0,221	0,371	1,15	1,004	10,27
1480	40,5	59,38	63,17	53,69	9,5	4,998	0,27	0,529	1,125	0,964	11,94
1920	52,6	74,64	79,40	67,49	12,8	10,912	0,351	0,686	1,078	0,954	14,27
2360	64,6	84,48	89,87	76,38	16,5	20,264	0,481	0,843	0,999	0,968	16,93
2800	76,7	86,48	92,00	78,2	20,6	33,842	0,696	1	0,903	1	19,73

Рисунок 3.1 – График топливной характеристики.

4. Выбор параметров зубчатых колес и кинематический расчет коробки передач

Основные размеры и масса коробки передач определяются главным образом размерами зубчатых колес. Предварительно параметры зубчатых колес определяются на основе метода аналогии и использования статистических данных, отражающих длительную практику автостроения. Затем они уточняются по результатам проверочных расчетов и испытаний. Главным размерным параметром является межосевое расстояние .

На основании данных о выполненных конструкциях соосных трехвальных коробок передач с двумя степенями свободы и неразветвленным потоком межосевое расстояние (мм) может быть представлено как функция крутящего момента на вторичном валу:

,                                                                       (4.1)

где  — максимальный крутящий момент на вторичном валу, Нм, определяемый исходя из максимального крутящего момента двигателя и передаточного числа первой передачи.

Коэффициент  находится в пределах 8,6...9,6 для грузовых. Большие значения коэффициента относятся к коробкам с ускоряющей передачей, а также коробкам автомобилей с дизельными двигателями.

.

Практически для выполненных конструкций ряд значений  ограничен. Для коробок передач грузовых автомобилей рекомендуется следующий рациональный ряд межосевых расстояний (мм): 85, 105, 125, 140, 160.

Принимаем  мм.

После выбора межосевого расстояния назначаются ширина зубчатых венцов, модуль и угол наклона зуба. Требуемая жесткость конструкции, удовлетворительная сбалансированность сроков службы зубчатых колес и подшипников и умеренная металлоемкость имеют место при практически установившихся пропорциях основных элементов коробки передач. Поэтому ширина зубчатых венцов, а также длина коробки по картеру и габаритные размеры валов и подшипников, выраженные в долях межосевого расстояния, сохраняют для выполненных конструкций с типовой компоновкой высокую степень постоянства.

Рабочая ширина зубчатых венцов

.                                                           (4.2)

 мм.

Нормальный модуль () зубчатых колес механических коробок передач находится в следующих пределах (мм): в микро- и малолитражных автомобилях — 2,25...2,75; легковых — 2,75...3; грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности — 3,5...4,25; грузовых автомобилях большой грузоподъемности — 4,25...5.

Принимаем  мм.

Большинство зубчатых колес в коробках передач выполняются косозубыми с целью уменьшения шума при работе и повышения прочности. Прямозубые применяются обычно для передачи заднего хода, а в грузовых автомобилях — также и для первой передачи. Угол наклона косозубых колес  находится в следующих пределах (град): в трехвальных коробках легковых автомобилей — 22...34; двухвальных — 20...25; в коробках передач грузовых автомобилей — 18...26.

Принимаем

Предварительно рассчитываем сумму чисел зубьев.

 .                                                                     (4.3)

.

Уточняем угол наклона зубьев

                                                           (4.4)

 

Трехвальные коробки передач с двумя степенями свободы на каждой передаче, кроме прямой и заднего хода, передают мощность последовательно через две пары зубчатых колес — пару привода промежуточного вала с передаточным числом ип и выходную пару данной передачи с передаточным числом иi. В этом случае задача по подбору чисел зубьев включает также рациональное распределение передаточного числа коробки передач икп = ип  иi. Значение ип при переходе от одной передачи к другой остается неизменным, изменяются лишь значения иi. Значение ип целесообразно определять исходя из заданного передаточного числа первой передачи и1. При этом должны быть учтены следующие ограничения: ведущая шестерня пары первой передачи 2Вщ1 должна иметь размер, позволяющий выполнить промежуточный вал достаточно жестким; минимальное число зубьев этой шестерни по условию качества зацепления не должно быть менее 12; шестерня первичного вала zвщ п должна иметь размер, позволяющий выполнить гнездо под передний подшипник вторичного вала требуемой грузоподъемности; внешний диаметр этой шестерни для обеспечения технологичности сборки не должен превышать размер отверстия под подшипник первичного вала, ограничиваемый условием жесткости картера. В то же время рациональным является распределение, при котором большая степень редукции момента осуществляется парой первой передачи, т.е. передаточное число иi1 превышает ип. Для трехвальных коробок передач с типовой компоновкой распределение передаточного числа первой передачи оказывается рациональным как в отношении момента на промежуточном валу, так и в отношении учета перечисленных выше ограничений, если его выполнить на основе выбора числа зубьев ведущей шестерни первой передачи zвщ 1 в следующих пределах: для коробки передач грузовых автомобилей (и1 = 6...8) — zвщ 1 = 12...16. Меньшие значения zвщ 1 относятся к коробкам передач с большими значениями иг и модуля зубчатых колес первой передачи.

Дальнейшая последовательность расчета:

zвм 1 =  - zвщ 1 ; zвм 1 =  – 12 = 40.

 иi1 = zвм 1 / zвщ 1 ; иi1 = 40 / 12 = 3,333

ип = и1 / иi1 ; ип = 6,289 / 3,333 = 1,886

иi2 = и2 / ип ; иi2 = 3,391 / 1,886 = 1,798

= щ/ип; щ2 = и21и„; иа = щ1иа; ...

После того как для каждой пары сопряженных зубчатых колес рассчитаны передаточные числа {и — иа, и = = «хЬ и = Ыг2, « = «гз, —), искомые числа зубьев 2ВЩ и 2ВМ определяются на основе решения системы (3.15).

Числа зубьев округляются до целых значений, затем производится уточнение передаточных чисел. С целью приближения к заданному ик. п можно изменять ранее выбранное значение 22, компенсировав это изменение соответствующим смещением или корректировкой угла наклона р.

Литература

1. Гришкевнч А.И. Автомобиль: Теория. - Ми.: Высш. шк., 1986. - 208 с.

2. Токарев А.А. Топливная экономичность и тягово-скоростные качества автомобиля. -М.: Машиностроение. 1982. - 224 с.

3. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости: Расчет агрегатов и систем / Под ред. Н.Ф. Бочарова. Л.Ф.Жеглова. - М: Машиностроение, 1994. - 404 с.

4. ГОСТ 4754 - 97. Межгосударственный стандарт. Шины пневматические для легковых автомобилен, прицепов к ним. легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости. Технические условия. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. 1999.

5. ГОСТ 5513 - 97. Межгосударственный стандарт. Шины пневматические для грузовых автомобилей, прицепов к ним. автобусов и троллейбусов. Технические условия. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1999.

6. Литвинов АС, Фаробин Л.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. - М.: Машиностроение. 1989. - 240 с.

7. Мошностной баланс автомобиля В.А. Петрушов. ВВ. Московкин. А.Н. Евграфов. -М.: Машиностроение. 1984. - 160 с.

8. Евграфов А.Н.. Высоцкий М.С., Титович А.И. Аэродинамика магистральных автопоездов. - Ми.: Наука и техника, 1988. - 232 с.

9. Евграфов А.Н.. Есеновскнй-Дашков Ю.К. Аэродинамические свойства автомобилей и автопоездов. Методы исследований. - М.: МГАУ. 1998. - 79 с.

10. Европейский Союз. Технические стандарты на автотранспортные средства. Директива Совета 93.53 ЕС от 25 июля 1996 года. Максимальные разрешенные габаритные размеры и нагрузки (веса) автотранспортных средств.

11. Грузовые автомобили: Проектирование и основы конструирования М.С. Высоцкий. Л.Х. Гилелес. С.Г. Херсонский. - М.: Машиностроение. 1995. - 256 с.