Определение основных параметров автомобиля МАЗ 5432
Сибирский государственный
университет путей сообщения
Кафедра:
«Подъемно-транспортные, путевые, строительные и дорожные машины»
Определение основных параметров
автомобиля МАЗ-5432
Расчетно-графическая работа по
дисциплине:
«Автомобили и тягачи»
Разработал:
студент гр. М-311 Чистяков А.А.
Содержание
1. Описание устройства автомобиля, разработка кинематических
схем
. Определение массы автомобиля
. Выбор шин
. Определение мощности двигателя
. Выбор передаточных чисел трансмиссии
. Геометрические характеристики проходимости машины
. Построение динамической характеристики автомобиля
. Построение графика ускорения автомобиля
. Построение графика тормозного пути автомобиля
Список литературы
1. Описание устройства автомобиля, разработка кинематической
схемы
В качестве прототипа по грузоподъемности и колесной схеме выбран
автомобиль МАЗ-5432. [4]
Автомобиль МАЗ-5432 имеет колесную формулу 4х2, оборудуется кабинами с
одной - двумя спальными полками, двигателями ЯМЗ-6562.10 мощностью 250 л.с. ,
8-ступенчатой механической коробкой передач ЯМЗ-2381. Тягач МАЗ-5432
предназначается для работы в составе автопоездов, имеющих массу от 36 до 52
тонн.
МАЗ- 54329 оборудован двухместной кабиной с одним спальным местом,
оснащен двигателем ЯМЗ-238М2 мощностью 240 л.с. с максимальным крутящим
моментом 90 кГс м, 5-ступенчатой коробкой передач ЯМЗ-236П. Емкость топливного
бака - 350л. Основным применяемым полуприцепом для МАЗ-54329 является
полуприцеп МАЗ-93802.[4]
Полная масса прототипа 16000 кг.[4]
Распределение массы по мостам:
· на передний мост 6000 кг;[4]
· на задний мост 10000 кг.[4].
Рисунок 1 - Основные геометрические параметры прототипа.
2. Определение массы автомобиля
Полная масса автомобиля 
:
, (1)
где 
- грузоподъемность автомобиля, 
(
);
- коэффициент, учитывающий снаряжение автомобиля;
- масса пассажира, (
);
- число пассажиров, (
).
, (2)
где 
- коэффициент использования массы, (
).
.
. Выбор шин автомобиля
Шины выбраны по нагрузке на наиболее нагруженное колесо. Как правило,
более нагруженным является ведущий мост с целью увеличения сцепления с дорогой.
У грузовых автомобилей с колесной схемой 4х2 при полном использовании
грузоподъемности на переднюю ось приходится около 25…30% нагрузки. На задней
оси автомобиля обычно монтируют четыре шины, каждая из которых может испытывать
большую нагрузку, чем шина переднего колеса. Все колеса автомобиля по
конструкции почти всегда одинаковы и взаимозаменяемы. Отличие может быть только
во внутреннем давлении в шинах. [1]
Передняя ось:
, (5)
. (6)
Т.к. на передней оси стоят две шины, то каждая воспринимает:
. (7)
Задняя ось:
, (8)
. (9)
Т.к. на задней оси стоят две шины, то каждая воспринимает:
. (10)
Наиболее нагруженными являются задние колеса, по этой нагрузке выбираем
шины из [3].
Таблица 1 - Основные параметры шины
|
Обозначение шины
|
14.00-20
|
|
Тип рисунка протектора
|
Дорожн.
|
|
Норма слойности
|
12
|
|
Максимальная нагрузка, кгс
|
5600
|
|
Внутреннее давление в шине,
кПа
|
750
|
|
Максимальная допустимая
скорость, км/ч
|
65
|
|
Статический радиус , м
|
0,567
|
|
Ширина профиля, мм
|
375
|
. Определение мощности двигателя
Мощность двигателя 
должна быть достаточна для обеспечения заданной максимальной
скорости движения 
по дороге с минимальным заданным коэффициентом сопротивления
перекатыванию[1]:
Pev=Vmax∙10-3∙(Gaf+KвAV2max)/hтр , (11)
где - максимальная скорость движения автомобиля, 
(
);
- сила тяжести автомобиля с прицепом, (
);
- коэффициент обтекаемости, 
(
);
- КПД трансмиссии, (
);
- лобовая площадь автомобиля, 
.
, (12)
где 
- колея машины, 
(
);
- высота, (
);
, (13)
,
,
.
В общем случае частота вращения вала двигателя 
при максимальной скорости движения не равна частоте
вращения 
, соответствующей максимальной
мощности двигателя, и, следовательно, 
[2].
Для нахождения максимальной мощности воспользуемся эмпирической формулой
Лейдермана [1]:
, (14)
где 
- эмпирические коэффициенты аппроксимирующие перегрузочную
ветвь внешней характеристики кубического трехчлена, (для дизельных ДВС с
неразделенной камерой сгорания 
);
- отношение частот вращения, (для современных ДВС 
);
- частот вращения, 
(
).
,
Задаваясь значениями , которые соответствуют отношениям 
, определяем величину соответствующих
мощностей 
, заносим их в таблицу и строим внешнюю характеристику ДВС.
Для построения внешней характеристики формула (14) записывается в
следующем виде:
, (15)
где 
- текущие значения мощности двигателя и частоты вращения
коленчатого вала.
Крутящий момент на валу:
, (16)
, (17)
где 
- угловая скорость.
Полученные расчетом значения 
сведены в таблицу 2.
Таблица 2 - Внешняя характеристика
ДВС
|
Показатели
|
Отношение 
|
|
0,2
|
0,4
|
0,6
|
0,8
|
1,0
|
1,2
|
|
|
8,3
|
16,7
|
25
|
33,3
|
41,7
|
50
|
|
|
52,4
|
104,7
|
157,1
|
209,4
|
262
|
314
|
|
|
41,4
|
95,4
|
151,2
|
198,0
|
225
|
221,4
|
|
|
790,7
|
911
|
962,6
|
945,4
|
859,4
|
704,7
|
5. Выбор передаточных чисел трансмиссии
Передаточное отношение главной передачи 
определяется из условия обеспечения
заданной максимальной скорости 
:
, (18)
где 
- угловая скорость вала двигателя при которой мощность
максимальна,
(
);
- радиус колеса, (
);
- передаточное число КПП на высшей передаче, (
);
.
(19)
где 
- максимальный коэффициент дорожного сопротивления
автомобиля (
по заданию);
- максимальный момент двигателя автомобиля (
);
- передаточное число низшей передачи дополнительной коробки,
(
);
- КПД трансмиссии ().
.
Полученное по формуле (19) значение 
необходимо проверить по условию
отсутствия буксования:
(20)
где 
- коэффициент сцепления (
) [1];
- вес, приходящийся на ведущую ось автомобиля, (
).
,
.
Условие отсутствия буксования выполняется.
Передаточное число любой передачи КПП можно определить по формуле:
(21)
где 
- число ступеней, исключая заднюю и ускоряющую;
- номер передачи.
Передаточное число второй передачи КПП:
.
Передаточное число третьей передачи КПП:
.
Передаточное число четвертой передачи КПП:
.
Передаточное число пятой передачи КПП:
Передаточное число задней передачи:
; (22)
.
6. Геометрические характеристики проходимости машины
К геометрические характеристикам проходимости машины относятся:
дорожный просвет 
, мм;
углы въезда и съезда
, град;
радиусы продольной и поперечной проходимости
, м.
Дорожный просвет характеризует возможность движения автомобиля без задевания
сосредоточенных на дороге препятствий. По [1] табл. 2 принят минимальный
дорожный просвет 
Углы характеризуют проходимость автомобиля по неровностям в
момент въезда на препятствие и съезда с него. По [1] приняты 
.
Рисунок 2 - Схема к определению радиуса поперечной проходимости.
При рассмотрении треугольника OАD видно, что он прямоугольный, а его
гипотенуза (OD) является радиусом поперечной
проходимости (Rпоп), тогда по теореме Пифагора
получено:
где K-колея автомобиля (K=1970 мм), -ширина профиля (b=375 мм),
-дорожный просвет (=260 мм);
Рисунок 3 - Схема к определению радиуса продольной проходимости.
Рассмотрен треугольник DAO.
Треугольник прямоугольный, его гипотенуза (DО) является радиусом продольной проходимости, тогда по
формуле Пифагора:
где L-расстояние между передней и задней
осью (L= 3700 мм);
Rкол-радиус колеса, (Rкол =567 мм);
,
мм
. Построение динамической характеристики автомобиля
Для каждой из передач, задаваясь последовательно значениями частоты
вращения 
: 
; 
, 
вычисляем соответствующие им
значения скорости:
, (25)
где 
- соответствующая частота вращения, 
;
- передаточное отношение трансмиссии на одной передаче.
Передаточное отношение трансмиссии на:
первой передаче: 
;
второй передаче: 
;
третей передаче: 
;
четвертой передаче: 
;
пятой передаче: 
.
Сопротивление ветра:
, (26)
где 
- коэффициент обтекаемости, 
(
);
- поперечная площадь автомобиля, 
(
).
Динамический фактор:
, (27)
где 
- текущее значение момента, 
, 
- вес автомобиля с полуприцепом, (
).
По формулам (25), (26), (27) с учетом внешней характеристики двигателя
рассчитываем: 
, 
, 
и заносим в таблицу 3.
|
Показатель
|
iтр1=52,2
|
iтр2=28,2
|
iтр3=15,2
|
|
nmin
|
ne
|
nmax
|
nmin
|
ne
|
nmax
|
nmin
|
ne
|
nmax
|
|
nе, об/с
|
8,3
|
41,7
|
50
|
8,3
|
41,7
|
50
|
8,3
|
41,7
|
50
|
|
Vi, м/с
|
0,5
|
2,5
|
3,0
|
0,9
|
4,6
|
5,5
|
1,7
|
8,6
|
10,3
|
|
Tеi, Н*м
|
791
|
895
|
704,7
|
791
|
895,4
|
704,7
|
790,7
|
895,4
|
704,7
|
|
Fв, Н
|
0,8
|
20
|
28,6
|
2,7
|
68,3
|
98,1
|
9,3
|
235,0
|
337,8
|
|
D
|
0,156
|
0,177
|
0,139
|
0,084
|
0,095
|
0,075
|
0,045
|
0,051
|
0,040
|
Продолжение таблицы 3
|
Показатель
|
iтр4=8,21
|
iтр5=6,57
|
|
nmin
|
ne
|
nmax
|
ne
|
nmax
|
|
nе, об/с
|
8,3
|
41,7
|
50
|
8,3
|
41,7
|
50
|
|
Vi, м/с
|
3,2
|
15,9
|
19,0
|
4,0
|
19,8
|
23,8
|
|
Tеi, Н*м
|
790,7
|
895,4
|
704,7
|
790,7
|
895,4
|
704,7
|
|
Fв, Н
|
31,9
|
805,4
|
1158,0
|
49,8
|
1257,7
|
1808,2
|
|
D
|
0,025
|
0,028
|
0,022
|
0,020
|
0,022
|
0,017
|
Так как для порожнего автомобиля 
, следовательно, масштаб ординаты
нужно уменьшить в соотношение: 
.
Динамический фактор, ограниченный областью, достижимой по условию
сцепления:
, (28)
где
- сила тяги по сцеплению,;
- сила сопротивления ветрового напора, (т.к. при условии, когда может
наступить буксование, скорость машины невелика, то принимаем
).
, (29)
где 
- вес автомобиля и часть веса полуприцепа (принята половина
веса полуприцепа), приходящиеся на ведущие колеса, Н (
);
- коэффициент сцепления ,
.
.
Dсц>Dmax
,35>0,18
Условие выполняется.
. Построение графика ускорения автомобиля
Важнейшим динамическим свойствам автомобиля является способность к
быстрому разгону.
Из уравнения тягового баланса ускорение определяется:
, (33)
где β - коэффициент учета вращающихся масс;
- суммарный коэффициент дорожных сопротивлений (
);
- динамический фактор.
, (34)
где 
- коэффициент дорожных сопротивлений (
[1])
Значения, необходимые для построения графика ускорений рассчитываются по
формулам (33), (34). Результаты приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Данные для построения
графика ускорений
|
Параметр
|
ik1=6,36
|
ik2 =3,43
|
ik3 =1,85
|
|
nе, об/с
|
8,3
|
41,7
|
50
|
8,3
|
41,7
|
8,3
|
41,7
|
50
|
|
b
|
1,4
|
1,2
|
1,1
|
|
|
0,126
|
0,147
|
0,109
|
0,054
|
0,065
|
0,045
|
0,015
|
0,021
|
0,01
|
|
j, м/с2
|
0,923
|
1,066
|
0,808
|
0,506
|
0,593
|
0,435
|
0,217
|
0,269
|
0,174
|
Продолжение таблицы 4
|
Параметр
|
ik4 =1
|
ik5 =0,8
|
|
nе, об/мин
|
8,3
|
41,7
|
50
|
8,3
|
41,7
|
50
|
|
b
|
1,07
|
1,06
|
|
|
-0,005
|
-0,002
|
-0,008
|
-0,01
|
-0,008
|
-0,013
|
|
j, м/с2
|
0,046
|
0,073
|
0,018
|
0,000
|
0,019
|
-0,028
|
9. Построение графика тормозного пути автомобиля
Динамические и тормозные свойства автомобиля взаимосвязаны. Чем выше
средняя скорость движения, тем лучше должны быть тормозные свойства, т. е. его
хорошая динамика.
Построение графика минимального пути торможения автомобиля идет с
максимальной скорости 
до полной остановки 
.
Тормозной путь, :
,
(35)
где β - коэффициент учета вращающихся масс (β = 1 [1]);
φ - коэффициент сцепления (φ = 0,7).
Согласно рекомендации Европейской экономической комиссии ООН (ЕЭКООН)
тормозной путь не должен превышать:
.
(36)
Значения, необходимые для построения графика тормозного пути
рассчитываются по формулам (35), (36). Результаты приведены в таблице 5.
Таблица 5 - Данные для построения
графика тормозного пути
|
Параметр
|
Значение
|
|
|
22
|
29
|
43
|
50
|
60
|
|
|
6
|
8
|
10
|
12
|
14
|
16,3
|
|
|
2,44648318
|
4,3493
|
6,79579
|
9,78593
|
13,3197
|
18,0557
|
|
|
7,993728
|
12,4831
|
17,8848
|
24,1989
|
31,4254
|
40,8638
|
Вывод: тормозной путь получившийся в результате расчетов меньше
максимально допустимого ЕЭКООН.
автомобиль трансмиссия ускорение двигатель
Список использованных источников
1. Ю.Н. Сырямин, П.Ю. Сырямин Определение основных параметров
автомобилей и тягачей ., 2006. 34 с.
. Сергеев В.П. Автотракторный транспорт. М.,1984. 304 с.
3. ГОСТ 8430-2003 Шины пневматические для
строительных, дорожных, подъемно-транспортных и рудничных машин. Технические
условия.
. Все об автомобилях: сайт.
5. Родичев В.А., Родичева Г.И. Тракторы и автомобили. М.,
1982. 320 с.
. СТО СГУПС 01.01-2012. Система управления качеством.
Курсовой проект и дипломный проект. Требования к оформлению.