Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Наземных транспортно-технологических машин» Курсовая работа По дисциплине: «Автотракторный транспорт» На тему: «Анализ основных эксплуатационных свойств и расчет отдельных элементов конструкции грузового автомобиля КамАЗ 5320» Выполнил студент: гр. 2-НТТСс-4 Димов Я.А. Руководитель: д.т.н. Добромиров В.Н. Санкт-Петербург 2023 Содержание ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................... 4 1. Анализ конструктивных особенностей автомобиля ......................... 5 1.1 Внешний вид автомобиля ............................................................. 5 1.2 Общий вид автомобиля ................................................................. 5 1.3 Классификационные признаки АТС ............................................ 6 1.4 Техническая характеристика АТС ............................................... 6 1.5 Общие конструктивные решения и их отображение в символике сжатия инженерной информации. ..................................................................... 7 1.6 Кинематическая схема трансмиссии ................................................. 8 2. Обоснование выбора силовой установки .......................................... 9 2.1 Максимальная мощность двигателя ............................................ 9 2.2 Эффективная мощность двигателя ............................................ 10 2.3 Эффективный крутящий момент ..................................................... 10 2.4 Внешняя скоростная характеристика ............................................. 11 2.5 Мощность двигателя для движения в заданных условиях ........... 12 2.5.1 Мощность двигателя для движения автомобиля с заданной максимальной скоростью. ............................................................................ 12 2.5.2 Мощность двигателя для движения автомобиля на подъем заданной максимальной крутизны. ............................................................. 13 3. Расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля. ....... 14 3.1 Динамическая и тягово-скоростная характеристики АТС. ..... 14 3.2 Номограмма нагрузок. ................................................................. 18 Изм Лист № докум. Разраб. Димов Я.А. Провер. Добромиров Реценз. В.Н. Н. Контр. Утверд. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Анализ и расчет грузового автомобиля КамАЗ 5320 Лит. Лист 2 Листов 40 СПбГАСУ 2-НТТСс-4 4. 3.3 Ускорения при разгоне. ............................................................... 19 3.4 Топливная экономичность автомобиля ..................................... 22 3.5 Мощностной баланс автомобиля ............................................... 25 3.6 Выводы .......................................................................................... 27 Расчет основных параметров агрегатов трансмиссии .................... 29 4.1 Расчет сцепления.......................................................................... 29 4.2 Расчет ступенчатых КП ............................................................... 31 4.2.1 Расчет передаточных чисел коробки передач ...................... 31 4.2.2 Расчет межосевого расстояния валов КП .............................. 34 4.2.3 Расчет карданной передачи .................................................... 34 5. 6. 7. Расчет параметров подвески автомобиля ........................................ 35 5.1 Жесткость подвески ..................................................................... 35 5.2 Динамические ходы подвески .................................................... 36 5.3 Техническая частота колебаний ................................................. 36 Расчет параметров систем управления ............................................ 37 6.1 Расчет параметров рулевого управления .................................. 37 6.2 Расчет параметров тормозного управления .............................. 37 Заключение ......................................................................................... 39 Список использованной литературы ........................................................ 40 Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 3 ВВЕДЕНИЕ Автомобиль КамАЗ-5320 — советский и российский трёхосный бортовой крупнотоннажный грузовой автомобиль-тягач с колёсной формулой 6 × 4 и грузоподъемностью 8 т, выпускавшийся Камским автомобильным заводом (КамАЗ) с 1976 г. по 2001 г. Стал первой по счёту моделью автомобиля под маркой КамАЗ. Предназначен для выполнения транспортировочных процессов в строительной отрасли и практически во всех сферах промышленной и хозяйственной деятельности, в том числе для постоянной работы автопоездом с прицепом. Кузов — металлическая платформа с открывающимися боковыми и задним бортами и тентом. Кабина — трёхместная, цельнометаллическая, откидывающаяся вперёд. Основной прицеп — ГКБ 8350 того же типоразмера. КамАЗ-5320 отлично подходит для дальней и ближней транспортировки грузов. Данная модель экспортировалась в 40 мировых государств и на его базе было построено множество моделей для перевозки среднетоннажных грузов. Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 4 1. Анализ конструктивных особенностей автомобиля 1.1 Внешний вид автомобиля Внешний вид автомобиля КамАЗ 5320 представлен на рисунке 1. Рис. 1 Внешний вид автомобиля КамАЗ 5320 1.2 Общий вид автомобиля Чертеж общего вида автомобиля КамАЗ 5320 представлен на рисунке 2. Рис. 2 Общий вид автомобиля КамАЗ 5320 Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 5 1.3 Классификационные признаки АТС По международной классификации: согласно Правилам ЕЭК ООН АТС принадлежит к категории N3 - грузовые, специальные, специализированные автомобили, автотягачи полной массой более 12 т. (полная масса из технической характеристики - 15 305 кг). По национальной классификации, установленной отраслевой нормалью ОН 025 270 -66, по цифровой части обозначения КамАЗ-5320 принадлежит к 5 классу полной массы (14,0т-20,0т), вид АТС- бортовой автомобиль, порядковый заводской номер модели - 20. 1.4 Техническая характеристика АТС Техническая характеристика АТС представлена в таблице 1. Таблица 1. Технические характеристики КамАЗ 6520 Параметр Показатель Колесная формула 6х4 Допустимая полная масса автомобиля, кг Допустимая нагрузка на переднюю ось, кг Допустимая нагрузка на заднюю ось, кг 15305 4375 10930 Масса снаряженного автомобиля, кг 7080 Допустимая грузоподъемность, кг 8000 Максимальная скорость, км/ч 80 Тип и марка двигателя КамАЗ-740.10 дизельный с турбонаддувом Максимальная мощность двигателя, 162 (220), при частоте вращения кВт (л.с.) 2600 об/мин Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 6 Продолжение таблицы 1. Максимальный крутящий момент 667, при частоте вращения 1700 двигателя, Н·м об/мин Тип и марка коробки передач КПП 15 механическая Число передач КП 10 𝑖ГП = 6,53; Передаточное числа КП и ГП Передаточные числа КП приведены в таблице 1 Бездисковые колеса Размер обода 9.0-20 (260-508) Размер шин 9.00 R20 (260 R508) Тип, марка и размерность шин 𝑟ст = 0,476м Таблица 2. Передаточные числа КПП 15 КП 1 2 3 4 5 ЗХ Н 7,82 4,03 2,5 1,53 1,00 7,38 В 6,38 3,29 2,04 1,25 0,815 6,02 1.5 Общие конструктивные решения и их отображение в символике сжатия инженерной информации. Общие конструктивные решения автомобиля КамАЗ 5320 и их отображение в символике сжатия инженерной информации представлены в таблице 3. Таблица 3. Общие конструктивные решения автомобиля КамАЗ 5320. Схемное изображение Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КФ ФП ОФ ФУ 6х4 023 1-23 1-00 КР32.01.05.000ПЗ Лис т 7 1.6 Кинематическая схема трансмиссии Кинематическая схема трансмиссии автомобиля КамАЗ 5320 изображена на рисунке 3. Рис. 3 Кинематическая схема трансмиссии Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 8 Кинематическая схема коробки переключения передач автомобиля КамАЗ 5320 изображена на рисунке 4. Рис. 4 Кинематическая схема КПП 15 2. Обоснование выбора силовой установки Определение параметров двигателя включает: определение максимальной мощности (𝑁ДВ𝑚𝑎𝑥 ); определение эффективной мощности (𝑁𝑒 ); определение эффективного момента (𝑀𝑒 ); построение внешней скоростной характеристики двигателя 𝑁𝑒 = 𝑓(𝜔𝑒 ) и 𝑀𝑒 = 𝑓(𝜔𝑒 ). 2.1 Максимальная мощность двигателя Максимальная мощность двигателя определяется из формулы Лейдермана. 𝑁ДВ𝑚𝑎𝑥 = 𝑁ДВ , 𝜔𝑒 𝜔𝑒 2 𝜔𝑒 3 [𝑎 ⋅ 𝜔 + 𝑏 ⋅ (𝜔 ) − 𝑐 ⋅ (𝜔 ) ] 𝑁 𝑁 𝑁 (1) где а,b,c – эмпирические коэффициенты, зависящие от типа двигателя (для дизельного ДВС: а=0,53; b=1,56; c=1,09) Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 9 𝜔𝑒 – текущее значение угловой скорости коленчатого вала, 𝑐 −1 𝜔𝑁 – угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности двигателя, 𝑐 −1 Для случая максимальной мощности принимаем 𝜔𝑒 = 𝜔𝑁 , т.е. 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 = 1 Тогда при условии 𝑁ДВ = 162 КВт (см. техническую характеристику машины) 𝑁ДВ 𝑚𝑎𝑥 = 162 = 162 КВт [0,53 ⋅ 1 + 1,56 ⋅ (1)2 − 1,09 ⋅ (1)3 ] В соответствии с полученным значением 𝑁дв𝑚𝑎𝑥 строится внешняя скоростная характеристика двигателя − зависимость эффективной мощности 𝑁𝑒 и эффективного момента 𝑀𝑒 от угловой скорости коленчатого вала. 2.2 Эффективная мощность двигателя Эффективная мощность двигателя вычисляется по формуле Лейдермана. 𝜔𝑒 𝜔𝑒 2 𝜔𝑒 3 𝑁𝑒 = 𝑁ДВ𝑚𝑎𝑥 ⋅ [𝑎 ⋅ +𝑏⋅( ) −𝑐⋅( ) ] 𝜔𝑁 𝜔𝑁 𝜔𝑁 (2) Определяем 𝑁𝑒 для значений 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 = 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0. 𝑁𝑒 = 162,0 ⋅ [0,53 ⋅ 0,2 + 1,56 ⋅ (0,2)2 − 1,09 ⋅ (0,2)3 ] = 25,86 КВт Остальные значения 𝑁𝑒 для соответствующих отношений 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 рассчитываются аналогично. 2.3 Эффективный крутящий момент Эффективный крутящий момент определяется по зависимости: 𝑀𝑒 = 1000 ⋅ 𝑁𝑒 𝜔𝑒 (3) Обоснование выбора текущих значений угловой скорости коленчатого вала 𝜔𝑒 для определения 𝑀𝑒 : Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 10 Задаем значение 𝜔𝑁 (т.е. 𝜔𝑒 при максимальной мощности). Принимаем 𝜔𝑒 = 272,27 с−1 (2600 мин−1 , см. техническую характеристику машины). Из 𝜔е /𝜔𝑁 определяем 𝜔𝑁 : - при 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 = 0,2; 𝜔𝑁 = 0,2𝜔𝑒 ; - при 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 = 0,4; 𝜔𝑁 = 0,4𝜔𝑒 и т.д. Результаты расчётов сведены в таблицу 4. По её данным строим скоростную характеристику двигателя. 2.4 Внешняя скоростная характеристика Таблица 4. Внешняя скоростная характеристика двигателя. 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 0.2 0.4 0.6 0.8 1 𝜔𝑒 , 1/с 54.45 108.91 163.36 217.82 272.27 n, об/мин 520 1040 1560 2080 2600 𝑁𝑒 , КВт 25.87 63.48 104.35 140.02 162.00 𝑀𝑒 , Н · м 475.05 582.86 638.79 642.84 595.00 На внешней скоростной характеристике отмечаем: 𝜔М - угловая скорость коленчатого вала при М𝑚𝑎𝑥 ; 𝜔𝑁 - угловая скорость коленчатого вала при 𝑁𝑚𝑎𝑥 ; 𝐾𝑀 = 𝑀/𝑀𝑚𝑎𝑥 ; 𝐾𝜔 = 𝜔𝑁 /𝜔𝑀 ; Значения характерных точек: 𝜔М = 217,82 𝑐 −1 ; 𝜔𝑁 = 272,27 𝑐 −1 ; 𝐾𝑀 = 𝐾𝜔 = Изм. Лис т 642,84 595 272,27 217,82 № докум. = 1,08; = 1,25; Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 11 График внешней скоростной характеристики представлен на рисунке 5. Рис. 5 График внешней скоростной характеристики 2.5 Мощность двигателя для движения в заданных условиях Для уточнения значения мощности определим ее при: максимальной скорости, приведенной в технической характери- стике; максимальном угле подъёма, характерном для неполноприводных автомобилей. 2.5.1 Мощность двигателя для движения автомобиля с заданной максимальной скоростью. 𝑁ДВ = (𝐺𝑎 ⋅ 𝜓𝑉 + 𝐾в ⋅ 𝐹 ⋅ Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а 2−3тр 𝑉𝑚𝑎𝑥 𝑚𝑎𝑥 ) 𝑉𝑚𝑎𝑥 10−3 ⋅ , 𝜂тр (1 − 𝛿) КР32.01.05.000ПЗ (4) Лис т 12 где 𝐺𝑎 – полный вес автомобиля, H; 𝜓𝑉 – коэффициент сопротивления движению при заданных условиях; 𝐾в – коэффициент сопротивления воздуха, Н ∙ с2 / м4; (𝐾в = 0,25Н ∙ с2 / м4 ) 𝐹– лобовая площадь автомобиля, м2 (~ 7м2); 𝑉𝑚𝑎𝑥 – максимальная скорость движения автомобиля, м/с; (80 км/ч = 22 м/с) 𝜂тр – КПД трансмиссии (~0,85), 𝛿– коэффициент буксования колес (𝛿 ≈0,15 – 0,20). Для случая движения с 𝑉𝑚𝑎𝑥 по ровному горизонтальному асфальтобетону (при 𝜓𝑉 = 0,017): 2 ) 𝑁ДВ = (𝐺𝑎 ⋅ 𝜓𝑉 + 𝐾в ⋅ 𝐹 ⋅ 𝑉𝑚𝑎𝑥 ⋅ 𝑉𝑚𝑎𝑥 ⋅ 0,25 ⋅ 7 ⋅ 222 ) ⋅ 22 ⋅ 10−3 0,85(1−0,2) 10−3 𝜂тр (1−𝛿) = (150142 ⋅ 0,017 + = 110 кВт (149,56 л.с) Мощности установленного двигателя (162 кВт) достаточно для обеспечения максимальной заданной скорости движения. 2.5.2 Мощность двигателя для движения автомобиля на подъем заданной максимальной крутизны. Для движения на грунтовый подъем крутизной 𝛼 = 200 с 𝑉𝑚𝑖𝑛 𝑁ДВ = 𝐺𝑎 (𝑓 + 𝑖) ⋅ 𝑉𝑚𝑖𝑛 ⋅ 10−3 , 𝜂тр (1 − 𝛿) (5) где ƒ- коэффициент сопротивления качению. ƒ = 0,05 – для качения по сухому грунтовому основанию; i – уклон дороги, i=0,4 и (𝛼 = 20º); δ = 0,2; 𝑉𝑚𝑖𝑛 =1,4 м/с (5км/ч). Тогда Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 13 𝑁ДВ 150142 ⋅ 1,4 ⋅ (0,05 + 0,4) ⋅ 10−3 = = 139 кВт 0,85 ⋅ (1 − 0,2) Мощности установленного двигателя (162 кВт) достаточно для преодоления подъема крутизной 200 полностью груженым с заданной скоростью 5 км/ч. 3. Расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля. 3.1 Динамическая и тягово-скоростная характеристики АТС. Характеристика строится для автомобиля с полной нагрузкой. С изменением 𝐺𝑎 динамический фактор 𝐷𝑎 меняется. 𝐷𝑎 определяется по формуле: 𝐷𝑎 = 𝑃Т − Р𝑊 , 𝐺𝑎 (7) где 𝑃Т - сила тяги, Н; Р𝑊 - сила сопротивления воздуха, Н; 𝐺𝑎 - полный вес автомобиля, Н. 𝑃Т = Ме ⋅ 𝑈тр ⋅ 𝜂тр , 𝑟ст Р𝑊 = Кв ⋅ 𝐹 ⋅ 𝑉 2 , (8) (9) где 𝑀𝑒 -эффективный момент двигателя (определяется по внешней скоростной характеристике), Н∙м; 𝑈тр - передаточное число трансмиссии; 𝑈тр = 𝑈КП𝑖 · 𝑈ГП ; 𝜂тр - К.П.Д. трансмиссии (0,85); 𝑟 - радиус колеса, м (𝑟 ≅ 𝑟ст = 0,476); Кв - коэффициент сопротивления воздуха, Н ∙ с2 ∕ м4 ; 𝐹- лобовая площадь автомобиля, м2 ; 𝑉- скорость движения автомобиля, м⁄с. Скорость движения автомобиля определяется по зависимости: 𝑟ст 𝑉 = 𝜔𝑒 ⋅ , 𝑈тр Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ (10) Лис т 14 где 𝜔𝑒 - текущее значение угловой скорости к.в. двигателя, с−1 (определяется по внешней скоростной характеристике двигателя) Т.к. скоростная характеристика построена по пяти точкам (𝜔𝑒 /𝜔𝑁 = 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0) для построения динамической характеристики используем эти же точки со значениями 𝜔𝑒 54.45; 108.91; 163.36; 217.82; 272.27 с−1 соответственно. Проводим расчёты для 𝜔𝑒 = 54.45 с−1 , по остальным точкам значения М e 𝑈тр , 𝑉, 𝑃𝑇 , 𝑃𝑊 и 𝐷𝑎 - сводим в таблицу. Для 𝜔𝑒 = 54.45 𝑐 −1 и М𝑒 = 475.05 𝐻 ⋅ м (рис. 5), 𝑉= 54.45 ⋅ 0,476 = 0,51 м/с 51.06 𝑃𝑤 рассчитываем при Кв = 0,68 Н ∙ с2 ∕ м4 и 𝐹 = 6,9 м2 Тогда: 𝑃𝑊 = 0,68 ⋅ 6,9 ⋅ 0,512 = 1,22 Н; 𝑈тр1 = 𝑈КПв1 𝑖ГП = 7.82 ∗ 6.53 = 51.06; 𝑃Т = 475.05 ⋅ 51.06 ⋅ 𝐷𝑎 = 0,85 0,476 = 43318 Н; 43314.38 − 1.22 = 0,288 150142 при 𝐺𝑎 = 150 142 Н. Полная динамическая характеристика автомобиля представлена в таблице 5. Таблица 5. Динамическая характеристика автомобиля 𝜔𝑒 , с−1 54.45 108.91 163.36 217.82 272.27 𝑀𝑒 , Н ∙ м 475.05 582.86 638.79 642.84 595.00 Рт1н V1н, м/с Pw D Изм. Лис т № докум. 43318 0.5076 1.2089 0.2885 Подпись Дат а iтр=51.06 53149 58249 1.0152 1.5228 4.8356 10.88 0.354 0.3879 iтр=26.32 58618 2.0304 19.342 0.3903 КР32.01.05.000ПЗ 54256 2.538 30.223 0.3612 Лис т 15 Продолжение таблицы 5. Pт2н V2н, м/с Pw D 22324 0.985 4.5519 0.1487 Pт3н V3н, м/с Pw D 13848 1.5878 11.828 0.0922 Pт4н V4н, м/с Pw D 8475.2 2.5944 31.581 0.0562 Pт5н V5н, м/с Pw D 5539.4 3.9694 73.927 0.0364 Pт1в V1в, м/с Pw D 35341 0.6222 1.8162 0.2354 Pт2в V2в, м/с Pw D 18225 1.2065 6.8299 0.1213 Pт3в V3в, м/с Pw 11300 1.9458 17.764 Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а 27390 30018 1.9699 2.9549 18.208 40.967 0.1823 0.1997 iтр=16.33 16991 18622 3.1755 4.7633 47.314 106.46 0.1129 0.1233 iтр=9.99 10399 11397 5.1887 7.7831 126.32 284.23 0.0684 0.074 iтр=6.53 6796.6 7448.7 7.9388 11.908 295.71 665.35 0.0433 0.0452 iтр=41.66 43362 47523 1.2443 1.8665 7.2648 16.346 0.2888 0.3164 iтр=21.48 22361 24506 2.413 3.6195 27.32 61.469 0.1487 0.1628 iтр=13.32 13865 15195 3.8916 5.8373 71.057 159.88 30209 3.9398 72.831 0.2007 27961 4.9248 113.8 0.1855 18740 6.351 189.25 0.1236 17345 7.9388 295.71 0.1136 11469 10.377 505.29 0.073 10615 12.972 789.52 0.0654 7495.9 15.878 1182.8 0.042 6938.1 19.847 1848.2 0.0339 47824 2.4886 29.059 0.3183 44265 3.1108 45.405 0.2945 24662 4.826 109.28 0.1635 22826 6.0325 170.75 0.1509 15292 7.7831 284.23 14154 9.7289 444.1 КР32.01.05.000ПЗ Лис т 16 Продолжение таблицы 5. D 0.0751 0.0919 0.1001 0.1 0.0913 iтр=8.16 Рт4в 6924.2 8495.7 9310.9 9369.9 8672.6 V4в, м/с 3.1755 6.351 9.5265 12.702 15.878 Pw 47.314 189.25 425.82 757.02 1182.8 D 0.0458 0.0553 0.0592 0.0574 0.0499 iтр=5.32 Pт5в 4514.6 5539.2 6070.7 6109.2 5654.5 V5в, м/с 4.8704 9.7408 14.611 19.482 24.352 Pw 111.3 445.19 1001.7 1780.8 2782.5 D 0.0293 0.0339 0.0338 0.0288 0.0191 iтр=39.31 Pт зх 33347 40915 44841 45125 41767 Vзх, м/с 0.6594 1.3187 1.9781 2.6375 3.2968 Pw 2.0399 8.1597 18.359 32.639 50.998 D 0.2221 0.2725 0.2985 0.3003 0.2778 График тягово-скоростной характеристики изображен на рисунке 6. Рис. 6 График тягово-скоростной характеристики Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 17 Динамическая характеристика представлена на рисунке 7. Рис. 7 График динамической характеристики 3.2 Номограмма нагрузок. Для исключения необходимости расчета величины динамического фактора при каждом изменении веса (нагрузки) автомобиля, его динамическую характеристику дополняют номограммой нагрузок. Порядок построения номограммы нагрузок: - ось абсцисс динамической характеристики продолжают влево и откладывают на ней произвольный отрезок; - на этом отрезке наносим шкалу нагрузок в процентах, %; - через нулевую точку шкалы нагрузок проводим прямую, параллельную оси 𝐷𝑎 ; - на этой новой ординате наносим шкалу динамического фактора для порожнего автомобиля 𝐷𝑜 . Определение масштаба шкалы - из формулы: 𝐷𝑜 = 𝐷𝑎 ⋅ 𝑚𝑜 /𝑚𝑎 , т.е. 𝐷𝑜 /𝐷𝑎 = 𝑚𝑜 /𝑚𝑎 = 𝑎𝑜 , Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 18 где 𝑎𝑜 - изменение масштаба шкалы динамического фактора автомобиля с полной нагрузкой по отношению к порожнему автомобилю; 𝑚𝑎 - полная масса автомобиля, кг; 𝑚𝑜 - масса снаряжённого автомобиля, кг. Равнозначные деления шкал 𝐷𝑎 и 𝐷𝑜 (например 0,05; 0,1 и т.д.) соединяем прямыми линиями. Эти линии обычно проводят через «круглые» значения динамического фактора. 𝑚𝑜 = 7080 кг 𝑚𝑎 = 15305 кг 𝑎𝑜 = 7080/15305 = 0,46 Номограмма нагрузок показана на рисунке 8. Рис. 8 Номограмма нагрузок. 3.3 Ускорения при разгоне. Ускорение во время разгона для случая движения на всех передачах трансмиссии: 𝑗𝑖 = 𝑔(𝐷𝑎𝑖 − 𝜓𝑉 ) , 𝛿вр (11) 𝑖 где 𝑖- номер передачи в коробке передач; Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 19 𝜓𝑉 - коэффициент сопротивления движению при максимальной скорости (для асфальто-бетонного) дорожного покрытия при движении по горизонтальному ровному участку дороги 𝜓𝑉 = 0,017); 𝛿вр - коэффициент учёта вращающихся масс при включённой 𝑖- ой пере𝑖 даче в трансмиссии. 2 𝛿вр = (1 + 𝑏) + 𝑎𝑈тр , 𝑖 (12) где 𝑏 - коэффициент, учитывающий влияние кинетической энергии колёс, не зависящий от влияния силовой передачи; 𝑎 - коэффициент, учитывающий влияние кинетической энергии силовой установки. По экспериментальным данным 𝑏 = 0,03. . .0,05; 𝑎 = 0,001. . .0,002. Большие значения коэффициентов принимаются для более тяжёлых машин. 2 Принимаем 𝛿вр = 1,04 + 0,0015 ⋅ 𝑈тр . 𝑖 Для 𝑈тр1 = 51,06 получаем: 𝛿вр1 = 1,04 + 0,0015 ⋅ 51,062 = 4,95; 𝑗1 = 9,81(0,2885 − 0,017)/4,95 = 0,54 м/с2 . Результаты расчёта для всех контрольных точек на всех передачах в трансмиссии сводим в таблицу и по этим данным строим график ускорений автомобиля. Таблица 6. Разгоночная характеристика автомобиля δв1 gв1 δв2 gв2 δв3 gв3 δв4 gв4 δв5 gв5 Изм. Лис т № докум. 4.95139 0.537922 0.667606 0.734826 0.739583 0.681877 2.07879 0.621285 0.780099 0.861993 0.866967 0.795022 1.439758 0.512092 0.653113 0.724421 0.726016 0.657899 1.189727 0.323539 0.423972 0.4701 0.461923 0.399443 1.103961 0.172409 0.233689 0.250411 0.222576 0.150182 Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 20 Продолжение таблицы 6. δв6 gв6 δв7 gв7 δв8 gв8 δв9 gв9 δв10 gв10 δзх gзх 3.643508 0.587961 0.731699 0.806153 0.811323 0.747208 1.732324 0.590849 0.746079 0.82572 0.829771 0.758233 1.306182 0.436702 0.562326 0.624435 0.623029 0.558108 1.13994 0.247868 0.329805 0.362972 0.347369 0.282996 1.082485 0.111718 0.153409 0.151902 0.107197 0.019295 3.357985 0.599148 0.746289 0.822483 0.827732 0.762034 График ускорений при разгоне изображен на рисунке 9. Рис. 9 Ускорения при разгоне. Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 21 3.4 Топливная экономичность автомобиля Показателем топливной экономичности автомобиля в эксплуатации служит контрольный расход топлива, т.е. путевой расход в литрах на 100 км пробега 𝑔П . Расчет производится для случая движения машины на восьмой передаче в трансмиссии. g П g e min K N K ( N NW ) /( 36 V Т тр ) , (13) где 𝑔𝑒 𝑚𝑖𝑛 - минимальный удельный эффективный расход топлива, г/кВт ⋅ ч, из технической характеристики принимаем для расчёта 𝑔𝑒 𝑚𝑖𝑛 = 210; 𝐾𝑁 - коэффициент использования мощности двигателя: 𝐾𝑁 = 1,2 + 0,14И − 1,8И2 + 1,46И3 , (14) где И- степень использования мощности двигателя, И= 𝑁𝜓 + 𝑁𝑊 , 𝑁𝑇 (15) где (𝑁𝜓 + 𝑁𝑊 ) - мощность, проводимая в трансмиссию, кВт; 𝑁𝜓 = 10−3 ⋅ 𝐺𝑎 ⋅ 𝜓𝑉 ⋅ 𝑉, (16) где 𝜓𝑉 - сопротивление движению при максимальной скорости (при движении по ровному горизонтальному асфальтобетонному шоссе, 𝜓𝑉 = 0,017). 𝑁𝑊 = 10−3 ⋅ 𝐾 ⋅ 𝐹 ⋅ 𝑉 3 (17) 𝑁𝑇 - тяговая мощность двигателя, кВт: 𝑁𝑇 = 𝑁𝑒 ⋅ 𝜂тр , (18) где 𝑁𝑒 -мощность двигателя по внешней скоростной характеристике, кВт; 𝜂тр - КПД трансмиссии, (𝜂тр = 0,85); 𝐾𝜔 - коэффициент использования частоты вращения коленчатого вала: 𝐾𝜔 = 1,25 − 0,99Е + 0,98Е2 − 0,24Е3 , где Е - степень использования оборотов двигателя, 𝜔е Е= , 𝜔𝑁 Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ (19) (20) Лис т 22 где 𝜔е - текущая угловая скорость коленчатого вала двигателя, с−1 ; 𝜔𝑁 - номинальная угловая скорость коленчатого вала двигателя, с−1 ; 𝜌𝑇 - плотность топлива, кг⁄дм3 . Для дизельного топлива 𝜌𝑇 = 0,86кг/ дм3 ; 𝑉- скорость движения автомобиля, м⁄с. Для высшей 5-й передачи, для точки 𝜔е /𝜔𝑁 = 0,2, 𝑉 = 4,87 м/с. 𝑁𝑊 = 10−3 ⋅ 0,25 ⋅ 7 ⋅ 4,873 = 0,2 кВт; 𝑁𝜓 = 10−3 ⋅ 150142 ⋅ 0,017 ⋅ 4,87 = 12,43 кВт; 𝑁𝑇 = 25,87 ⋅ 0,85 = 21,99 кВт; И= 𝑁𝜓 + 𝑁𝑊 12,43 + 0,2 = = 0,57 𝑁𝑇 21,99 𝐸 = 0,2; 𝐾𝜔 = 1,25 − 0,99 ⋅ 0,2 + 0,98 ⋅ 0, 22 − 0,24 ⋅ 0, 23 = 1,089 𝑔П = 210 ⋅ 0,96 ⋅ 1,089(12,43 + 0,2) = 21,72 л/100км 36 ⋅ 4,87 ⋅ 0,86 ⋅ 0,85 Результаты расчёта сводим в таблицу 7. Таблица 7. Топливная характеристика установившегося движения АТС. Изм. Лис т 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 0.2 0.4 0.6 0.8 1 𝑁е , кВт 𝑁т , кВт Е 𝐾𝑊 V, м/с 𝑁𝑊 , кВт 𝑁𝜓 , кВт И 𝐾𝑁 𝑔П , л/100 км 25.87 21.99 0.20 1.0893 4.87 0.20 12.43 0.57 0.9631 21.72 63.48 53.96 0.40 0.9954 9.74 1.62 24.86 0.49 1.0077 21.76 104.35 88.70 0.60 0.9570 14.61 5.46 37.29 0.48 1.0128 22.63 140.02 119.02 0.80 0.9623 19.48 12.94 49.73 0.53 0.9878 24.40 162.00 137.70 1.00 1.0000 24.35 25.27 62.16 0.63 0.9370 26.84 № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 23 По данным таблицы строим график топливной характеристики установившегося движения, он изображен на рисунке 10. График отображает зависимость расхода топлива от скорости движения на высшей передаче по равной горизонтальной асфальтобетонной дороге. По графику определяем контрольный расход топлива. При Ма более 15,3 т и 𝑉а 𝑚𝑎𝑥 более 70 км/ч контрольный расход топлива определяется для 𝑉 = 60 км/ч и 𝑉 = 80 км/ч. В нашем случае: 𝑔П60 = 23,3 л/100км; 𝑔П80 = 25,8 л/100км. Кроме того, по графику может быть определена скорость 𝑉э , соответствующая минимальному расходу топлива. В нашем случае 𝑉э = 30 км/ч, при этом расход топлива 𝑔Пэ составит 21,65 л/100км. Рис. 10 Топливная характеристика установившегося движения. Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 24 3.5 Мощностной баланс автомобиля Уравнение мощностного баланса одиночной машины, для движения по горизонтальному шоссе: (21) 𝑁Т = 𝑁𝜓 + 𝑁𝑊 , Находим: 𝑁𝜓 = 10−3 ⋅ 𝐺𝑎 ⋅ 𝜓𝑉 ⋅ 𝑉 где 𝜓𝑉 - сопротивление движению при максимальной скорости (при движении по ровному горизонтальному асфальто-бетонному шоссе, 𝜓𝑉 = 0,017). 𝑁𝑊 = 10−3 ⋅ 𝐾 ⋅ 𝐹 ⋅ 𝑉 3 Тяговая мощность двигателя: 𝑁𝑇 = 𝑁𝑒 ⋅ 𝜂тр где 𝑁𝑒 -мощность двигателя по внешней скоростной характеристике, кВт; 𝜂тр - КПД трансмиссии, (𝜂тр = 0,85). Результаты расчета представлены в таблице 8. Таблица 8. Мощностной баланс АТС 0.20 0.40 0.60 1-я низшая передача 25.87 63.48 104.35 21.99 53.96 88.70 0.51 1.02 1.52 2-я низшая передача 25.87 63.48 104.35 21.99 53.96 88.70 0.98 1.97 2.95 3-я низшая передача 25.87 63.48 104.35 21.99 53.96 88.70 1.59 3.18 4.76 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 𝑁е , кВт 𝑁т , кВт V, м/с 𝑁е , кВт 𝑁т , кВт V, м/с 𝑁е , кВт 𝑁т , кВт V, м/с 0.80 1.00 140.02 119.02 2.03 162.00 137.70 2.54 140.02 119.02 3.94 162.00 137.70 4.92 140.02 119.02 6.35 162.00 137.70 7.94 Продолжение таблицы 8. Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 25 4-я низшая передача 25.87 63.48 104.35 21.99 53.96 88.70 2.59 5.19 7.78 5-я низшая передача 25.87 63.48 104.35 21.99 53.96 88.70 3.97 7.94 11.91 1-я высшая передача 25.87 63.48 104.35 21.99 53.96 88.70 0.62 1.24 1.87 2-я высшая передача 25.87 63.48 104.35 21.99 53.96 88.70 1.21 2.41 3.62 3-я высшая передача 25.87 63.48 104.35 21.99 53.96 88.70 1.95 3.89 5.84 4-я высшая передача 25.87 63.48 104.35 21.99 53.96 88.70 3.18 6.35 9.53 5-я высшая передача 25.87 63.48 104.35 21.99 53.96 88.70 4.87 9.74 14.61 0.20 1.62 5.46 12.43 24.86 37.29 12.63 26.48 42.75 𝑁е , кВт 𝑁т , кВт V, м/с 𝑁е , кВт 𝑁т , кВт V, м/с 𝑁е , кВт 𝑁т , кВт V, м/с 𝑁е , кВт 𝑁т , кВт V, м/с 𝑁е , кВт 𝑁т , кВт V, м/с 𝑁е , кВт 𝑁т , кВт V, м/с 𝑁е , кВт 𝑁т , кВт V, м/с 𝑁𝑊 , кВт 𝑁𝜓 , кВт 𝑁𝑊 + 𝑁𝜓 , кВт 140.02 119.02 10.38 162.00 137.70 12.97 140.02 119.02 15.88 162.00 137.70 19.85 140.02 119.02 2.49 162.00 137.70 3.11 140.02 119.02 4.83 162.00 137.70 6.03 140.02 119.02 7.78 162.00 137.70 9.73 140.02 119.02 12.70 162.00 137.70 15.88 140.02 119.02 19.48 12.94 49.73 62.66 162.00 137.70 24.35 25.27 62.16 87.43 График мощностного баланса автомобиля можно увидеть на рисунке 11. Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 26 Рис. 11 Мощностной баланс АТС 3.6 Выводы 1. Максимальная мощность выбранного для установки на автомобиль двигателя по внешней скоростной характеристике составляет 162 кВт при частоте вращения 2600 мин−1 , что совпадает с максимальной мощностью штатного двигателя, а рассчитанный максимальный крутящий момент 642,84 Н ∙ м достигается при частоте вращения 2080 мин−1 . При этом у штатного двигателя максимальный момент 667 Н ∙ м при частоте вращения 1700 мин−1 , что превышает расчетное значение на 3,6%. 2. Для расчета динамического фактора по сцеплению нужно воспользоваться следующей формулой. 𝐷𝜑 = Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а 𝐺𝑎сц · 𝜑, 𝐺𝑎 КР32.01.05.000ПЗ (22) Лис т 27 где 𝐺𝑎сц - сцепной вес автомобиля полной массы, Н; 𝐺𝑎с - вес автомобиля полной массы, Н; 𝜑- коэффициент сцепления. При полной массе на заднюю тележку приходится 10930 кг. В соответствии с динамическим паспортом автомобиля ограничение возможности движения гружёного автомобиля по сцеплению на горизонтальной сухой асфальтобетонной дороге (φ = 0,8; Dφ = 0,57) отсутствует. Ограничение возможности движения автомобиля по сцеплению по сухой укатанной грунтовой дороге имеют (φ = 0,55; Dφ = 0,39) также отсутствует. Ограничение возможности движения автомобиля по влажной укатанной грунтовой дороге (φ = 0,2; Dφ = 0,14) имеет место на передачах ниже 3-й низшей. Заданный в техническом задании угол подъёма 200 автомобиль в гружёном состоянии может преодолевать по укатанной грунтовой дороге при включённых низших передачах в КП со скоростью не более 5 км/ч. 3. Расчёт ускорений при разгоне на разных передачах показал, что максимальное ускорение достигается при разгоне на 2-й низшей передаче в КПП 4. В соответствии с графиком топливной характеристики установившегося движения контрольный расход топлива при скоростях 60 и 80 км⁄ч составляет соответственно 23,3 и 25,8 л⁄100 км. Экономичная скорость установившегося движения составляет 30 км⁄ч, при расходе топлива 21,65 л/100 км. 5. В соответствии с графиком мощностного баланса максимальная скорость движения автомобиля составляет 87 км⁄ч, что соответствует требованию технического задания - 80 км⁄ч. Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 28 4. Расчет основных параметров агрегатов трансмиссии 4.1 Расчет сцепления Максимальный момент, передаваемый сцеплением: Мс = Ме 𝑚𝑎𝑥 · 𝛽, (22) где Ме 𝑚𝑎𝑥 – максимальный эффективный момент двигателя (определяется по внешней скоростной характеристике двигателя), Н∙ м; 𝛽 – коэффициент запаса сцепления (для сцеплений с современными фрикционными материалами 𝛽 = 1,25. . .1,3). Для двигателя (Ме 𝑚𝑎𝑥 = 647 Н · м), принимаем равным 𝛽 = 1,3. Тогда Мс = 642,84 ⋅ 1,3 = 835,6 Н · м Наружный диаметр фрикционного диска: Так как Ме 𝑚𝑎𝑥 > 600 Н · м, то рекомендуется применять 2-х дисковое сцепление. В этом случае: 𝐷сц = 0,0188√0,5 ⋅ 𝑀𝑒 𝑚𝑎𝑥 , (23) 𝐷сц = 0,0188√0,5 ⋅ 642,84 = 0,337 м Внутренний диаметр фрикционного диска: 𝑑сц = 0,6 ⋅ 𝐷сц (24) 𝑑сц = 0,6 ⋅ 0,337 = 0,202 м Усилие прижатия дисков: Рн = Мс , 𝑍 ⋅ 𝜇 ⋅ 𝑅𝑐р (25) где 𝑍 –количество пар поверхностей трения; 𝜇 – коэффициент трения (μ = 0,25); 𝑅𝑐р – средний радиус трения, м. 𝑅𝑐р = 𝑅сц + 𝑟сц , 2 (26) Где 𝑅сц , 𝑟сц – наружный и внутренний радиусы фрикционного диска, м Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 29 0,169 + 0,101 = 0,135 2 Для двухдискового сцепления Z=4. 𝑅ср = Рн = 835,6 = 6189,62 Н 4 ⋅ 0,25 ⋅ 0,135 Сравнение расчетных параметров сцепления и действительных представлено в таблице 9. Таблица 9. Выбор марки сцепления по результатам рассмотрения аналогов Параметры сцепления Расчетные значения Модель 142 фрикционное, сухое, Тип сцепления Фрикционное двухдисковое с перифе- сухое рийным расположе- двухдисковое нием нажимных пружин Максимальный передаваемый момент, Mс , Н ∙ 835,6 833 4 4 дисков, мм 337 350 наружный 202 200 6189,62 13150 м Число трущихся поверхностей, Z Диаметр фрикционных внутренний Усилие прижатия пар трения, Н Расчетные данные сцепления практически совпали с данными сцепления по техническим данным автомобиля. В технических данных автомобиля Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 30 обеспечивается максимальный передаваемый момент с большим усилием прижатия пар трения. 4.2 Расчет ступенчатых КП 4.2.1 Расчет передаточных чисел коробки передач Определение передаточного отношения трансмиссии на низших передачах (определяем по условию сцепления): 𝜑 ⋅ 𝐺сц ⋅ 𝑟ст = М𝑒𝑚𝑎𝑥 · 𝜂тр · 𝑖тр , н (27) где М𝑒 𝑚𝑎𝑥 – максимальный эффективный момент двигателя, Н∙ м; 𝐺сц – полная масса автомобиля; 𝑟 - радиус колеса, м (𝑟 ≅ 𝑟ст = 0,475); 𝜑 – коэффициент сцепления, 𝜑 = 0,8; 𝜂тр - КПД трансмиссии. 𝑖тр = н 0,8 ∗ 150142 ∗ 0,476 = 104,64 642,84 ∗ 0,85 Так как в рассматриваемой трансмиссии не предусмотрена раздаточная коробка то: 104,64 = 104,64 1 Определение передаточного отношения трансмиссии на высшей пере𝑖н = даче: 𝑖тр = 𝑖КПв ⋅ 𝑖ГП , в (28) где 𝑖тр - передаточное число трансмиссии на высшей передаче; в 𝑖КПв - передаточное число коробки передач на высшей передаче (0,815); 𝑖ГП - передаточное число главной передачи (6,53). 𝑖тр = 0,815 ⋅ 6,53 = 5,32 в Определение кинематического диапазона передаточных чисел в КП: Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 31 𝑑к = 𝑖тр н 𝑖тр в (29) 104,64 = 19,67 5,32 𝑑к = Определение знаменателя прогрессии для разметки передач: 𝜔𝑁 𝑞= , 𝜔𝑀 𝑞= (30) 272,27 = 1,25 217,82 Определение максимальной скорости на каждой передаче: 𝑟ст 𝑉𝑝 𝑚𝑎𝑥 = 𝜔𝑒𝑚𝑎𝑥 · 𝑖тр (31) в 𝑉𝑝 𝑚𝑎𝑥 = 272,27 ∗ 𝑉𝑝−9 = 𝑉𝑝−8 = 𝑉𝑝−7 = 0,476 𝑉𝑝 5,32 𝑚𝑎𝑥 𝑞 𝑉𝑝−1 𝑞 𝑉𝑝−3 𝑞 = 24,36 м/с или 87,7 км/ч = = = 87,7 =70,16 км/ч, 1,25 70,16 1,25 56,13 1,25 = 56,13км/ч, = 44,9 км/ч, 𝑉𝑝−6 = 35,92 км/ч, 𝑉𝑝−5 = 28,74 км/ч, 𝑉𝑝−4 = 23 км/ч, 𝑉𝑝−3 = 18,4 км/ч, 𝑉𝑝−2 = 14,7 км/ч, 𝑉𝑝−1 = 11,76 км/ч, Для обеспечения диапазона скоростей машины от 11 км/ч до 88 км/ч достаточно 10 передач. Определение передаточного отношения в КП для каждой из передач: 𝑖𝑝 = 0,815 – передаточное отношение последней высшей передачи в КП (по данным аналогов) 𝑖𝑝−10 = 0,815 Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 32 𝑖𝑝−9 = 1 𝑖𝑝−8 = 1 · 1,25 = 1,25 𝑖𝑝−7 = 1,25 · 1,25 = 1,56 𝑖𝑝−6 = 1,56 · 1,25 = 1,95 𝑖𝑝−5 = 1,95 · 1,25 = 2,4 𝑖𝑝−4 = 2,4 · 1,25 = 3 𝑖𝑝−3 = 3 · 1,25 = 3,75 𝑖𝑝−2 = 3,75 · 1,25 = 4,69 𝑖𝑝−1 = 4,69 · 1,25 = 5,86 Полученные значения передаточных отношений сводим в таблицу 10. Таблица 10. Сравнение значений передаточных отношений КП 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 КП 7,82 6,38 4,3 3,29 2,5 2,04 1,53 1,25 1 0,815 5,86 4,69 3,75 3 2,4 1,95 1,56 1,25 1 0,815 серийная КП Расчетная Вывод: Анализ данных таблицы показывает, что число передач расчётной КП равно 10, а серийной (см. табл. 2) равно 5х2=10 передач за счет использования делителя. Данное конструкторское решение принято для обеспечения экономичного использования машины и повышения ее тяговых возможностей при эксплуатации автомобиля самосвала в широком диапазоне дорожных условий от движения по местности до движения по асфальтобетонным дорогам, как с прицепом, так и без него. Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 33 4.2.2 Расчет межосевого расстояния валов КП 3 С = 10−3 ∙ К ∙ √Memax ∙ UКПН , (32) где К- коэффициент, зависящий от типа автомобиля (для легковых автомобилей К = 8,9…9,3; для грузовых – К = 8,6…9,6). 9 3√642,84 ∙ 7,82 С= = 0,154 м. 1000 В связи с выбором, проведенным ранее, обосновано применение коробки передач КПП 15. Поэтому значение С = 0,154 м носит справочный характер. 4.2.3 Расчет карданной передачи Критическая угловая скорость карданного вала: 2 + 𝑑 2 )⁄𝐿2 , 𝜔квкр = (1,185 ∙ 104 ∙ √𝐷кв кв кв (33) где Dкв и dкв – соответственно наружный и внутренний диаметры карданного вала, м (для грузовых автомобилей d= 0,06…0,1 м). Lкв – длина карданного вала, м (Lкв выбирается на основе анализа конструкций прототипов). 𝐷кв = 𝑑кв + 2𝛿кв , (34) где δ – толщина стенки вала, м (для грузовых автомобилей δ = 0,002 … 0,006 м); Для автомобилей КАМАЗ 5320 6х4 Lкв длина самого длинного карданного вала привода среднего моста составляет Lкв = 1162 мм. Приняв dкв = 0,06 м и δкв = 0,002 м получаем: 𝐷кв = 0,06 + 2 ∙ 0,002 = 0,064 м. С учетом этих исходных данных: 𝜔квкр = (1,185 ∙ 104 ∙ √0,0642 + 0,062 )⁄1,162² = 769,91 с−1 Максимальная угловая скорость карданных валов привода ведущих мостов: Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 34 𝜔кв𝑚𝑎𝑥 = 𝑉𝑚𝑎𝑥 ∙ 𝑈гп , 𝑟ст (35) где Vmax – максимальная скорость движения автомобиля, м/с (по тяговодинамической характеристике V=24,35 м/с; rст – статический радиус колеса, м (rст = 0,476м); Uгп – передаточное число высшей передачи трансмиссии, соответствующее передаточным числам агрегатов трансмиссии, расположенных между рассчитываемым карданным валом и ведущими колесами автомобиля. Для карданных валов привода ведущих мостов – это передаточное отношение главной передачи Uгп = 6,53. 𝜔кв𝑚𝑎𝑥 = 24,35 ∙ 6,53 = 334,05 с−1 0,476 𝜔квкр ⁄𝜔кв𝑚𝑎𝑥 = 769,91⁄334,05 = 2,3 Вал имеет необходимый запас по критической частоте вращения, так как нормативное значение запаса составляет 2,0…2,5. Вывод: Карданные валы с выбранными конструктивными параметрами обладают более чем двукратным запасом по критической частоте вращения. 5. Расчет параметров подвески автомобиля 5.1 Жесткость подвески 𝐶𝑛𝑖 = 𝑚𝑖 ∙ 𝜔𝑛2 , (36) где Cni – жесткость подвески i–го моста; mi – подрессоренная масса автомобиля, приходящаяся на i-й мост; ω𝑛 – угловая частота собственных вертикальных колебаний подрессоренных масс. Для грузовых автомобилей ωn = 10…15 с−1 . Приняв ориентировочно массы передней оси, среднего и заднего мо- стов равными соответственно 350, 600 и 550 кг, получаем: 𝑚1 = 4375 − 350 = 4025 кг Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 35 𝑚23 = 10930 − (600 + 550) = 9780 кг Жесткость подвески передней оси при 𝜔𝑛 = 11 с−1 С𝑛1 = 4025 ∙ 112 = 487025 H · м Статический ход подвески передней оси: 𝑔 ∙ 𝑚1 ƒст1 = С𝑛1 ƒст1 = (37) 9,81 ∙ 4025 = 0,081 м 487025 Статический ход подвески задней тележки: ƒстзм = (0,7 … 1,0) ∙ ƒст1 (38) ƒстзт = 0,9 ∙ 0,081 = 0,073 м 5.2 Динамические ходы подвески ƒдин𝑖 = 𝑅дин𝑖 ∙ ƒст𝑖 (39) Для грузовых автомобилей R дин = 0,8 … 1,1. Меньшие значения принимаются для передних подвесок, большие – для задних: ƒдин1 = 0,9 ∙ 0,081 = 0,073 м ƒдинзт = 1,1 ∙ 0,073 = 0,08 м 5.3 Техническая частота колебаний 𝑛 = 300⁄√ƒст , (40) где ƒст – статический ход подвески, см. 𝑛1 = 300 ⁄√8,1 = 105,4 колеб/мин 𝑛зт = 300 ⁄√7,3 = 111 колеб/мин Рекомендуемые значения n для грузовых автомобилей – 100…120 колеб/мин. Полученные значения технических частот колебаний передней и задней подвесок находятся в диапазоне допустимых частот и являются приемлемыми. Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 36 6. Расчет параметров систем управления 6.1 Расчет параметров рулевого управления Момент сопротивления повороту управляемых колес определяется по зависимости: М𝛼 = 𝐺𝑎1 (ƒ ∙ 𝑎 + 0,14 ∙ 𝑟ст ∙ 𝜑) , ŋру (41) где Ga1 - полный вес автомобиля, приходящийся на управляемые колеса, Н; ƒ – коэффициент сопротивления качению (ƒ = 0,02); a- плечо обкатки, м (a ≈ 0,06); rст – статический радиус колеса, м (rст = 0,476 м); φ - коэффициент сцепления шин с дорогой (φ = 0,8); ŋру - к.п.д. рулевого управления (ŋру = 0,8) М𝛼 = 4375 · 9,81 ∙ (0,02 ∙ 0.06 + 0,14 ∙ 0,475 ∙ 0,8) = 2924,48Н ∙ м 0,8 Полученное значение момента сопротивления повороту управляемых колес служит исходными значениями для расчета всех элементов рулевого привода. 6.2 Расчет параметров тормозного управления Максимальный тормозной момент на колесах: 𝑀Т𝑚𝑎𝑥 = 𝐺𝑖 ∙ 𝜑 ∙ 𝑟ст ∙ 𝑚п , (42) где Gi – полный вес, приходящийся на тормозящее колесо, Н 𝐺𝑖 = 𝐺𝑎𝑖 , 𝐾 (43) где Gai – полный вес, приходящийся на i-й мост, Н; K- количество колес на i-м мосту (сдвоенные колеса рассматриваются как одно колесо, так как они имеют один общий тормозной барабан). φ- коэффициент сцепления шин с дорогой (φ = 0,8); Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 37 rст - статический радиус колеса, м (rст = 0,476 м); mп - коэффициент перераспределения масс при торможении (для передних тормозов mп = 1,5 … 2,0; для задних – 0,5…0,7) 𝐺1 = 𝐺23 = 𝐺𝑎1 2 𝐺𝑎23 4 = 4375 · 9,81/2 = 21459,4 Н; = 10930 · 9,81/4 = 26805,8 Н; 𝑀Т𝑚𝑎𝑥1 = 21459,4 ∙ 0,8 ∙ 0,476 ∙ 1,7 = 13892 Н ∙ м; 𝑀Т𝑚𝑎𝑥23 = 26805,8 ∙ 0,8 ∙ 0,476 ∙ 0,6 = 6125 Н ∙ м Полученные значения максимальных тормозных моментов являются исходными для расчета тормозных барабанов и усилий в тормозном приводе. Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 38 7. Заключение В данной курсовой работе проведен анализ эксплуатационных свойств грузового автомобиля марки КамАЗ-5320. В результате расчета и оценки эксплуатационных свойств установлено, что основные параметры силовой установки, агрегатов трансмиссии, рулевого и тормозного управления и подвески обеспечивают выполнение требований технического задания на разработку этой машины. Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 39 Список использованной литературы 1. Анализ основных эксплуатационных свойств и расчет отдельных эле- ментов конструкции грузового автомобиля: метод. указания / сост.: В.Н.Добромиров; СПбГАСУ. – СПб., 2018. – 42 с. 2. Скотников В. А., Мащенский А. А., Солонский А. С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля, М.: Агропроиздат, 1986. 383 с. 3. Чудаков Д. А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М , Ко- лос, 1972. 384 с. 4. Тягово-динамический расчёт транспортных средств специального назначения: методические рекомендации по подготовке курсовой работы / В.В. Павлов. – М.: МАДИ, 2017. – 52 с. 5. Воробьев С. А. Конструкция и эксплуатационные свойства автомобиля: учебно-методическое пособие по курсовому проектированию. – СПб.: Наукоемкие технологии, 2019. – 35 с. 6. Руководство по организации и технологии текущего ремонта автомо- биля КамАЗ-5320 (постовые работы по замене основных агрегатов)/тЦентральное проектно-технологическое бюро по внедрению новой техники и научно-исследовательских работ на автомобильном транспорте (Центравтотех). М.: транспорт, 1980. 8 с. 7. Родичев В.А., Родичева Г.И, Тракторы и автомобили – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1986.-251 с. 8. Электронный ресурс « Технические характеристики» - https://www.autoopt.ru/auto/encyclopedia/truck/kamaz/mark/kamaz-5320?ysclid =loner5munz397667931 9. Электронный ресурс «Информация о карданных валах» - https://snabkam.ru/stati-5/val-kardannyj-kamaz-razmery.html?ysclid=lon88z9bh0 420861697 10. Электронный ресурс «Информация о динамическом паспорте» - https://studfile.net/preview/6163106/ Изм. Лис т № докум. Подпись Дат а КР32.01.05.000ПЗ Лис т 40