Визначення основних параметрів автомобіля ЗІЛ-131

Федеральне агентство залізничного транспорту

Сибірський державний університет шляхів сполучення

Кафедра "Механізація колійних, вантажно-розвантажувальних і будівельних робіт"

Розрахунково-графічна робота з дисципліни

"Автомобілі та тягачі"

Визначення основних параметрів автомобіля

АТ.М311.00.09.00.00.00.ПЗ

Розробив

студент гр. М-311

Стріжкін Є.В.

Керівник

доцент

Сирямін Ю.М.

2008

Зміст

1. Вибір прототипу і опис його загального обладнання

2. Визначення маси автомобіля

3. Вибір шин

4. Визначення потужності двигуна

5. Побудова зовнішньої характеристики

6. Вибір передавальних чисел трансмісії

7. Визначення робочого об'єму двигуна

8. Геометричні характеристики прохідності автомобіля

9. Побудова динамічної характеристики автомобіля

10. Побудова графіка прискорень автомобіля

11. Побудова графіка гальмівного шляху автомобіля

Список літератури

1. Вибір прототипу і опис його загального обладнання

Як прототип обраний автомобіль ЗІЛ-131 (малюнок 1).

ЗІЛ-131 - тривісний автомобіль, випускається автомобільним заводом імені Лихачова. Кузов автомобіля - дерев'яна платформа з заднім відкривається бортом, бічні борти забезпечені відкидними лавками Борти мають гнізда для установки дуг тенту. Кабіна - тримісна суцільнометалева. На автомобілі встановлений карбюраторний, V - подібний, чотиритактний, 8 - циліндровий двигун. [1]

Трансмісія механічна, багатоступінчаста. У трансмісії застосована п'ятиступінчаста коробка передач, з п'ятьма передачами для руху вперед і однією для руху назад, з двома синхронізаторами інерційного типу для включення 2-ої і 3-ій, четверта і 5-ій передач. Передавальні числа: I - 7,44; II - 4,10; III - 2,29; IV - 1,47; V - 1,00; заднього ходу - 7,09. [1] Кінематична схема трансмісії наведена на малюнку 2 .

Зчеплення - однодискове, сухе, з пружинним гасителем крутильних коливань. [1]

Рульовий механізм - з гідравлічним підсилювачем, розташованим в спільному картері з рульовим механізмом; робоча пара - гвинт з гайкою на циркулюючих кульках і рейка, зачіпається з зубчастим сектором. Передаточне число рульового механізму - 20. [1]

Робоча гальмівна система - колодочне, барабанного типу; діє на всі колеса, привід пневматичний. Гальмо стоянки - барабанного типу, діє на трансмісію; привід механічний.

Повна маса прототипу 6700 кг. [1]

Розподіл маси по мостах:

На передню вісь 3195 кг - це приблизно 46% від повної маси,

На візок 3505 кг - 54%. [1]

Рисунок 1 - Габаритні розміри автомобіля ЗІЛ-131

Робота рульового керування з вбудованим гідропідсилювачем:

Гідрокінематіческая схема рульового управління приведена на малюнку 3.

Рульовий вал 1, встановлений в кулькових підшипниках, має на кінці гвинт 2. На гвинті закріплена кулькова гайка 3, що входить в поршень-рейку 4. Поршень-рейка, яка одночасно є поршнем гідравлічного підсилювача і рейкою рульового механізму, перебуває в зачепленні з зубчастим сектором 5, виконаним заодно з валом сошки 6. При повороті рульового валу поршень-рейка переміщається усередині картера рульового механізму. Осьове переміщення поршня рейки, що має на зовнішній поверхні зуби, викликає поворот валу сошки, а отже, і керованих коліс. Для зменшення тертя в парі гвинт-гайка замість звичайної різьби виконані напівкруглі гвинтові канавки, в які закладено кульки 7.

Картер рульового механізму є одночасно циліндром гідропідсилювача. У гідросистему підсилювача входять також лопатевої насос, що приводиться в дію від валу двигуна, бачок, фільтр, запобіжний клапан і розподільник. Розподільник складається з корпусу, в якому розташований золотник, закріплений на валу гвинта. Золотник з валом фіксується в нейтральному положенні пружинами з двома реактивними плунжерами кожна. Довжина золотника більше довжини отвору для нього в корпусі розподільника, тому золотник і гвинт можуть переміщатися в осьовому напрямку на 1 мм в кожну сторону від середнього положення. [1]

Гідропідсилювач працює наступним чином. При прямолінійному русі машини золотник розташований в нейтральному положенні, масло вільно перекачується насосом в бачок, оскільки нагнітальна і зливна лінії з'єднані між собою. При повороті машини, у разі підвищеного опору повороту керованих коліс - на гвинті виникає реактивне осьове зусилля, зсувне гвинт. Разом з гвинтом зсувається золотник, долаючи при цьому зусилля пружин, що діють на реактивні плунжери. Це зусилля передається на рульове колесо. При цьому одна з внутрішніх порожнин циліндра відключається, а в іншу збільшується подача масла. Тиск масла в цій порожнині зростає, і поршень-рейка, переміщаючись, повертає зубчастий сектор і вал рульової сошки і через рульовий привід - колеса машини. При припиненні повороту золотник під дією реактивних плунжерів повертається в нейтральне положення, і дія гідропідсилювача припиняється. [1]

2. Визначення маси автомобіля

Повна маса автомобіля ma, кг [2]:

, (1)

де mH - вантажопідйомність автомобіля, кг (mH = 5200 кг); n б - коефіцієнт, що враховує спорядження автомобіля; m П - маса пасажира, кг (m П = 80 кг);

z П - кількість пасажирів (z П = 3).

, (2)

де ne - коефіцієнт використання маси, (ne = 1,7 [2]).

.

.

Маса порожнього автомобіля m 0, кг:

, (3)

.

3. Вибір шин

Шини вибираються за навантаженням на найбільш навантажене колесо по ГОСТ 5513-84. Як правило, навантажують більше провідний міст з метою збільшення зчеплення з дорогою. У вантажних автомобілів з ​​колісною схемою при повному використанні вантажопідйомності на передню вісь доводиться близько 30% навантаження. На задніх осях автомобіля зазвичай монтують по дві шини, кожна з яких може відчувати приблизно таку ж навантаження, як і шина переднього колеса. Всі колеса автомобіля за конструкцією майже завжди однакові і взаємозамінні. Відмінність може бути тільки у внутрішньому тиску в шинах.

Навантаження, що припадає на задні мости m з, кг:

, (4)

де λ - коефіцієнт, що враховує розподіл навантаження по осях (λ = 0,7).

.

Навантаження, що припадає на кожне колесо m в (1), кг:

. (5)

Навантаження, що припадає на передній міст m п, кг:

, (6)

.

Навантаження, що припадає на кожне колесо m п (1), кг:

. (7)

Виходячи з найбільшого навантаження на кожне колесо по довіднику [3] прийняті шини 260-508Р:

Таблиця 1 - Основні параметри шини

4. Визначення потужності двигуна

Потужність двигуна Pev, кВт повинна бути достатня для забезпечення заданої максимальної швидкості руху Vmax по дорозі з мінімальним заданим коефіцієнтом опору перекатуванню [2]:

, (8)

де Vmax - максимальна швидкість, м / с (Vmax = 85 км / год = 23,6 м / с); Ga - вага автомобіля, Н; f - коефіцієнт опору перекатуванню kB - аеродинамічний коефіцієнт обтічності, Н • с2/м4 (kB = 0,6 Н • с2/м4),

A - лобова площа автомобіля, м2; η тр - ККД трансмісії (η тр = 0,9 [2]).

, (9)

де g - прискорення вільного падіння, м/с2 (g = 9,8 м/с2).

.

, (10)

.

, (11)

де B - колія автомобіля, м (B = 1,82 м); H - висота автомобіля, м (H = 2,975 м).

.

У загальному випадку частота обертання валу двигуна nmax при максимальній швидкості руху не дорівнює частоті обертання np, що відповідає максимальній потужності двигуна і отже, Pev ≠ Pmax [2].

Для знаходження максимальної потужності використовується емпірична формула Лейдерман:

, (12)

де a, b-емпіричні коефіцієнти апроксимуючих перевантажувальну гілка зовнішньої характеристики кубічного тричлена (a = 0,87, b = 1,13 - для дизельних двигунів [2]).

У сучасних ДВС ставлення nmax / np = 1,2 [2].

.

5. Побудова зовнішньої характеристики

Зовнішня характеристика - графічна залежність потужності й крутного моменту від частоти обертання колінчастого вала.

Переймаючись значеннями ne, які відповідають відносинам ne / np = 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2, визначаємо величину відповідних потужностей Pe, заносимо їх у таблицю і будуємо зовнішню характеристику ДВС.

Для побудови зовнішньої характеристики формула (12) записується в наступному вигляді:

, (13)

де Pe - поточне значення потужності двигуна; ne - поточні значення частоти обертання коленвала; np - номінальна частота обертання (np = 3200 об / хв = 53 об / с).

Поточне значення крутного моменту:

, (14)

Значення, необхідні для побудови зовнішньої характеристики розраховуються за формулами 13 і 14. Результати наведені в таблиці 2.

Таблиця 2 - Розрахунок зовнішньої характеристики

Зовнішня характеристика представлена ​​на малюнку 4.

6. Вибір передавальних чисел трансмісії

Передаточне відношення головної передачі i гол визначається з умови забезпечення заданої максимальної швидкості Vmax:

, (15)

де nmax - максимальна частота обертання колінчастого вала, об / с (nmax = 60 об / с); r к - радіус колеса, м (r к = 0,476 м); Vmax - максимальна швидкість, м / с (Vmax = 23,6 м / с); i кв - передавальне число КПП на вищій передачі (i кв = 1); i р - передавальне число роздавальної коробки (i дв = 1);

.

Передаточне число першої передачі в КПП визначають з умови забезпечення руху при заданому максимальному дорожньому опорі.

, (16)

де ψmax - максимальний коефіцієнт дорожнього опору (ψmax = 0,23); Tmax - максимальний момент двигуна, Н • м (Tmax = 410 Н • м), η тр - ККД трансмісії (η тр = 0,9).

.

Отримане за формулою (16) значення i к1 необхідно перевірити за умовою відсутності буксування:

, (17)

де G сц - вага, що доводиться на провідні колеса, Н; φ - коефіцієнт зчеплення (φ = 0,7).

, (18)

.

Умова відсутності буксування (17) виконується.

Передаточне число будь-якої передачі КПП можна визначити за формулою:

, (19)

де n - число передач, виключаючи задню (n = 5), k - номер передачі.

Передаточне число другої передачі КПП:

Передаточне число третьої передачі КПП:

Передаточне число четвертої передачі КПП:

П'ята передача - пряма, передавальне число i К5 = 1.

Передаточне число задньої передачі КПП:

, (20)

.

Максимальна швидкість автомобіля при відповідній передачі:

, (21)

;

;

;

;

;

.

7. Визначення робочого об'єму двигуна

Робочий об'єм двигуна Vh визначається з умови забезпечення необхідної потужності:

, (22)

де z - тактность двигуна (z = 4); Pmax - максимальна потужність двигуна, Вт (Pmax = 108,1 кВт); pep - середнє ефективне тиск при максимальній потужності, Па (pep = 0,6 МПа); np - частота обертання коленвала при максимальній потужності, об / с (np = 50 об / с).

.

Діаметр циліндра:

, (23)

де i - кількість циліндрів (i = 8).

.

8. Геометричні характеристики прохідності автомобіля

До геометричним характеристикам прохідності машини відносяться:

-Дорожній просвіт δ, мм;

-Кути в'їзду α П і з'їзду β П, град;

-Радіуси поздовжньої R пр і поперечної прохідності R поп, м.

Дорожній просвіт δ характеризує можливість руху автомобіля без зачіпання зосереджених на дорозі перешкод. За [1] прийнятий мінімальний дорожній просвіт δ = 2 45 мм.

Оскільки даний автомобіль підвищеної прохідності, дорожній просвіт збільшуємо на 25 ... 30%:

Кути в'їзду α П і з'їзду β П характеризують прохідність автомобіля по нерівностях на момент в'їзду на перешкоду і з'їзду з нього. За [1] прийняті α П = β П = 40 ˚ для автомобіля підвищеної прохідності.

Радіуси поздовжньої R пр і поперечної прохідності R поп визначають обриси перешкоди, подолати які автомобіль може, не зачіпаючи його. У відповідності з рисунком 5 і малюнком 6, виконаними в масштабі 1:50, прийняті R пр = 2200 мм, R поп = 1100 мм.

Малюнок 5 - Визначення поздовжньої прохідності

Малюнок 6 - Визначення поперечної прохідності

9. Побудова динамічної характеристики автомобіля

Питома вільна сила тяги, що витрачається на подолання дорожніх опорів і розгін автомобіля, називаються динамічними чинниками. Він визначається на кожній передачі при роботі з повним навантаженням і висунутої рейкою паливного насоса.

Для кожної з передач, задаючись послідовно значеннями частоти обертання, визначено відповідні їм значення швидкості, м / с:

, (24)

де nei - поточна частота обертання коленвала, об / с; i тр i = передавальне число трансмісії на відповідній передачі;

, (25)

На першій передачі: i ТР1 = 4 • 1 • 7,6 = 30,4;

На другій передачі: i ТР2 = 2,83 • 1 • 7,6 = 21,5;

На третій передачі: i ТР3 = 2 • 1 • 7,6 = 15,2;

На четвертій передачі: i ТР4 = 1,41 • 1 • 7,6 = 10,7;

На п'ятій передачі: i тр5 = 1 • 1 • 7,6 = 7,6.

Опору від вітрового навантаження F В, Н:

, (26)

де kB - аеродинамічний коефіцієнт обтічності, Н • с2/м4 (kB = 0,6 Н • с2/м4), A - лобова площа автомобіля, м2 (A = 5,41 м2).

Динамічний фактор:

, (27)

де η тр - ККД трансмісії (η тр = 0,9);

Ga - вага автомобіля, Н (Ga = 83280 Н).

Значення, необхідні для побудови динамічної характеристики розраховуються за формулами 24 - 27. Результати наведені в таблиці 3.

Таблиця 3 - Розрахунок динамічної характеристики