Определение показателей эксплуатационных свойств автомобиля КрАЗ–5133ВЕ

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Минобрнауки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ)

Кафедра автомобилей, транспортных систем и процессов

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Автомобили»

на тему «Определение показателей эксплуатационных свойств автомобиля КрАЗ - 5133ВЕ»

Автор проекта И.А. Павлов

Руководитель проекта В.И. Козликин

Курск, 2013

Содержание

Введение

1. Расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля КрАЗ-5311ВЕ

1.1 Краткая техническая характеристика автомобиля КрАЗ-5311ВЕ

1.2 Внешняя скоростная характеристика двигателя Краз-5133ВЕ

1.3 Тяговая характеристика автомобиля. Тяговый баланс

1.4 Динамический фактор и динамическая характеристика

1.5 Ускорение, время и путь разгона

1.6 Топливо-экономическая характеристика

1.7 Тормозная динамика

1.8 Проходимость автомобиля

1.9 Управляемость автомобиля

1.10 Устойчивость автомобиля

2. Проверочный расчет коробки передач автомобиля МАЗ-6422

2.1 Особенности коробки передач ЯМЗ-238

2.2 Силовой расчет коробки передач

2.3 Расчет валов

2.3.1 Расчет вторичного вала коробки

2.3.2 Расчет промежуточного вала коробки

2.3.2 Расчет первичного вала коробки

2.4 Расчет подшипников на долговечность

2.4.1 Проверочный расчет подшипников ведущего вала коробки

2.4.2 Проверочный расчет подшипников промежуточного вала коробки

2.4.3 Проверочный расчет подшипников вторичного вала коробки

2.5 Расчет синхронизатора

3. Исследование влияния положения шестерни 3 на величину прогиба промежуточного вала

Заключение

Список использованных источников

Введение

Стремление к совершенствованию конструкции и эффективному использованию автомобилей обусловливает необходимость оценки их качества.

Автомобили характеризуются большим количеством свойств, образующих иерархическую структуру («дерево свойств»). Принято считать, что качество является некоторым наиболее обобщенным, комплексным свойством автомобиля и рассматривается как самый высокий уровень указанной структуры. При этом под качеством автомобиля понимается совокупность всех свойств, определяющих его пригодность удовлетворять потребности в соответствии с назначением.

Составляющие качества - эксплуатационные свойства автомобиля (топливная экономичность, экологическая безопасность, управляемость, динамичность, устойчивость, плавность хода, проходимость) образуют следующий уровень иерархии. В свою очередь, каждое из названных свойств также может состоять из некоторого числа еще менее общих характеристик. Например, динамика автомобиля обусловлена разгонными, скоростными, тяговыми и тормозными свойствами, а его проходимость определяется опорными, сцепными свойствами и показателями профильной (геометрической) проходимости, которые располагаются на еще более низком уровне иерархической совокупности свойств.

Эксплуатационные свойства автомобиля отражают объективные особенности его конструкции, проявляются в процессе эксплуатации и характеризуют возможности автомобиля при выполнении основной функции -перевозить грузы и пассажиров.

Суждение о качестве автомобиля должно базироваться на соответствующей системе количественных показателей и характеристик. Совокупность этих измерителей должна обеспечить всестороннюю, полную и объективную оценку всех эксплуатационных свойств автотранспортных средств.

Метод оценки качества конструкции автомобиля по значениям показателей его эксплуатационных свойств предложен в 1928 году академиком Е.А. Чудаковым. В настоящее время номенклатура оценочных показателей эксплуатационных свойств автотранспортных средств и методы их определения устанавливаются государственными (ГОСТ), отраслевыми (ОСТ) и международными стандартами и правилами (стандарты ИСО, правила ЕЭК ООН).

Физический смысл и содержание каждого из указанных эксплуатационных свойств рассмотрены ниже.

Произведем анализ и количественную оценку эксплуатационных свойств автомобиля КрАЗ-5133ВЕ.

1. Расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля КрАЗ-5311ВЕ

1.1 Краткая техническая характеристика автомобиля КрАЗ-5311ВЕ

Весовые параметры и нагрузки а/м:

Полная масса, кг 16300

Полная масса,передоваемая через шины заднего моста, кг 9100

Двигатель

Номинальная мощность, кВт / 243 / 2100

при частоте вращения коленчатого вала, об/мин

Максимальный крутящий момент, Нм / 1300 / 1225

при частоте вращения коленчатого вала, об/мин

Коробка передач

Передаточные числа на передачах 1--7,30 / 2--3,50 / 3--2,09 / 4--1,00

1'--4,86 / 2'--2,48 / 3'--1,39 / 4'--0,71

ЗХ--10,46

ЗХ'--2,99

Главная передача

Передаточное отношение 8,173

Колеса и шины

Размер шин 550/75R21

Общие характеристики

Максимальная скорость не менее, км/ч 85

Угол преодолеваемого подъема не менее, % 30

1.2 Внешняя скоростная характеристика двигателя Краз-5133ВЕ

Скоростная характеристика - графическое изображение зависимости мощности и крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Если скоростную характеристику строят при полном открытии дроссельной заслонки(карбюраторный двигатель) или полной подаче топлива(дизельный двигатель), то её называют внешней скоростной характеристикой двигателя.

На внешней скоростной характеристике двигателя отметим характерные точки:

- частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности двигателя();

-минимальная частота вращения коленвала, при которой двигатель работает устойчиво;

-частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте(M);

nei-текущая частота вращения коленчатого вала.

Модель двигателя ЯМЗ-238Д(Евро-0)

Nemax=243 кВт при nN=2100 об/мин;

=1300 об/мин при Memax=1225 Нм;

nxx=600 об/мин;

Мощность двигателя определяется по формуле С.Р. Лейдермана:

Nei= [ + - ]; (1)

где ,,-коэффициенты Лейдермана; - максимальная мощность для дизельного двигателя с вихревой камерой =0,7, =1, =1.3

=, [Нм]; (2)

=24368,7 кВт.

==1093 Нм.

Остальные расчеты сведем в таблицу 1 и построим график ВСХД (рисунок 1):

Таблица 1 - Результаты расчета параметров ВСХД

Частота вращения коленчатого Параметры вала (n), об/мин работы двигателя	600	900	1300	1700	2100
Эффективная мощность(N), кВт	68,7	111,8	168,7	215,8	243
Эффективный крутящий момент (), Нм	1093,8	1186,8	1239,8	1212,8	1105,5

Рисунок 1- Внешняя скоростная характеристика двигателя

1.3 Тяговая характеристика автомобиля. Тяговый баланс

Тяговой характеристикой называется зависимость силы тяги на ведущих колесах автомобиля от скорости движения. Тяговую характеристику строят для всех передач переднего хода.

Тяговое усилие на ведущих колёсах определяется по формуле:

, (4)

где - текущее значение эффективного крутящего момента (Нм);

- передаточное число коробки передач;

- передаточное число главной передачи;

- КПД трансмиссии;

- кинематический радиус колеса (м);

=, (5)

где- коэффициент, характеризующий радиальную деформацию шин;

- свободный радиус качения колеса (м):

, (6)

где - посадочный диаметр на диск (м);

Н- высота профиля шины (м);

Найдём скорость движущегося автомобиля по формуле:

, (7)

где - текущее значение частоты вращения коленчатого вала (об/мин);

Уравнение тягового баланса:

, (8)

где - движущая сила;

- сила сопротивления качению:

, (9)

где f- коэффициент сопротивления качению;

- полная сила тяжести автомобиля:

=, H (10)

где - полная масса автомобиля (кг);

б- угол подъема дороги (град);

- сила сопротивления подъема:

=, [H] (11)

- аэродинамическая сила сопротивления:

=, [H] (12)

где - коэффициент обтекаемости (/м);

- скорость движения автомобиля (задаемся, приняв любые значения) (м/с);

F- площадь лобового сопротивления:

[м] (13)

I диапазон:=7,30; =3,50; =2,09; =1,00;

II диапазон: =4,86; =2,48; =1,39; =0,71;

=8,173; =0,95;

Маркировка шин: 550/75R21

Дорожные условия:

I. -асфальтобетон в хорошем состоянии

-угол продольного уклона дороги б=0

II. -асфальтобетон в хорошем состоянии

-угол продольного уклона дороги б=10

=0,85; f=0,015;

=16300 кг; б=0; б=10;

=0,59 /м;

=0,68 м;

==82344 Н;

==0,67 м/с;

=16300=159903 Н;

=0,015=2398 Н;

==2362 Н

==0;

==27767 Н

=0,59=497 Н;

Остальные расчеты сведем в таблицу 2 и построим график (рисунок 2)

Таблица 2 - Последовательность расчета тяговой характеристики автомобиля

I диапазон

n	M	1-ая передача	2-ая передача	3-я передача	4-ая передача
		i=7.3	i=3.5	i=2.09	i=1
		Va1, м/с	Pт1, Н	Va2, м/с	Pт2, Н	Va3, м/с	Pт3, Н	Va4, м/с	Pт4, Н
600	1093.9	0,67	82344	1,41	39480	2,35	23575	4,92	11280
900	1186.8	1,01	89337	2,11	42833	3,53	25577	7,38	12238
1300	1239.8	1,46	93330	3,04	44747	5,09	26721	10,65	12785
1700	1212.8	1,91	91294	3,98	43771	6,66	26137	13,93	12506
2100	1105.5	2,36	83220	4,91	39900	8,23	23826	17,2	11400

II диапазон

n	M	1-ая передача	2-ая передача	3-я передача	4-ая передача
		i=4.86	i=2.48	i=1.39	i=0.71
		Va1, м/с	Pт1, Н	Va2, м/с	Pт2, Н	Va3, м/с	Pт3, Н	Va4, м/с	Pт4, Н
600	1093.9	1,01	54821	1,98	27974	3,54	15679	6,93	8009
900	1186.8	1,52	59477	2,97	30350	5,31	17011	10,39	8689
1300	1239.8	2,19	62135	4,29	31707	7,66	17771	15	9077
1700	1212.8	2,87	60779	5,62	31015	10,02	17383	19,62	8879
2100	1105.5	3,54	55404	6,94	28272	12,37	15846	24,22	8094



Рисунок 2 - Тяговая характеристика автомобиля

1.4 Динамический фактор и динамическая характеристика

Динамический фактор D=;

D=; (14)

где =ш-суммарный коэффициент сопротивления дороги;

D= ш- для установившегося режима движения;

D=; (15)

Динамическая характеристика - зависимость динамического фактора от скорости при полном открытии дроссельной заслонки, представленная для всех его передач.

P=, [H] (16)

С помощью динамической характеристики могут быть найдены:

- по заданным дорожным условиям определяем максимальную скорость установившегося движения и номер передачи

-определяем наибольший угол подъёма, преодолеваемый автомобилем

f=0,015; б = 0; б = 10;

Dтр1=0,015 при б=0

Dтр2=0,188 при б=10

tgб=D- f;

б=arctg(D- f)

б1=arctg(0,584-0,015)=29,6

Таблица 3-Результаты расчетов максимальных углов подъема

передача Диапазон	I	II	III	IV
I	29,6	14,8	8,7	3,7
II	20,4	10,4	5,4	2,2

P=0,59=1 (Н);

D==0,515;

Остальные расчеты сведем в таблицу 4 и построим график (рисунок 3) .

Таблица 4 - Последовательность расчета динамической характеристики автомобиля

I диапазон

ne	Передачи
	1-ая передача i= 7.30	2-ая передача 1=3.50
	Pt	Pщ	D	Va	Pt	Pщ	D	Va
600	82344	1	0,515	0,67	39480	5	0,247	1,41
900	89337	3	0,559	1,01	42833	12	0,268	2,11
1300	93330	6	0,584	1,46	44747	25	0,280	3,04
1700	91294	22	0,571	1,91	43771	42	0,273	3,98
2100	83220	33	0,520	2,36	39900	64	0,249	4,91
	3-ая передача i=2.09	4-ая передача i=l.00
	Pt	Pщ	D	Va	Pt	Pщ	D	Va
600	15679	15	0,147	2,35	11280	65	0,07	4,92
900	17011	33	0,160	3,53	12238	146	0,076	7,38
1300	17771	69	0,167	5,09	12785	304	0,078	10,65
1700	17383	119	0,163	6,66	12506	520	0,075	13,93
2100	15846	181	0,149	8,23	11400	792	0,066	17,2

II диапазон

ne	Передачи
	1-ая передача г= 4.86	2-ая передача 1=2,48
	Pt	Pщ	D	Va	Pt	Pщ	D	Va
600	54821	3	0,343	1,01	27974	11	0,175	1,98
900	59477	6	0,372	1,52	30350	24	0,190	2,97
1300	62135	13	0,388	2,19	31707	49	0,198	4,29
1700	60779	22	0,380	2,87	31015	85	0,193	5,62
2100	55404	33	0,346	3,54	28272	129	0,176	6,94

ne	Передачи
	3-ая передача i=1.39	4-ая передача i=0.71
	Pt	Pщ	D	Va	Pt	Pщ	D	Va
600	15679	33	0,098	3,54	8009	127	0,066	6,93
900	17011	75	0,106	5,31	8689	289	0,072	10,39
1300	17771	157	0,110	7,66	9077	603	0,073	15
1700	17383	269	0,107	10,02	8879	1031	0,068	19,62
2100	15846	410	0,096	12,37	8094	1571	0,057	24,22



Рисунок 3 - Динамическая характеристика автомобиля

1.5 Ускорение, время и путь разгона

Ускорение:

j=, (17)

где - коэффициент учёта вращающихся масс:

=1++·; (18)

=0.05; =0.06.

Графиком ускорений называется зависимость ускорений от скорости автомобиля для всех передач при полном открытии дроссельной заслонки.

f=0.015; =1+0.05+0.06=4.25;

j==0.845 (м/с);

Остальные расчеты сведем в таблицу 5 и построим график (рисунок 4):

Таблица 5 - Результаты расчета графика ускорений

ne	Передачи
	1-ая = 4,25 i1=7,3	2-ая = 1,78 i2=3.5
	D1	j1	Va1	D2	j2	Va2
600	0,515	1,15	0,67	0,247	1,28	1,41
900	0,559	1,25	1,01	0,268	1,39	2,11
1100	0,584	1,31	1,46	0,280	1,46	3,04
1700	0,571	1,28	1,91	0,273	1,42	3,98
2100	0,520	1,16	2,36	0,249	1,29	4,91
ne	Передачи
	3-ая = 1,31 i3=2,09	4-я = 1.11 i4=1
	D3	j3	Va3	D4	j4	Va4
600	0,147	0,99	2,35	0,07	0,41	4,92
900	0,160	1,08	3,53	0,076	0,46	7,38
1100	0,167	1,14	5,09	0,078	0,47	10,65
1700	0,163	1,11	6,66	0,075	0,45	13,93
2100	0,147	1	8,23	0,07	0,38	17,2

При расчете графика времени и пути разгона в качестве исходных данных принимаем:

скорость и ускорение определенных при построении тяговой характеристики и графика ускорений;

определяем изменение скорости в i-том интервале:

; 19)

определяем среднюю скорость в интервале:

; (20)

определяем время изменения скорости на каждом интервале:

; (21)

определяем среднюю скорость в i-том интервале:

эксплуатационный автомобиль коробка передача

; (22)

определяем приращение пути на каждом интервале:

; (23)

м/с;

м/с2;

с;

м/с;

м;

Остальные расчеты сведем в таблицу 6 и 7, и построим графики (рисунок 4,5 и 6):

Таблица 6 - Результаты расчета графика времени разгона

ne	Передачи
об/мин	2-ая i1=3,67	3-ая i2=2,1
	Va1	j1	ДV1	j1ср	Дt1	Va2	j2	ДV2	j2ср	Дt2
600	1,41	1,28		2,35	0,99
900	2,11	1,39	0,7	3,53	1,08	2.37	1.092	1,18	1,03	1,14
1100	3,04	1.46	0,93	5,09	1,14	3.09	1.132	1,56	1,11	1.41
1700	3,98	1,42	0,94	6,66	1,11	4.27	1.102	1,57	1,12	1,4
2100	4,91	1.29	0,93	8,23	1	5.22	1.000	1,57	1,0 5	1,49
ne	Передачи
об/мин	4-ая i3=1,36
	Va3	j3	ДV3	j3ср	Дt3
600	4,92	0,41
900	7,38	0,45	2.46	0,43	5,72
1100	10,65	0,47	3,27	0,47	6,96
1700	13,93	0,45	3,28	0,46	7,13
2100	17,2	0,38	3,27	0,41	7,97

Таблица 7 - Результаты расчета графика пути разгона

ne, об/мин	Передачи
	II-я при i=4.03	III-я при i=2.5	IV-я при i=1.53
	Va	Vср	Дti	ДSi	Va	Vср	Дti	ДSi	Va	Vср	Дti	ДSi
600	1,41		2,35		4.92
900	2,11	1,76	3,53	0,91	3,53	2,94	1,14	3,35	7,38	6,15	5,72	35,2
1100	3,04	2,57	5,09	1,68	5,09	4,31	1,41	6,07	10,65	9,01	6,96	48,6
1700	3,98	3,51	6,66	2,29	6,66	5,87	1,4	9,21	13,93	12,29	7,13	87,63
2100	4,91	8,89	8,23	6,13	8,23	7,44	1,49	11,68	17,2	15,56	7,97	0,6



Рисунок 4 - График ускорений автомобиля

Рисунок 5 - График времени разгона автомобиля



Рисунок 6 - График приращения пути

1.6 Топливо-экономическая характеристика

Топливо-экономической характеристикой называют зависимость путевого расхода топлива от скорости установившегося движения автомобиля при различных значениях коэффициента суммарного сопротивления дороги.

Путевой расход топлива:

Qs=Qt·, кг/100 км, (24)

где Qt- текущее значение часового расхода топлива.

Расчет топливно-экономической характеристики проводим по методу профессора Н.А. Яковлева. Этот метод заключается в использовании безразмерных характеристик, пригодных для всех двигателей.

Рисунок 7 - Безразмерные характеристики

Задавшись минимальным удельным расходом qe min, рассчитывают максимальный часовой расход, кг/час:

Qmax=, (25)

где Qmax- часовой расход топлива при полном открытии дроссельной заслонки, соответствующей максимальной частоте вращения коленчатого вала

Удельный минимальный расход топлива qe min=240 г/кВт·час - для дизельных двигателей.

Суммарная сила сопротивления дороги и воздуха:

Рс=Рf + РW (26)

Cила тяги автомобиля:

Рt= (27)

Эффективная мощность:

= [ + - ] (28)

Рш=Ga·f, (29)

Ga=mполн.·g; (30)

РW= КW·F()2; (31)

ne=; (32)

Ме=; (33)

ne1==1083 (об/мин);

Ne1=243 [0,7·]=195,5 Вт;

Ме1==1230 Нм;

Pt1= Н;

f=0,015=> Рш=159903·0,015=2398 Н;

f=0,03=> Рш=159903·0,030=6796 Н;

РW=0,59·4,54·(45/3.6)2=418 Н;

Рс= РW + Рш=2816 Н;

Qmax==70 кг/час;

Qд= кг/100км

Остальные расчеты сведем в таблицу 8 и построим график (рисунок 8):

Таблица 8 - Результаты расчёта топливно-экономической характеристики

ш	ne, об/мин	Va,	ne/nN	Рт,	Рш,	Рщ,	Рс,	Рс/ Рт	Q1/Qmax	Q1, кг/ч	Qt, кг/ч	Qt/ Q1	Qs,
		км/ч		Н	Н	Н	Н						кг/100км
	1083	45	0,52	13351	2398	418	2816	0,21	0.68	47,6	0,31	11,9	26,4
	1333	55	0,63	12808		625	3023	0,24	0.77	53,9	0,32	15,1	27,4
0,015	1576	65	0,75	11506		873	3271	0,28	0.8	56	0,34	18,5	28,5
	1818	75	0,87	9660		1162	3560	0,37	0.82	57,4	0,39	22,4	29,9
	2060	85	0,98	8250		1493	3891	0,47	0.85	59,5	0,48	28,6	33,6
	1083	45	0,52	13351	6796	418	7214	0,54	0.68	47,6	0,48	22,9	51
	1333	55	0,63	12808		625	7421	0,58	0.77	53,9	0,54	29,1	52,9
0,030	1576	65	0,75	11506		873	7669	0,67	0.8	56	0,63	35,3	54,3
	1818	75	0,87	9660		1162	7958	0,82	0.82	57,4	0,75	43,1	57,5
	2060	85	0,98	8250		1493	8289	1	0.85	59,5	0,9	53,5	63

Рисунок 8 - Топливно-экономическая характеристика автомобиля

1.7 Тормозная динамика

Тормозные свойства - способность автомобиля быстро снижать скорость вплоть до полной остановки.

В качестве измерителей тормозных свойств используют следующие показатели: замедление jТ, (м/с2); время торможения фс, (с); путь торможения ST,(м).

Торможение осуществляется с наибольшей эффективностью:

jТ =g·цmax; (34)

где цmax - коэффициент сцепления шины c дорогой (максимальный)

цmax1=0,8 - сухой асфальтобетон

цmax2=0,4- грунт сухой.

Время торможения:

фy=; (35)

где - скорость автомобиля в начале торможения.

=

Действительные показатели торможения хуже тех, которые дают формулы. Чтобы приблизить результаты расчетов к экспериментальным данным, Д.П. Великанов предложил ввести в расчетные формулы коэффициент эффективности торможения Кэ.

ST=; (36)

Кэ=1,4 для легковых автомобилей;

Vн - начальная скорость торможения;

Vк =0 - конечная скорость

фр.в.=0.8 (с) - реакция водителя;

фз=0,35 (с) - скорость замедления

фн=1.0 (с) - время нарастания замедления

фр.в.=1,0 (с); фz=0,2 (с); фн=0,2 (с);

фу==1.62 с;

jТ max=0,8·9,81=7,85 (м/с2);

Vн=60 (км/ч)=16.67 (м/с);

ST==24.8

Vн*=16,67-0,5·7,85=12.75 (м/с);

Остальные расчеты сведем в таблицу 8 и построим графики (рисунок 9, 10):

Таблица 8 - Результаты расчета пути торможения

Vн- Vк ц	4 м/с	7 м/с	10 м/с	13 м/с	16,67 м/с
0,8	1,43	4,37	8,92	15,07	24,8
0,4	2,85	8,74	17,84	30,15	49,57



Рисунок 9 - Тормозная характеристика

Рисунок 10 - Диаграмма торможения

1.8 Проходимость автомобиля

Проходимость - это эксплуатационное свойство, характеризующее способность автомобиля передвигаться по опорной поверхности, создающей большие сопротивления движению, обусловленные ее реологическими свойствами, сложным рельефом или наличием на ней локальных препятствий.

I) Геометрическая (профильная) проходимость характеризуется рядом показателей.

дорожный просвет hп= 400 мм

передний свес lпс=1,25 м

задний свес lзс=1,185 м

угол переднего свеса бпс=40 0

угол заднего свеса бзс=36 0

продольный радиус проходимости Rпр=6 м

поперечный радиус проходимости Rпп =0,786 м

II) Показатели опорных свойств

Коэффициент сопротивления качения

fпер=0,015 - для асфальтобетона хорошего качества;

fзад=0,030 - для грунтовой дороги сухой, укатанной.

Величина среднего давления шин на грунт:

; (37)

где Fш=а·в·р/4 - площадь опорной поверхности одной шины;

nш =4- число шин;

а, в - ширина и длина отпечатка опорной поверхности одной шины.

в=0,55(м); а=0,46(м);

Fш==0,199 (м2);

=0,2 Мпа

III) Показатели сцепных свойств

К показателям сцепных свойств относят:

сцепная масса, приходящаяся на ведущие колеса

mc=mа2=16300 (38)

где mа2 - масса, приходящаяся на мосты;

коэффициент сцепной массы:

(39)

mс =1,полноприводный автомобиль;

3) коэффициенты сцепления шин с опорной поверхностью:

асфальтобетон сухой =0,8; грунт сухой =0,5;

IV) Показатели тяговых свойств

К показателям тяговых свойств относятся:

удельная сила тяги

; (40)

= =5,722;

удельная мощность

, кВт/т (41)

кВт/т

1.9 Управляемость автомобиля

Управляемость - свойство автомобиля точно следовать положению управляемых колес. И=40° - угол поворота управляемых колес.

ц=0,8 - сухой асфальтобетон;

ц=0,4 - мокрый грунт.

f = 0,015 - сухой асфальтобетон;

f = 0,01 - мокрый грунт.

L = 5000 мм = 5 м - база автомобиля;

Критическая скорость автомобиля по управляемости из условия отсутствия скольжения управляемых колес:

Vкр=; (42)

Vкр==16,6 (м/с) .

Остальные расчеты сведем в таблицу 9

Таблица 9 - Критическая скорость автомобиля по управлению из условия отсутствия скольжения управляемых колес

	8	16	24	32	40
ц1=0,8	16,6	11,2	8,9	7	5,9
ц 2=0,5	13,1	9	7	5,7	4,7

1.10 Устойчивость автомобиля

Устойчивость - свойство автомобиля двигаться в различных условиях без поперечного или продольного опрокидывания, без поперечного или продольного скольжения колес.

I) Критическая скорость по условию поперечного опрокидывания

, (43)

где В - колея колес;

hg - высота центра тяжести автомобиля;

R - радиус поворота

И1=8°

Bк=2,16 м; L= 5 м

м/с.

Остальные расчеты сведем в таблицу 10

Таблица 10 - Критическая скорость по условию опрокидывания автомобиля

И,град	8	16	24	32	40
,м/с	16,4	11,5	9,2	7,8	6,7

Максимальный угол опрокидывания:

вmax.oпр.=arctg=37,6

II) Критическая скорость по условию скольжения

И1=8°

ц1=0,8; ц2=0,4;

м/с.

Остальные расчеты сведем в таблицу 11

Таблица 11 - Критическая скорость по условию скольжения

И,град	8	16	24	32	40
1,м/с	16,7	11,7	9,4	7,9	6,8
2,м/с	13,8	8,3	6,6	5,6	4,8

Максимальный угол скольжения:

вmax.cк.=arctg ц

вmax.cк1=38,6

вmax.cк2=21, 8

2. Проверочный расчет коробки передач автомобиля МАЗ-6422

2.1 Особенности коробки передач ЯМЗ-238

Рисунок-14 Кинематическая схема коробки передач автомобиля МАЗ 6422

Где на схеме соответственно:

Z1, Z2 - шестерни первой передачи,

Z3, Z4 - шестерни второй передачи,

Z5, Z6 - шестерни четвертой передачи,

Z7, Z8 - шестерни постоянного зацепления,

Z9, Z10 - шестерни заднего хода,

Zз.х - паразитная шестерня заднего хода,

2.2 Силовой расчет коробки передач

Определение сил действующих в зацепление шестерен.

Ведущий вал.

Окружная сила:

, Н (44)

где - максимальный крутящий момент двигателя, Нм;

- радиус начальной окружности рассчитываемой шестерни (i-ой), м.

, Н

Радиальная сила:

, Н (45)

, Н

Осевая сила:

, Н (46)

, Н

Ведомый вал.

Окружная сила:

, Н (47)

, Н

, Н

, Н

Радиальная сила:

,Н (48)

, Н

, Н

, Н

Осевая сила:

, Н (49)

, Н

, Н

, Н

Промежуточный вал.

Окружная сила:

, Н (50)

, Н

, Н

, Н

, Н

Радиальная сила:

, Н (51)

, Н

, Н

, Н

, Н

Осевая сила:

, Н (52)

, Н

, Н

, Н

, Н

2.3 Расчет валов

2.3.1 Расчет вторичного вала коробки

Расчет ведем по наиболее нагруженной первой передаче.

Исходные данные для расчета:

Силы и радиусы элементов передач:

PZ2=20176,5 H RZ2=8567,3 H QZ2=12123,2 H

rz2=119 мм

Длины участков вала:

L1=313 мм L2=152 мм

Определяем реакции опор



Рисунок 15 - Расчетная схема вторичного вала

В вертикальной плоскости:

?МX(А)= Qz2.rz2-RBY.(l1+l2)+ Rz2.l1=0 (53)

(54)

В горизонтальной плоскости:

(55)

(56)

Находим изгибающий момент по участкам:

Участок 1: 0<u1<0.313 м

, Н.м

, Н.м

Участок 2: 0.313<u2<0.465 м

, Н.м

, Н.м

,Н.м

, Н.м

Суммарный изгибающий момент:

, Н.м (57)

Относительно точки С:

, Н.м

Относительно точки B:

, Н.м

Эквивалентный момент:

, Н.м (58)

Относительно точки С:

, Н.м

Относительно точки B:

, Н.м

Определяем напряжение от изгиба и кручения в сечении:

, МПа, (59)

где d - диаметр вала в рассчитываемом сечении, мм

Относительно точки C получим:

, МПа

Относительно точки B получим:

, МПа

Допустимое напряжение для валов из хромированной стали МПа.

2.3.2 Расчет промежуточного вала коробки.

Расчет ведется по наиболее нагруженной первой передаче.

Исходные данные для расчета:

Силы и радиусы элементов передач:

PZ7=13833 H RZ7=5895 H QZ7=8342 H

PZ1=19833 H RZ1=8421 H QZ1=11917 H

rz7=105 мм rz1=73,5 мм

Длины участков вала:

L1=30 мм L2=328 мм L3=135 мм

Определяем реакции опор.

Рисунок 16 - Расчетная схема промежуточного вала

В вертикальной плоскости:

?МX(А)=Qz7.rz7- Qz1.rz1-RBY.(l1+l2+l3)+Rz1.(l1+l2)+Rz7.l1=0 (60)

(61)

В горизонтальной плоскости:

(62)

(63)

Находим изгибающий момент по участкам:

Участок 1: 0<u1<0.03 м

, Н.м

;

, Н.м

Участок 2: 0.03<u2<0.358 м

, Н.м

, Н.м

, Н.м

, Н.м

, Н.м

Участок 3: 0<u3<0.135 м

, Н.м

, Н.м

, Н.м

Суммарный изгибающий момент:

, Н.м (64)

Относительно точки С:

, Н.м

Относительно точки D:

, Н.м

Эквивалентный момент:

, Н.м (65)

Относительно точки С:

, Н.м

Относительно точки D:

, Н.м

Определяем напряжение от изгиба и кручения в сечении:

, МПа (66)

где d - диаметр вала в рассчитываемом сечении, мм

Относительно точки С получим:

, МПа

Относительно точки D получим:

, МПа

Допустимое напряжение для валов из хромированной стали МПа.

2.3.3 Расчет первичного вала коробки

Исходные данные для расчета:

Силы и радиусы элементов передач:

PZ8=14000 H RZ8=5944,7 H QZ8=8412 H

rz2=87,5 мм

Длины участков вала:

L1=250 мм L2=35 мм

Определяем реакции опор.

Рисунок 17 - Расчетная схема первичного вала

В вертикальной плоскости:

(67)

(68)

В горизонтальной плоскости:

(69)

(70)

Находим изгибающий момент по участкам:

Участок 1: 0<u1<0,250 м

, Н.м

, Н.м

Участок 2: 0<u2<0,035 м

, Н.м

, Н.м

, Н.м

, Н.м

, Н.м

Суммарный изгибающий момент:

, Н.м (71)

Относительно точки В:

, Н.м

Эквивалентный момент:

, Н.м (72)

Относительно точки В:

, Н.м

Определяем напряжение от изгиба и кручения в сечении:

, Мпа (73)

Где d - диаметр вала в рассчитываемом сечении, мм

Относительно точки В получим:

, МПа

Допустимое напряжение для валов из хромированной стали МПа.

2.4 Расчет подшипников на долговечность

2.4.1 Проверочный расчет подшипников ведущего вала коробки

Исходные данные

Требуемая долговечность, Lh=4000 ч.

Тип подшипника: 50315 ГОСТ 8338-75.

Грузоподъемность подшипника, , .

Угловая скорость, рад/с.

Силы действующие на опоры вала:

RA=8412 H;

Rr=9721 H;

Находим значения X, Y, e в зависимости от соотношения :

Принимаем X=0,45 Y=1,22 e=0,45

Определение эквивалентной динамической нагрузки

Вычислим отношения:

,

где V=1 - коэффициент вращения.

т.к

, (74)

где - коэффициент безопасности;

- температурный коэффициент;

Определяем расчетную долговечность подшипников

, (75)

- показатель степени для шариковых подшипников;

ч

Принимаем данный подшипник т.к. он удовлетворяет по долговечности заданному условию.

2.4.2 Проверочный расчет подшипников промежуточного вала коробки

Исходные данные

Требуемая долговечность, Lh=4000 ч.

Тип подшипника: 2312 ГОСТ 8328-75, тип 32000.

Грузоподъемность подшипника, , .

Угловая скорость, рад/с.

Силы, действующие на опоры вала:

RA=3575 H;

Rr=7840 H;

Находим значения X, Y, e в зависимости от соотношения :

Принимаем X=0,56 Y=1,8 e=0,25

Определение эквивалентной динамической нагрузки

Вычислим отношения:

,

где V=1 - коэффициент вращения.

т.к ;

Определяем расчетную долговечность подшипников

ч

Принимаем данный подшипник т.к. он удовлетворяет по долговечности заданному условию.

Исходные данные

Требуемая долговечность, Lh=4000 ч.

Тип подшипника: 7312 ГОСТ 333-79.

Грузоподъемность подшипника, , .

Угловая скорость, рад/с.

Силы действующие на опоры вала:

RA=3575 H;

Rr=6473 H;

В подшипниковом узле устанавливаем два одинаковых конических роликовых подшипника.

Определение эквивалентной динамической нагрузки

Вычислим отношения:

,

где V=1 - коэффициент вращения.

Находим значения X, Y, в зависимости от e по формулам:

т.к

Принимаем X=0,67 Y=6,38 e=0,55

Определяем расчетную долговечность подшипников

кН;

ч

Принимаем данный подшипник т.к. он удовлетворяет по долговечности заданному условию.

2.4.3 Проверочный расчет подшипников вторичного вала коробки

Исходные данные

Требуемая долговечность, Lh=4000 ч.

Тип подшипника: 50316 ГОСТ 8338-75.

Грузоподъемность подшипника, , .

Угловая скорость, рад/с.

Силы действующие на опоры вала:

RA=9570 H;

Rr=8620 H;

Находим значения X, Y, e в зависимости от соотношения :

Принимаем X=0,56 Y=1,45 e=0,30

Определение эквивалентной динамической нагрузки

Вычислим отношения:

,

где V=1 - коэффициент вращения.

т.к ;

.

где - коэффициент безопасности;

- температурный коэффициент;

Определяем расчетную долговечность подшипников

ч

Принимаем данный подшипник т.к. он удовлетворяет по долговечности заданному условию.

2.5 Расчет синхронизатора

Кинематический расчет синхронизатора.

Для преодоления инерционного момента вращающихся деталей, связанных с колесом (выравнивание угловых скоростей муфты и колеса), нужно на конусах создать момент трения:

, Нм (76)

где МТ - момент трения;

Ic - момент инерции ведомого диска сцепления, первичного и промежуточного валов, приведенных к зубчатому колесу;

щк и щм - соответственно угловая скорость колеса и муфты;

t - время включения, t=1-2 с.

, 1/с, (77)

где щg - угловая скорость коленчатого вала двигателя;

it+1 - передаточное число включаемой передачи;

it - передаточное число выключаемой передачи.

Осевая сила для выравнивания угловых скоростей:

, Н (78)

где м - коэффициент трения, м=0,1;

r - средний радиус трения;

б - угол наклона поверхности трения, б=100.

Окружная сила, удерживающая штифт в углублении равна:

Т=МТ/r1, Н (79)

где r1 - средний радиус блокирующей поверхности.

Условие отсутствия предварительного включения передачи:

Т>Р.tgв,

где в=250

Отсюда получим:

tgв<(м.r)/(r1.sinб) (80)

Для синхронизатора третьей четвертой передачи получим:

Момент трения:

(81)

, (82)

где H - ширина диска сцепления. Принимаем H=3 мм;

R - радиус диска сцепления. Принимаем R=350 мм.

с - плотность материала. Принимаем с=0,0072 г/мм3

, Нмм

Т=9518132/23,84=399250,5 Н

Проверим выполнимость условия:

tgв<(м.r)/(r1.sinб),

tg25<(0,1.33,6)/(23,84.sin10),

0,466<0,81.

Условие отсутствия преждевременного включения передачи выполняется.

Для синхронизатора первой и второй передачи получим:

Момент трения:

(83)

(84)

где H - ширина диска сцепления. Принимаем H=3 мм;

R - радиус диска сцепления. Принимаем R=350 мм.

с - плотность материала. Принимаем с=0,0072 г/мм3

, Нмм

Т=4875465/38,2=127630 Н

Проверим выполнимость условия:

tgв<(м.r)/(r1.sinб),

tg25<(0,1.44,24)/(38,2.sin10),

0,466<0,665.

Условие отсутствия преждевременного включения передачи выполняется.

3. Исследование влияния положения шестерни 3 на величину прогиба промежуточного вала

Исходные данные для расчета:

Силы и радиусы элементов передач:

PZ7=13833 H RZ7=5895 H QZ7=8342 H

PZ3=16660 H RZ3=7074 H QZ3=10010 H

rz7=105 мм rz3=87,5 мм L=493 мм

Величину прогиба вала рассчитываем по формуле:

,где (85)

E-модуль упругости (E=2,1•1011 Па)

n=L1+L2

m=L3

(86)

d=60 мм

I=3,14•(60)4/64=6,362•105

Для начального положения(n=215)

Длины участков вала:

L1=30 мм L2=185 мм L3=278 мм

Определяем реакции опор.



Рисунок 18 - Расчетная схема промежуточного вала

В вертикальной плоскости:

?МX(А)=Qz7.rz7- Qz3.rz3-RBY.(l1+l2+l3)+Rz3.(l1+l2)+Rz7.l1=0 (87)

(88)

y=2,14•10-4мм

Для второго положения(n=205)

Длины участков вала:

L1=30 мм L2=175 мм L3=288 мм

y=2,03•10-4м

Для третьего положения(n=195)

Длины участков вала:

L1=30 мм L2=165 мм L3=298 мм

y=1,92•10-7м

Для четвертого положения(n=225)

Длины участков вала:

L1=30 мм L2=195 мм L3=268 мм

y=2,24•10-4м

Для пятого положения(n=235)

Длины участков вала:

L1=30 мм L2=205 мм L3=258 мм

y=2,33•10-4м

Таблица 12 - Результаты исследований влияния положения шестерни 3 на величину прогиба вала

n, м	0,195	0,205	0,215	0,225	0,235
y, 10-4м	1,92	2,03	2,14	2,24	2,33

Заключение

Целью курсового проекта является определение показателей эксплуатационных свойств автомобиля КрАЗ-5133ВЕ.

В ходе проектирования были решены следующие задачи:

1. В разделе «Расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля КрАЗ-5133ВЕ» были определены показатели и характеристики (обзор модели, краткая техническая характеристика автомобиля, внешняя скоростная характеристика двигателя, тяговая характеристика автомобиля и тяговый баланс, динамический фактор и динамическая характеристика автомобиля, ускорение, время и путь разгона, топливно-экономическая характеристика автомобиля, тормозная характеристика и тормозная динамика автомобиля, проходимость автомобиля, управляемость автомобиля, устойчивость автомобиля) основных эксплуатационных свойств автомобиля КрАЗ-5133ВЕ.

2. В разделе «Проверочный расчет коробки перемены передач автомобиля МАЗ-6422» было приведено описание конструкции агрегата и принцип его действия. В следующих параграфах раздела были выполнены расчеты (особенности устройства коробки передач автомобиля, расчет валов коробки передач, проверочный расчет шлицевых соединений, проверочный расчет зубьев шестерен на прочность, проверочный расчет подшипников валов), подтверждающие работоспособность агрегата.

3. Третий раздел курсового проекта носит исследовательский характер. При его выполнении было проанализировано влияние положения шестерни 3 на величину прогиба промежуточного вала.

Список использованных источников

1. Н.Н. Вишняков, В.К. Вахламов. Автомобиль: Основы конструкции. М.: Машиностроение, 1986. - 304с.

2. Гаспарянц Г.А. Конструкция, основы и расчета автомобиля. М.: Машиностроение, 1978. - 351 с.

3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. Высш. Шк., 1990. - 399 с.

4. В.В. Корсаков Автомобили МАЗ. М.: РусьАвтокнига, 2001. - 351 с.

5. МАЗ устройство, ремонт, техническое обслуживание. М.: РусьАвтокнига, 2001. - 192 с.

Размещено на Allbest.ru