Подвижной состав Автомобильного транспорта

Курсовой проект по дисциплине


“Подвижной состав автомобильного транспорта.”


Содержание.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА И КОМПОНОВОЧНАЯ СХЕМА аВТОМОБИЛЯ.

2. РАСЧЕТ УДЕЛЬHЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ

3. ВНЕШНИЕ СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ.

4. ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ.

5. РАЗГОН И ТОРМОЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ.

6. МОЩНОСТНОЙ БАЛАНС И ПУТЕВОЙ РАСХОД ТОПЛИВА.

7. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИЖЕНИЯ НА ЗАДАННОМ МАРШРУТЕ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

СОДЕРЖАНИЕ.


Введение.


Микроавтобус РАФ-2203 выпускался Рижским опытным автобусным заводом на базе автомобиля ГАЗ-24 «Волга». Он относится к автобусам особо малого класса и использовался, в основном, как маршрунное такси, а так же оборудовался для нужд скорой медицинской помощи. В настоящее время данный автомобиль практически не используется, но его можно еще увидеть в качестве скорой медицинской помощи, а так же модернизированные грузо-пассажирские варианты «Рафика» у частных владельцев.

Цель курсовой работы – расчет различных характеристик автомобиля и их оценка. Курсовая работа состоит из следущих последовательно выплненых этапов:

расчет удельных показателей;

расчет внешних скоростных характеристик двигателя;

расчет тягово-скоростных характеристик автомобиля;

расчет характеристик разгона и торможения;

расчет мощностных и топливно-экономических характеристик.

Расчитанные значения характеристик сравнивались со значениями стендовых испытаний и по необходимости указывались причины их расхождения.


1. Исходные данные для расчета и компоновочная схема автомобиля.


Таблица №1

Характеристики основных параметров.

№

Параметр, размерность, обозначение

Значение

1.

Тип автомобиля

Микроавтобус

2.

Колесная формула

4х2.1

3.

Число мест Gn

11

4.

Собственная масса Go, кг

1815

в том числе:

на переднюю ось GO1

980

на заднюю ось GO2

835

5.

Полная масса Gа, кг

2710

в том числе:

на переднюю ось G1

1275

на заднюю ось G2

1435

6.

Доpожные просветы, м:

- под передней осью

0,190

- под задней осью

0,175

7.

База, м

2,620

8.

Колея, м:

- передних колес

1,496

- задних колес

1,428

9.

Габаритные размеры, м:

- длина

5,070

- ширина

1,940

- высота

1,970

10.

Радиус поворота, м:

- внешний

5,5

- наружный

6,2

11.

Углы свеса, град.:

- передний

22

- задний

13

12.

Просвет в средней части автомобиля (клиренс), м

0,4

13.

Максимальная скорость Vmax, м/с (км/ч)

125

14.

Контрольный расход топлива Q, л/100 км

11,8

пpи скоpости VQ,км/ч

7,8

15

Емкость топливных баков, л

55

16

Двигатель

карбюраторный

17

Число и расположение цилиндров

4 рядное вертикальное

18

Диаметр цилиндра D, см

9,2

19

Ход поршня S, см

9,2

20

Рабочий объем цилиндров двигателя Vh, л

2,445

21

Степень сжатия

8,2

22

Порядок работы цилиндров

1-2-4-3

23

Максимальная мощность двигателя Nmax, квт

72,1

24

Максимальный крутящий момент Mmax, Н*м

182,4

25

Сухая масса двигателя Gдв, кг (со сцеплением)

185

26

Тип сцепления

1-дисковое, привод выкл. – гидравлический

27

Тип коробки передач и передаточные числа

4-ступ-тая I-3,50

II-2,26; III-1,45

IV-1,0; ЗХ-3,54

28

Тип раздаточной коробки, передаточные числа

-

29

Наличие межосевого дифференциала

конический, двухсателитный

30

Число карданных шарниров и валов

3 шарнира

2 вала

31

Тип главной передачи, передаточное число Uo

Одинрн. 3,9

32

Тип бортовой (колесной) передачи,передат.Число

-

33

Шины (модель)

185/12 R15

34

Давление воздуха в шинах:

- передних колес

3,2 – 3,3

- задних колес

3,7 – 3,8

35

Тип подвески

- передняя

Невависимая

- задняя

Зависимая

36

Тип рулевого механизма и наличие усилителя

Глобоидальный червяк и 3-х гредневый ролик

гидроуселитель.

37

Тормозная система

2-х контурная с гидравлическим приводом, с 2-мя вак. усил.

38

Оптовая цена С, руб.

-

Характеристика двигателя: ЗМЗ-2203, карбюраторный, 4-х тактный, верхнеклапанный с принудительным воспламенением и водяным охлаждением.

Тип автомобиля: дорожный, микроавтобус, с двигателем переднего расположения, рамной конструкции.

Тип подвески: передняя – независимая, пружинная с поперечными рычагами, 2 амортизатора; задняя – зависимая, на полуэллиптических рессорах, 2 амортизатора.

Тип коробки передач: 4-х ступенчатая, синхронизаторы на всех передачах переднего хода.

Тормозная система: 2-контурная с гидравлическим приводом, с 2 вакуумными усилителями, барабанными механизмами (D=280 мм, ширина колодок – 50 мм), разжим кулачковый; стояночный тормоз – на тормоза задних колес с механическим приводом.


Рисунок 1.

Компоновочная схема автомобиля


Обозначения:

  1. двигатель;

  2. сцепление;

  3. коробка передач;

  4. карданная передача;

  5. главная передача и дифференциал;

  6. рулевое управление;

  7. задняя подвеска автомобиля;

  8. задняя полуось;

  9. ведущие колеса;

  10. веромые колеса;

  11. передняя подвеска автомобиля.


2. РАСЧЕТ УДЕЛЬHЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ


Эффективность конструкции микроавтобуса РАФ-2203-01 можно охарактеризовать рядом частных показателей и сравнить их с показателями другого микроавтобуса. Таким образом сравним конструкцию РАФ-2203-01 с конструкцией УАЗ-2206.


Таблица №2

Сравнительные удельные показатели эффективности автомобиля

N

П а р а м е т р

Расчетная

формула

Значение



УАЗ-2206

РАФ-2203-01

1

Удельная мощность, Вт/кг

NV = Nmax / Gа

0,0243

0,0266

2

Литровая мощность, кВт/л

Nл = Nmax / Vh

26,9

29,5

3

Удельная масса двигателя, кг/кВт

GN = Gдв / Nmax

2,51

2,56

4

Литровая масса, кг/л

Gh = Gдв / Vh

67,9

75,7

5

Коэффициент использования массы

km = Gа / Go

1,47

1,49

6

Отношение хода поршня к диаметру

λ = S/D

1

1

По рассчитанным удельным показателям можно оценить эффективность конструкции микроавтобуса РАФ-2203:

  1. Микроавтобус РАФ-2203 относится к автобусам особо малого класса и использовался как маршрутное такси, а так же оборудывался для скорой медицинской помощи и других надобностей. Это целевое назначение микроавтобуса РАФ-2203 обусловленно его колесной формулой (4х2.1), его проходимостью и вместимостью пассажиров (до 11 человек). Особенность конструкции состоит в том, что он базируется на шасси легкового автомобиля. Отсюда его динамика, большая, по сравнению с микроавтобусом УАЗ-2206, маневренность и скорость – 125 км/ч.

Микроавтобус УАЗ-2206 относится к автобусам местного сообщения. Эта машина, с двумя ведущими мостами, может перевозить не более 10 человек и до 200 кг груза, развивать скорость до 95 км/ч.

Составим таблицу, по каторой можно будет судить о проходимости и маневренности двух микроавтобусов РАФ-2203-01 и УАЗ-2206.


Таблица №3

Сравнительная характеристика

проходимости и маневренности автомобилей

№

Параметр, размерность, обозначение

Значение


УАЗ-2206

РАФ-2203

1.

Колесная формула

4х4

4х2

2.

Дорожные просветы, м

(под передней осью)

0,22

0,19

3.

Максимальная скорость

95

125

4.

Углы свеса, град.


- передний

30

13

- задний

36

22

5.

Радиус поворота, м


- внешний

6,3

5,5

- наружный

6,8

6,2

Из приведенных в таблице №3 данных видно, что микроавтобус РАФ-2203 является более более маневренным, чем УАЗ-2206, но менее проходимым.

  1. По значениям показателя удельной мощности можно оценить запас мощности двигателей двух микроавтобусов. Так как значение этого показателя для микроавтобуса РАФ-2203 больше, чем для УАЗ-2206, то это означает, что двигатель автомобиля РАФ-2203 обладает большим запасом мощности, чем двигатель автомобиля УАЗ-2206.

  2. Так ка для обоих микроавтобусов значение отношения хода поршня к диаметру цилиндра равно 1, то можно предположить, что двигатели, устанавливаемые на этих автобусах, с небольшой долей вероятности относятся к быстроходным.


3. Внешние скоростные характеристики автомобиля.


Таблица №4

Исходные данные для расчета внешних характеристик двигателя.

Параметр

Размерность

Обозначение

Значение

Автомобиль (марка)

РАФ-2203-01

Максимальная мощность

двигателя пpи частоте

кВт

об/мин

Nmax

nmax

72,1

4500

Минимальный удельный

расход топлива

г/кВт*ч

gmin

285.6

Коэффициенты в уравнении мощности

а1

а2

а3

1

1

1

Коэффициенты в уравнении расхода топлива

b0

b1

b2

1, 2

1

0,8

Минимальная частота вращения

об/мин

no

700

Максимальная частота вращения

об/мин

nk

5600

Внешние скоростные (стендовые) характеристики двигателя, представляющие собой зависимости от частоты вращения коленчатого вала мощности Ne(n), крутящего момента Me(n) и удельного эффективного расхода топлива ge(n), рассчитываются для всего возможного диапазона оборотов n и наносятся на график . Расчет выполняется по формулам:


Ne(n) = Nmax*(a1* X + a2*X2 - a3*X3), ( 1 )


Me(n) = 9554 * Ne(n) / n , ( 2 )


ge(n) = gmin *(bo - b1*X + b2*X2)/c, ( 3 )


где X = n / nmax, c = bo - b12/(4*b2).


Расчет характеристик двигателя при n=1400 об/мин.


X=1400/4500=0,3111

Ne(1400)=72,1*(1*0,3111+1*0,31112-1*0,31113)=27,24 кВт

Me(1000)=9554*27,24/1400=185,88 Н*м

ge(1000)=285,6*(1,2-1*0,3111+0.8*0,31112)/(1,2-1*1/(4*0.8))=310,96 г/кВт*ч


Таблица №5

Расчетные значения внешних скоростных характеристик


Параметр

Значение при оборотах ne, об./мин

700

1400

2100

2800

3500

4200

4900

5600

X=ne/nmax

0,155

0,311

0,466

0,622

0,777

0,933

1,088

1,244

X2

0,024

0,097

0,218

0,387

0,605

0,871

1,186

1,548

X3

0,004

0,030

0,102

0,241

0,471

0,813

1,291

1,927

Ne, кВт

12,688

27,238

42,021

55,407

65,770

71,480

70,910

62,430

Me, Н*м

173,184

185,883

191,175

189,058

179,534

162,601

138,260

106,510

ge

342,334

310,965

292,054

285,602

291,609

310,075

340,999

384,383

Рисунок №2

Внешние скоростные характеристики.


Из представленных в таблице №5 и на графике данных видно, что стендовые и расчетные значения характеристик совпали. Это свидетельствует о точности формул, по которым рассчитывались внешние скоростные характеристики.


4. Тягово-скоростные характеристики автомобиля.

Тягово-скоpостные характеристики, к которым относятся скорость движения, тяговые усилия на ведущих колесах и динамический фактор автомобиля, определяются по рассчитанным внешним скоростным характеристикам. Расчет выполняется для всех передач, и на основании полученных результатов делается заключение о тяговых и динамических свойствах автомобиля. В проекте представлены в табличном и графическом виде следующие характеристики:

- скорости движения на разных передачах;

- тяговые усилия на ведущих колесах на разных передачах;

- силы сопротивления движению;

- динамический фактоp на разных передачах при полной и частичной загрузке автомобиля (динамический паспорт).

Расчет состоит в вычислении в заданном диапазоне частот (700 – 5600) вращения коленчатого вала n, скорости движения автомобиля V(n), тяговых усилий на ведущих колесах Pk(n), сил сопротивления движению Pf(n) и Pw(n), динамического фактора по тяге Dk(n) и сцеплению колес Df(n) на разных передачах по формулам:


0.378 * n * Rk

V(n) = ѕѕѕѕѕѕѕ ; ( 4 )

Uкп * Uo


Pk(n) = Me(n) * Uкп * Uo * hтр / Rk ; ( 5 )

Pf(n) = 9.81 * Ga * f(V); ( 6 )

где f(V) = fo * ( 1 + V(n)2/19500 );

Pw(n) = kw * Fв * V(n)2/13; ( 7 )

где Fв = 0.78 * Bа * Hа - для легковых автомобилей;


Pk(n) - Pw(n)

Dk(n) = ѕѕѕѕѕѕ ; ( 8 )

9.81 * Ga


9.81 * Gвк * j - Pw(n)

Dj(n) = ѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕ . ( 9 )

9.81 * Gвк

Радиус качения колеса можно определить исходя из обозначения устанавливаемых на автомобиле шин по формуле

Rk = ( dп/2 + bп*kh ) *dш,

где dш - коэффициент деформации шины (0.93 ... 0.95);

dп - посадочный диаметр колеса, м;

bп - ширина пpофиля шины, м;

kh - коэффициент, определяемый отношением высоты пpофиля шины к его шиpине (kh= 0.9 ... 0.92 - для легковых

На графике тяговой характеристики должна быть показана величина силы суммарного дорожного сопротивления, характерная для данного типа автомобиля, определяемая по формуле

Py = 9.81 * Ga * y. ( 10 )

коэффициент суммарного сопротивления дороги y определяется по формуле

y » fo + a , ( 11 )

где a - профильный уклон дороги, %.

Для дорог различных категорий установлены следующие максимально допустимые продольные уклоны a:

для первой категоpии a = 0.03;

для второй категоpии a = 0.04;

для третьей категоpии a = 0.05;

для четвертой категоpии a = 0.06;

для пятой категоpии a = 0.07.


Таблица №6

Исходные данные для расчета тягово-скоростных характеристик.

Параметр

Размерность

Обозначение

Значение

Радиус качения колеса

м

Rk

0,341

Передаточное число главной передачи

-

Uo

3,9

Передаточные числа коробки передач Uкп:


- первая передача

-

U1

3,50

- вторая передача

-

U2

2,26

- третья передача

-

U3

1,45

- четвертая передача

-

U4

1,0

КПД трансмиссии

-

КПДтр

0,9

Коэффициент сопротивления качению

-

fo

0,018

Коэффициент обтекаемости

-

kw

0,3

Коэффициент сцепления

-

коэфсцеп

0,8

Полная масса АТС

кг

Ga

2710

Масса,приходящаяся на ведущие колеса

кг

Gвк

1435

Ширина АТС (колея)

м

Ba

1,940

Высота АТС

м

Ha

1,970

Расчет радиуса качения колеса (маркировка – 185/82R15)

Коэфдефш.=0,95

dп=15*25,5=0,378 м

bп=0,185

kh=0,9

Rk=(0,378/2+0,185*0,92)*0,95=0,341

Расчет для первой передачи для n=1400 об/мин.

V(1400)=(0,105*1400*0,36)/(3,5*3,9)=13,23 км/ч

Pk(1400)=185,8*3,5*3,9*0,9/0,341=6692 Н

Pf(1400)=9.81*2710*(0.018*(1+13,22/19500))=482,8 Н

Pw(1400)=0.3*(0.78*1.97*1.94)*13,22/13=11,4 Н

Dk(1400)=(6692-11,4)/(9.81*2710)=0.251

Dкоэфсцеп(1400)=9,81*1435*0,8-11,4)/(9,81*1435)=0,798


На график динамической характеристики наносятся значения f0 и y в том же масштабе, что и Dk. Величена f0 определяет передачу, на которой автомобиль может равномерно двигаться по ровной дороге.

Максимальный подъем, который способен преодолеть автомобиль, определяется по формуле:

α=y-f0

Максимальная величина дорожного сопротивления, преодолеваемого на

- первой передаче: y1=0,256

- второй передаче: y2=0,165

- третьей передаче: y3=0,103

- четвертой передаче: y4=0,07

Максимальный подъем, который способен преодолевать автомобиль на:

- первой передаче: α=0,256-0,018=0,238

- второй передаче: α=0,147

- третьей передаче: α=0,085

- четвертой передаче: α=0,052.


Сила суммарного дорожного сопротивления:

Pсум=9,81*2710*(0,018+0,03)=1276,1 Н


Для определения динамических параметров частично загруженного автомобиля строится номограмма. Необходимо построить номограмму для загрузки автомобиля от) до 100%. Масштаб шкалы m0 находится по формуле:

m0= m100*G0/Ga

где m100 – масштаб основной шкалы Dk(n) для полностью загруженного автомобиля.

m0=2*1815/2710=2,7 см

На основании совместного гравика Df и f0, определяется возможность движения автомобиля по заданной дороше по условию:

f0≤Dk≤Df

0.018≤Dk≤Df

Таблица №7

Результаты расчета тягово-скоростных характеристик.

Передача

Зрачение при оборотах ne,об/мин

n, об/мин

700

1400

2100

2800

3500

4200

4900

5600

Me, H*м

173,2

185,9

191,2

189,1

179,5

162,6

138,2

106,5

Первая

V, км/ч

6,61

13,23

19,84

26,46

33,1

39,7

46,3

52,9

Pk

6234

6692

6882

6806

6463

5853

4977

3834

Pf

479,6

482,82

488,19

495,7

505,4

517,2

531,1

546,9

Pw

2,85

11,39

25,63

45,56

71,2

102,5

139,6

182,3

Dk

0,234

0,251

0,257

0,254

0,240

0,216

0,181

0,137

Df

0,799

0,798

0,797

0,796

0,794

0,792

0,789

0,785

Вторая

V, км/ч

10,2

20,5

30,7

40,9

51,2

61,5

71,7

81,9

Pk

4025

4321

4444

4394

4173

3779

3214

2476

Pf

481,1

488,8

501,7

519,7

542,9

571,2

604,7

643,4

Pw

6,8

27,3

61,5

109,3

170,8

245,9

334,7

437,2

Dk

0,151

0,161

0,164

0,161

0,150

0,132

0,108

0,076

Df

0,799

0,797

0,795

0,791

0,786

0,780

0,773

0,765

Третья

V, км/ч

15,9

31,9

47,9

63,9

79,8

95,8

111,8

127,7

Pk

2582

2772

2851

2819

2677

2425

2062

1588

Pf

484,8

503,6

534,9

578,6

634,9

703,8

785,1

878,9

Pw

16,6

66,4

149,3

265,5

414,8

597,4

813,1

1061,9

Dk

0,096

0,101

0,104

0,096

0,085

0,068

0,046

0,018

Df

0,798

0,794

0,788

0,778

0,766

0,752

0,734

0,715

Четвертая

V, км/ч

23,2

46,3

69,5

92,6

115,8

138,9

162

185,2

Pk

1781

1912

1966

1944

1846

1672

1422

1095

Pf

491,7

531,2

596,9

688,9

807,37

952,1

1123

1320,4

Pw

34,9

139,6

313,9

558,2

872,19

1256

1710

2232,8

Dk

0,065

0,068

0,062

0,052

0,036

0,015

-0,02

-0,042

Df

0,797

0,788

0,774

0,755

0,730

0,699

0,663

0,621

Рисунок №3


На основании выполненых расчетов, делается вывод о тягово-скоростных качествах микроавтобуса РАФ-2203. Максимальныя скорость движения, согласно графику, - 136 км/ч.Максимальная скорость движения, зафиксированныя при испытаниях, - 125 км/ч. Это различие в скоростях объясняется погрешностью округления расчетов, неточностью формул.

По номограмме можно также определить запас силы тяги при различной загрузки микроавтобуса.


Рисунок №4


5. Разгон и торможение автомобиля.

К характеристикам разгона и торможения, подлежащим расчету, относят­ся следующие:

- ускорения автомобиля на разных передачах;

- скорости, при которых происходит переключение передач;

- время и путь разгона до предельной скорости;

- тормозной и остановочный путь автомобиля.

Для вычисления перечисленных характеристик используются результаты тягового расчета на передачах. Ускорения автомобиля на дороге с уклоном a= 0 % определяются по формуле


Dk(n) - f(V)