Примечание :
- количество единиц груза, уложенных
по первому варианту, равное произведению:
(3.1)
коэффициента использования
грузоподъемности по формуле:
(3.2)
где,
-количество единиц груза, уложенных
в кузове автомобиля по данному варианту;
ga=1.4 кг – вес
единицы груза;
gi=6000 кг – номинальная
грузоподъемность автомобиля.
На основании таблицы 3 строим
зависимость коэффициента использования
грузоподъемности автомобиля от варианта
укладки.
Рис. 3.1 График коэффициента
использования грузоподъемности автомобиля.
Принимаем первый вариант укладки
груза.
4.Определение центров
масс транспортного средства, груза и
нормальных реакций дорог
Центр масс ТС рассчитываем
для анализа устойчивости и проходимости.
Нормальные реакции дороги – для расчета
сцепного веса на ведущие колеса в тяговом
и тормозном режимах движения.
Рис. 4.1 расчетная схема одиночного
транспортного средства
Значения абсцисс центров масс
ТС и груза определяется по формулам:
(4.1)
где
- абсцисса центра масс ТС (ЦМО) в снаряженном
состоянии, м;
- вес ТС в снаряженном
состоянии, т;
-часть веса ТС в
снаряженном состоянии , приходящаяся
на заднюю ось ,т;
- база ТС , м.
(4.2)
где ХА – абсцисса
центра масс груженого автомобиля (ЦМГА),
м;
Хг – абсцисса
центра масс груза (ЦМГ);
Gг – вес груза
в кузове автомобиля, Gг = 6,38 т.
Ордината центра тяжести ТС
в снаряженном состоянии:
(4.3)
где
- ордината центра тяжести ТС в снаряженном
состоянии,м;
rк = 0,5×d×25,4 +
B×N×λ ,
(4.4)
где d – посадочный диаметр
шины, d = 20;
B – ширина
профиля шины, В = 390 мм;
N – отношение
высоты к ширине профиля шины, N = 3,23;
λ – деформация
шины, λ = 0,9.
rк = 0,5×20×25,4
+ 390×3,23×0,9 = 1,39 м,
Нормальные реакции дороги
на заднюю тележку
(4.5)
Где - вес груженного
автомобиля,т.
Нормальные реакции дороги
на переднюю ось
(4.6)
Результаты расчетов для данного
раздела представлены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Показатели размещения
груза на АТС
Наименование
величины |
Обозначение |
Единицы
измерения |
Численное значение |
Абсцисса центра масс в
снаряженном
состоянии (ЦМА) |
X0 |
м |
3,36 |
Вес в
снаряженном
состоянии |
G0 |
т |
15,3 |
Абсцисса центра масс груза
(ЦМГ) |
Xг |
м |
3,19 |
Вес груза в кузове автомобиля |
Gг |
т |
6,38 |
Вес груженого
автомобиля |
GА |
т |
15,3 |
Абсцисса центра масс груженого
автомобиля (ЦМГА) |
XA |
м |
3,31 |
База ТС |
L |
м |
4,9 |
Нормальные
реакции дороги на заднюю ось |
R2 |
кН |
10,3 |
Нормальные
реакции дороги на переднюю
ось |
R1 |
кН |
5 |
Часть веса ТС в снаряженном
состоянии,
приходящаяся на заднюю ось |
G02 |
т |
10,5 |
Ордината центра масс ТС в
снаряженном
состоянии |
h0 |
м |
2,09 |
Радиус качения колеса |
rк |
м |
1,39 |
5. Определение аэродинамических
параметров транспортного средства
Фактор сопротивления
воздуха.
Он определяется по формуле:
Wв=Kв*Fa ,
(2)
где Kв- коэффициент
сопротивления воздуха;
Fa- площадь Миделева
сечения автомобиля;
Kв=0,7 Нс2/м4 .
Фактор обтекаемости Wв количественно
характеризует аэродинамические качества
автомобиля и служит для определения сил
и мощностей сопротивления воздуха.
Площадь Миделева сечения
автомобиля, определяется по формуле:
Fa= Нг *Bг *KF,
(3)
где Bг- габаритная
ширина автомобиля;
Нг - габаритная
высота автомобиля;
KF-коэффициент
использования площади Миделя;
Bг=2м;
Нг=3,71м;
KF=0,8;
Fa=2*3,71*0,8=5,93 м2,
Wв=0,7*5,93=4,15 Нс2/м2,
График 5.1 зависимость сопротивление
воздуха от скорости
6. Расчет тяговой
и динамической характеристик
Тягово-динамический расчет
показателей автомобиля Урал 4320
Коэффициент полезного действия
трансмиссии.
КПД трансмиссии можно рассчитать
по формуле:
hтр=0,96k*0,97l*0,995m , (1)
где k – количество пар цилиндрических
шестерен, участвующих в передаче крутящего
момента от двигателя к ведущим колесам;
l- количество пар конических
шестерен;
m – количество шарниров.
k =6;
l=3;
m =10;
hтр=0,966*0,973*0,99510=0.782*0,913*0,951=0,67
Коэффициент учета вращающихся
колес.
Этот коэффициент показывает,
во сколько раз сила, необходимая для разгона
с заданным ускорением как поступательно
движущихся масса автомобиля, больше силы,
необходимой для разгона только поступательно
движущихся масс. Он рассчитывается по
формуле:
dвр=1+m(Uk2t1+t2)/ma , (2)
t1=Im*Udk2* Uгп2*hтр/ ma* rd* rк , (3)
t2=åIк/ ma* rd* rк , (4)
где Im- момент инерции маховика
двигателя, кгм2;
åIк- суммарный момент инерции
всех колес автомобиля, кгм2;
ma - масса полностью груженного
автомобиля;
m= ma;
ma =15320 кг;
Передаточные числа коробки
передач на различных передачах:
Uкп1=5,61; Uкп5=0,723;
Uкп2=2,98;
Uкп3=1,64;
Uкп4=1,0;
t1=0,04-0,06, t2=0,03-0,05. Меньшие значения относятся
к более тяжлым автомобилям.
t1=0,04, t2=0,03.
dвр1=1+15320 ((5,61)2 *0,04 +0,03)/ 15320=2,28,
dвр2=1+ 15320 ((2,98)2 *0,04 +0,03)/ 15320=2,25,
dвр3=1+15320 ((1,64)2 *0,04 +0,03)/ 15320=1,
dвр4=1+ 15320 ((1)2 *0,04 +0,03)/ 15320=1,04,
dвр5=1+15320 ((0,723)2 *0,04 +0,03)/ 15320=1,05,
Рисунок 6.1 Динамическая характеристика
Рисунок 6.2 – Функциональная
зависимость Рт = f(V)
Д =
, (6.5)
где значения РТ и РВ берутся соответственно
из графиков РТ = ¦(V) и РВ = ¦(V), Gа – вес автомобиля,
Н, т.е. вес в кг умножается на 9,8.
Для определения максимальной
скорости ТС на прямой передаче, на графике
Д = ¦(V) (рисунок 6.3) строится кривая РСУ = ¦(V) (рисунок
6.4),
где
РСУ =
, (6.6)
где ¦ - коэффициент сопротивления
качению,
¦ =
,
(6.7)
где ¦О = 0,014 – 0,018,
V – скорость, м/с.
Рисунок 6.4 – Функциональная
зависимость Д = ¦(V) и РСУ = ¦(V)
7 Расчет тормозных
свойств транспортного средства
Тормозная система обеспечивает
служебное и экстренное (аварийное) торможение
основной (рабочей) тормозной системой
и непосредственным образом влияет на
безопасность дорожного движения. Оценочные
показатели тормозных свойств регламентированы
для различных категорий автомобилей
требованиями ГОСТ 25478-91 «Автотранспортные
средства. Требования к техническому состоянию
по условиям безопасности движения».
Основными показателями тормозных
свойств являются установившееся замедление
jуст и путь
торможения Sm. Установившееся
замедление определяется выражением:
jуст=(jх* cosa+ f±i)*g,
(21)
где g- ускорение свободного
падения;
g=9,8 м/с2;
В случае экстренного торможения
максимальное замедление может быть определено
по упрощенной зависимости:
jуст max=jх*g,
(22)
при jх=0,4:
jуст max=0,4*9,8=3,92,
(23)
при jх=0,8:
jуст max=0,8*9,8=7,84,
(24)
Значение тормозного пути рассчитывают
по формуле:
ST=A*V0+ V02/26 jуст,
(25)
где V0-начальная
скорость торможения, км/ч;
А- коэффициент, характеризующий
время срабатывания тормозных механизмов;
jх=0,4, A=0,16
V0=20(км/ч): ST=0,16*20+202/26*3,92=7,12 м,
V0=40(км/ч): ST=0,16*40+402/26*3,92=22,09 м,
V0=60(км/ч): ST=0,16*60+602/26*3,92=44,92 м,
V0=80(км/ч): ST=0,16*80+802/26*3,92=75,59 м,
V0=100(км/ч): ST=0,16*100+1002/26*3,92=114,12
м,
jх=0,8,A=0,16:
V0=20(км/ч): ST=0,16*20+202/26*7,84=5,16 м,
V0=40(км/ч): ST=0,16*40+402/26*7,84=14,24 м,
V0=60(км/ч): ST=0,16*60+602/26*7,84=27,26 м,
V0=80(км/ч): ST=0,16*80+802/26 *7,84= 44,19
м,
V0=100(км/ч): ST=0,16*100+1002/26* 7,84= 65,06
м,
Таблица 1 Значения тормозного
пути автомобиля, м
Коэффициент сцепления |
Начальная скорость торможения,
км/ч |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
jх=0,4 |
7,12 |
22,09 |
44,92 |
75,59 |
114,12 |
jх=0,8 |
5,16 |
14,24 |
27,26 |
44,19 |
65,06 |
Рис. 2. Графики зависимости
ST= f(V0)
8. Определение показателей
устойчивости, маневренности
8.1 Устойчивость
автомобиля
Оценочными показателями поперечной
устойчивости автомобиля являются:
угол поперечного уклона дороги b при котором автомобиль опрокинуться
при прямолинейном движении. Этот угол
находят из уравнения статистического
равновесия автомобиля:
b=arctgB/2hц,
(26)
где B - колея передних колес,
м.
Отношение B/2hц- называют
коэффициентом поперечной устойчивости
автомобиля:
m= B/2hц,,
(27)
m=2 /2*1,72=1,72,
b=arctg(1,72)=34,97,
(28)
- критическая скорость движения
автомобиля по опрокидыванию, которая
определяется по формуле:
где R- радиус кривизны полотна дороги
в плане, м;
R=40: Vоп
= 76,8 км/ч,
R=60: Vоп
= 94,1км/ч,
R=80: Vоп
= 108,6км/ч,
R=100: Vоп
= 121,5км/ч,
Таблица 2 Значения критической
скорости автомобиля по опрокидыванию
R,м |
40 |
60 |
80 |
100 |
Vоп, км/ч |
76,8 |
94,1 |
108,6 |
121,5 |
Критическую скорость автомобиля по заносу
определяют при двух значениях коэффициента
сцепления jх=0,4 и jх=0,8 различных значениях
радиуса поворота по формуле:
jх=0,4
R=40: Vзан
= 45 км/ч,
R=60: Vзан
= 55,2 км/ч,
R=80: Vзан
= 63,7 км/ч,
R=100: Vзан
= 71,2 км/ч,
jх=0,8
R=40: Vзан
= 63,7 км/ч,
R=60: Vзан
= 78,07 км/ч,
R=80: Vзан
= 90,15 км/ч,
R=100: Vзан
= 100,8 км/ч,
Таблица 3 Значения критической
скорости по заносу
R, м |
40 |
60 |
80 |
100 |
jх=0,4 |
45 |
55,2 |
63,7 |
71,2 |
jх=0,8 |
63,7 |
78,07 |
90,15 |
100,8 |
Рис. 3. Графики зависимости
Vоп=f(R) и
Vзан=f(R) при
различных значениях jх
8.2. Маневренность
автомобиля
Принципиальное различие между
понятиями «управляемость» и «устойчивость»
заключается в том, что устойчивость охватывает
ряд свойств автомобиля, обеспечивающих
его движение по заданной траектории без
воздействия водителя, а управляемость
определяется степенью соответствия траектории
движения положению управляемых колес.
Основными показателями управляемости
автомобиля являются: минимальный радиус
поворота автомобиля Rэ, критическая
скорость движения по управляемости (по
боковому скольжению управляемых колес)
Vупр.
Минимальный радиус поворота
автомобиля с эластичными шинами определяется
выражением:
Rэ=La/tg(Q-d1)+ tgd2,
(31)
где d1 и d2- углы увода колес соответственно
передней и задней осей, град;
Q - максимальный средний угол
поворота управляемых колес автомобиля,
рад. Обычно Q=(0,62-0,7).
Значения углов увода d1 и d2 зависят от конструкции шин
и давления воздуха в них, боковых сил
и других факторов. Экспериментально установлено,
что .
d1=Pd1/åKув1,
(32)
d2 = Pd2/åKув2,
(33)
где Pd1 и Pd2 – боковые силы, действующие
на колеса переднего и заднего мостов
(тележки), Н;
åKув1 и åKув2 – суммарные коэффициенты сопротивления
уводу колес переднего и заднего мостов,
Н/град.
Боковые силы, действующие на
колеса переднего и заднего мостов, при
которых колеса катятся еще без бокового
скольжения, определяют по формулам:
Pd1=0,4**jх mk1* g ,
(34)
Pd2=0,4*jх * mk2* g,
(35)
Значения коэффициента сопротивления
уводу Kув одного колеса находятся в
пределах 300-600 Н/град для легковых автомобилей
и 700-1200 Н/град – для грузовых и автобусов.
Суммарные значения åKув для колес переднего и заднего
мостов (тележки) находят по формуле:
åKув=nk*Kув,
(36)
где nk =6 – общее
количество колес на переднем и заднем
мосту автомобиля.
при Kув=1000 Н/град
åKув1=2*1000=2000 Н/град,
åKув2=4*1000=4000 Н/град,
При jх=0,8:
Pd1=0,4*0,8* 4835* 9,8=1515,5 Н,
Pd2=0,4*0,8* 10485 * 9,8=41101,2 Н,
d1=1515,5/2000=70,
d2 = 41101,2/4000=100,
Минимальный радиус поворота
автомобиля с эластичными шинами определяется
выражением:
Rэ=La/tg(Q-d1)+ tgd2,
(37)
При Q=:42
Rэ=4,9/(tg(420-70)+ tg100)=10.8,
Радиус поворота автомобиля
с абсолютно жестким в боковом направлении
колесами по формуле :
R=La/tgQ,
(38)
R=5,18/tg420=5,18/0,6745=12.3,
Сравним полученные значения
R и Rэ:
Данный автомобиль обладает
достаточной поворачиваемостью, т. к.
R > Rэ .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной
курсовой работе дано описание МАЗ-54331 с учетом завода-изготовителя,
указано область применения. Приведён
общий вид автомобиля, схема со всеми технологическими
размерами и параметрами профильной проходимости,
в табличной форме дана краткая техническая
характеристика ТС. Приведена характеристика
груза и описан метод размещения груза
в транспортном средстве. Даны методы
расчёта центров масс ТС, груза, тягово-скоростных
и тормозных свойств, устойчивости, манёвренности
и тормозных характеристик.