Темников Е.П._АТс-1701г. Разработка лодочного прицепа для автомобиля xray
 Скачать 2.45 Mb.
|
|
- Схема нагрузки на фаркоп Правильная вертикальная нагрузка является залогом безопасной езды на автомобиле. Вес прицепа и центр веса должны быть всегда в районе своей оси, чтобы обеспечить небольшую допустимость на дышло. В этом случае лодка должна надежно закрепляться, поскольку её перемещение при движение может отрицательно повлиять на распределение нагрузки. Опытный водитель сможет определить показатель со стороны, просто приподняв сцепку лодочного прицепа и оценить вес. Важно запомнить что вертикальные показатели на шаре сцепке крепления являются не прихотью проэктировщиков, а требований безопасности на дороге. Игнорировать эти значения означает создание потенциальных опасностей на дороге для себя и 16 других водителей. Чтобы рассчитать грузовой вес, добавте вес прицепа и вес лодки это и будет ваш грузовой вес 1.4 Состав и описание внесенных изменений Дипломный проект разработан для легковых автомобилей Lada X- Ray. Конструкция данного лодочного прицепа состоит из передней ведущей рамы с механизмом замка для установки на фаркоп. Лодочный прицеп имеет одну ось, которая оснащена рессорной подвеской с гидравлическими амортизаторами. Лодочный прицеп имеет также ролики для подьема лодки из воды и закреплении её на прицепе . На данном лодочном прицепе можно перевозить лодки длинною 6 метров и весом до 530 кг, что подходит для большого количества моторных лодок. Вывод. В этом разделе требовалось изучить основные требования предьявляемые к лодочным прицепам. Как будет вести себя машина с лодочным прицепом на дорогах и как правильно водителю подобрать прицеп для автомобился чтоб вождение было безопасным и комфортным. 17 2 Конструкционная часть 2.1 Тягово-динамический расчет автомобиля 2.1.1 Исходные данные «Число ведущих колес .................................................................................... n k = 2 Собственная масса, кг ................................................................................ m o = 1192 Количество мест ....................................................................................................... 5 Максимальная скорость, м/с .................................................................... max = 51,39 Максимальная частота вращения колен. вала, рад/с ............................ ω max = 620 Минимальная частота вращения колен. вала, рад/с .............................. ω min = 105 Коэффициент аэродинамического сопротивления ................................. C x = 0,30 Величина максимально преодолеваемого подъема ...............................α max = 0,28 Коэффициент полезного действия трансмиссии ................................... TP = 0,92 Площадь поперечного сечения, м 2 ............................................................ H = 2,00 Коэффициент сопротивления качению…………………………….f ko = 0,012 Число передач в коробке передач .......................................................................... 5 Распределение массы автомобиля по осям, % : передняя ось ........................................................................................................... 51 18 задняя ось ................................................................................................................ 49 Плотность воздуха, кг/м 3 ............................................................................ ρ= 1,293 19 2.1.2 Подготовка исходных данных для тягового расчёта Определение полного веса и его распределение по осям»[19] (1) «где G о - собственный вес автомобиля; G п - вес пассажиров;»[19] «G б - вес багажа;»[19] G m g 1192 ∙ 9,807 = 11690 Н (2) (3) (4) G 11690 + 3678 + 490 = 15858 Н (5) (6) « Подбор шин Шины выбираются по нагрузке, приходящейся на колесо с помощью «Краткого автомобильного справочника». На автомобиле установлены радиальные шины 205/50 R17.»[19] ( ) (7) «где r к – радиус качения колеса; 20 r СТ – статический радиус колеса; B = 205 – ширина профиля, мм; к = 0.50 – отношение высоты профиля к ширине профиля; d = 457,2– посадочный диаметр, мм; λ = 0,85– коэффициент типа шины.»[19] ( ) 2.1.3 Определение передаточного числа главной передачи ⋃ , (8) «где U - передаточное число высшей передачи в коробке передач, на которой обеспечивается максимальная скорость (примем значение передаточное число высшей передачи КП равным 0,750),;»[19] 2.1.4 Внешняя скоростная характеристика двигателя «Определяем мощность двигателя, обеспечивающую движение с заданной максимальной скоростью при заданном дорожном сопротивлении.»[19] ( ) (9) «где – коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости автомобиля. Для легковых автомобилей принимается, что максимальная скорость достигается на прямолинейном участке, из чего следует, что:»[19] ( ) 21 (10) ( ) ) (11) «где a, b, c – эмпирические коэффициенты (для легковых автомобилей с карбюраторным двигателем a, b, c = 1), ( примем )»[19] «Внешнюю характеристику двигателя с достаточной точностью можно определить по формуле Лейдермана:»[19] ( ) ( ) (12) «где С 1 = С 2 = 1 - коэффициенты характеризующие тип двигателя.»[19] «Определение значений крутящего момента производится по формуле:»[19] (13) В таблице 1 приведена скоростная характеристика автомобиля X-RAY «Таблица 1 - Внешняя скоростная характеристика»[19] Частота вращения двигателя, обороты/1мин Скорость вращения угловая, радиан/сек Выдаваемая мощность двигателя, Киловатт Создаваемый момент вращения двигателем, Ньютон*метр 1003 105 16,8 159,8 22 1400 147 24,2 165,4 1800 188 32,0 169,7 2200 230 39,8 172,6 2600 272 47,4 174,0 3000 314 54,7 174,1 3400 356 61,5 172,8 3800 398 67,7 170,0 4200 440 73,0 165,9 23 Продолжение таблицы 1 4600 482 77,2 160,3 5000 524 80,3 153,4 5400 565 82,0 145,0 5800 607 82,2 135,3 6200 649 80,6 124,1 5921 620 81,9 132,1 « n e - обороты двигателя, об/мин;»[19] Из данной таблицы построен график в приложение А Рисунок А.1 (14) 2.1.5. Определение передаточных чисел коробки передач «Передаточное число первой передачи определяется по заданному максимальному дорожному сопротивлению и максимальному динамическому фактору на первой передаче. В соответствии с этим должны выполнятся следующие условия:»[19] ) (15) «где - - коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости автомобиля с учётом вылечены преодолеваемого подъёма» [19] ( ) (16) 15858 ∙ 0,308 ∙ 0,305 / (174,1 ∙ 0,92 ∙ 4,090 ∙ 1,0) = 1,083 24 «где - сцепной вес автомобиля ( H - коэффициент перераспределения нагрузки на передние колёса), коэффициент сцепления = 0.8.»[19] U 7279 ∙ 0,8 ∙ 0,305 / (174,1 ∙ 0,92 ∙ 4,090 ∙ 1,0) = 1.291 «Примем значение первой передачи равным: U=3.330. Значения промежуточных ступеней КП рассчитываются на основании закона геометрической прогрессии: Знаменатель геометрической прогрессии равен:»[19] Q=(U2/U5)=(3.330/0.750)=1.452 (17) U2=U1/q=3.330/1.452=2.294; (18) U3=U2/q=2.294/1.452=1.580 (19) U4=U3/q=1.580/1.452=1.089 (20) U5=0.750 (21) 2.1.6. Скорость движения автомобиля на различных передачах «Определяем возможные значения скорости на каждой передаче в зависимости от оборотов колен вала:»[19] (22) Расчетные данные сведены в таблицу 2. 25 «Таблица 2 - Скорость автомобиля на различных передачах»[19] Частота вращения двигателя, обороты/1мин Скорость на 1ой передаче , м/с Скорость на 2ой передаче, м/с Скорость на 3ей передаче, м/с Скорость на 4ой передаче, м/с Скорость на 5ой передаче, м/с 1003 2,0 2,8 4,1 6,0 8,7 1400 2,7 4,0 5,8 8,4 12,2 1800 3,5 5,1 7,4 10,8 15,6 2200 4,3 6,2 9,1 13,2 19,1 2600 5,1 7,4 10,7 15,5 22,6 3000 5,9 8,5 12,4 17,9 26,0 3400 6,6 9,6 14,0 20,3 29,5 3800 7,4 10,8 15,7 22,7 33,0 26 Продолжение таблицы 2 4200 8,2 11,9 17,3 25,1 36,5 4600 9,0 13,1 18,9 27,5 39,9 5000 9,8 14,2 20,6 29,9 43,4 5400 10,6 15,3 22,2 32,3 46,9 5800 11,3 16,5 23,9 34,7 50,3 6200 12,1 17,6 25,5 37,1 53,8 5921 11,6 16,8 24,4 35,4 51,4 2.1.7 Сила тяги на ведущих колесах (23) Расчетные данные сведены в таблицу 3. «Таблица 3 - Тяговый баланс»[19] Частота вращения двигателя, обороты/1ми н Создаваемо е тяговое усилие на первой передаче, Ньютон Создаваемо е тяговое усилие на второй передаче, Ньютон Создаваемо е тяговое усилие на третьей передаче, Ньютон Создаваемое тяговое усилие на четвертой передаче, Ньютон Создаваемо е тяговое усилие на пятой передаче, Ньютон 1003 7874 5424 3737 2574 1773 1400 8152 5616 3869 2665 1836 1800 8362 5761 3969 2734 1883 2200 8504 5858 4036 2780 1915 2600 8576 5908 4070 2804 1932 3000 8580 5911 4072 2805 1932 3400 8514 5865 4041 2783 1918 3800 8379 5772 3976 2739 1887 4200 8175 5632 3880 2673 1841 4600 7902 5443 3750 2583 1780 5000 7559 5208 3587 2471 1703 5400 7148 4924 3392 2337 1610 5800 6667 4593 3164 2180 1502 6200 6117 4214 2903 2000 1378 5921 6509 4484 3089 2128 1466 По данным из таблицы построен график в приложение А Рисунок А.2 27 28 2.1.8 Силы сопротивления движению «Сила сопротивления воздуху:»[19] (24) «Сила сопротивления качению:»[19] ̃ (25) ( ) (26) «Полученные данные заносим в таблицу 4 и строим графики зависимости сил сопротивления от скорости. Таблица 4 - Силы сопротивления движению»[19] Скорость, м/с Сила сопр. воздуху, Н Сила сопр. качению, Н Суммарная сила сопр. движению, Н 0 0 190 190 5 10 193 202 10 39 200 239 15 87 212 299 20 155 228 384 25 242 250 492 30 349 276 625 35 475 307 782 40 621 343 963 45 785 383 1168 50 970 428 1398 55 1173 478 1652 60 1396 533 1929 65 1639 592 2231 2.1.9 Динамический фактор : (27) 29 : (28) «По этим формулам и данным силового баланса рассчитывают и строят динамическую характеристику автомобиля, которая является графическим изображением зависимости динамического фактора D от скорости движения при различных передачах в коробке передач и при полной загрузке автомобиля. Данные расчёта заносят в таблицу и представляют графически.»[19] Расчетные данные сведены в таблицу 5. Таблица 5 - Динамический фактор на передачах Частота вращения двигателя, обороты/1м ин Динамическ ий фактор на 1ой передаче Динамическ ий фактор на 2ой передаче Динамическ ий фактор на 3ей передаче Динамическ ий фактор на 4ой передаче Динамически й фактор на 5ой передаче 1003 0,496 0,342 0,235 0,161 0,110 1400 0,514 0,354 0,243 0,166 0,112 1800 0,527 0,363 0,249 0,170 0,113 2200 0,536 0,368 0,252 0,171 0,112 2600 0,540 0,371 0,254 0,171 0,109 3000 0,540 0,371 0,253 0,169 0,105 3400 0,536 0,368 0,250 0,165 0,100 3800 0,527 0,361 0,245 0,160 0,092 4200 0,514 0,352 0,237 0,153 0,084 4600 0,496 0,339 0,228 0,144 0,073 5000 0,474 0,323 0,216 0,134 0,061 5400 0,448 0,305 0,202 0,122 0,048 5800 0,417 0,283 0,186 0,108 0,033 6200 0,382 0,258 0,167 0,093 0,016 5921 0,407 0,276 0,180 0,104 0,028 По данным из таблицы составлен график в приложение А Рисунок А.3 2.1.10 Ускорение автомобиля 30 ( ) (29) «где - коэффициент учета вращающихся масс, - коэффициент суммарного сопротивления дороги.»[19] f i «i – величина преодолеваемого подъёма (i = 0).»[19] ( ⋃ ) (30) «где - коэффициент учёта вращающихся масс колёс; - коэффициент учёта вращающихся масс двигателя .»[19] Расчетные данные сведены в таблицу 6 и таблицу 7. «Таблица 6 - Коэффициент учета вращающихся масс»[19] U1 U2 U3 U4 U5 1,181 1,094 1,052 1,033 1,023 «Таблица 7 - Ускорение автомобиля на передачах»[19] 31 Частота вращения двигателя, обороты/1ми н Создаваемо е ускорение автомобиля на первой передаче, метр/cек 2 Создаваемо е ускорение автомобиля на второй передаче, метр/cек 2 Создаваемо е ускорение автомобиля на третьей передаче, метр/cек 2 Создаваемо е ускорение автомобиля на четвертой передаче, метр/cек 2 Создаваемо е ускорение автомобиля на пятой передаче, метр/cек 2 1003 4,02 2,96 2,08 1,42 0,93 1400 4,17 3,06 2,15 1,46 0,95 1800 4,28 3,14 2,20 1,49 0,95 2200 4,35 3,19 2,24 1,50 0,94 2600 4,38 3,22 2,25 1,50 0,90 32 Продолжение таблицы 7 3000 4,38 3,21 2,24 1,47 0,85 3400 4,35 3,18 2,21 1,43 0,79 3800 4,27 3,12 2,16 1,38 0,71 4200 4,16 3,04 2,08 1,30 0,61 4600 4,02 2,92 1,99 1,21 0,50 5000 3,83 2,78 1,88 1,11 0,36 5400 3,61 2,61 1,74 0,98 0,22 5800 3,36 2,42 1,59 0,84 0,05 6200 3,07 2,19 1,41 0,69 -0,13 5921 3,27 2,35 1,53 0,80 0,00 По данным из таблицы составлен график в приложение А Рисунок А.4 2.1.11 Величины обратные ускорениям автомобиля Расчетные данные сведены в таблицу 8. «Таблица 8 - Величины обратные ускорениям автомобиля»[19] Частота вращения двигателя, обороты/1мин 1/j на 1ой передаче, с2/м 1/j на 2ой передаче, с2/м 1/j на 3ей передаче, с2/м 1/j на 4ой передаче, с2/м 1/j на 5ой передаче, с2/м 1003 0,25 0,34 0,48 0,71 1,07 1400 0,24 0,33 0,46 0,68 1,05 1800 0,23 0,32 0,45 0,67 1,05 2200 0,23 0,31 0,45 0,67 1,07 2600 0,23 0,31 0,44 0,67 1,11 3000 0,23 0,31 0,45 0,68 1,17 3400 0,23 0,31 0,45 0,70 1,27 3800 0,23 0,32 0,46 0,73 1,41 4200 0,24 0,33 0,48 0,77 1,64 4600 0,25 0,34 0,50 0,82 2,02 5000 0,26 0,36 0,53 0,90 2,75 5400 0,28 0,38 0,57 1,02 4,62 5800 0,30 0,41 0,63 1,19 19,01 6200 0,33 0,46 0,71 1,46 -7,82 5921 0,31 0,43 0,65 1,25 -27527,12 33 2.1.22 Время и путь разгона «Время и путь разгона автомобиля определяем графоаналитическим способом. Смысл этого способа в замене интегрирования суммой конечных величин: ∫ ( ) ( ) (31) С этой целью кривую обратных ускорений разбивают на интервалы и считают, что в каждом интервале автомобиль разгоняется с постоянным ускорением j= const, которому соответствуют значения (1/j) = const. Эти величины можно определить следующим образом: ( ) ( ) ( ) (32) где к – порядковый номер интервала.»[19] «Заменяя точное значение площади под кривой (1/j) в интервале V к на значение площади прямоугольника со сторонами V к и (1/j СР ) к , переходим к приближённому интегрированию:»[19] ( ) ( ) (33) ∑ «где t 1 – время разгона от скорости V o до скорости V 1 , t 2 – время разгона до скорости V 2. Результаты расчёта, в соответствии с выбранным масштабом 34 графика приведены в таблице 9: 35 Таблица 9 - Время разгона автомобиля»[19] Скоростной диапазон, метр/сек Преодолеваемая площадь, mm 2 Потраченное время, сек 0-5 124 0,6 0-10 371 1,9 0-15 715 3,6 0-20 1168 5,8 0-25 1770 8,9 0-30 2538 12,7 0-35 3533 17,7 0-40 4813 24,1 0-45 6438 32,2 По данным из таблицы составлен график в приложение А Рисунок А.5 «Аналогичным образом проводится графическое интегрирование зависимости t = f(V) для получения зависимости пути разгона S от скорости автомобиля.»[19] «В данном случае кривая t = f(V) разбивается на интервалы по времени, для каждого из которых находятся соответствующие значения V СРk Площадь элементарного прямоугольника в интервале t к есть путь, который проходит автомобиль от отметки t к-1 до отметки t к , двигаясь с постоянной скоростью V СРk Величина площади элементарного прямоугольника определяется следующим образом :»[19] ( ) (34) «где k = 1…m – порядковый номер интервала, m выбирается 36 произвольно (m = n). Путь разгона от скорости V o до скорости V 1 : S 1 = S 1 , до скорости V 2 : S 2 = S 1 + S 2 до скорости V n : S n =∑ Результаты расчёта заносятся в таблицу 10: Таблица 10 - Путь разгона автомобиля»[19] Скоростной диапазон, метр/сек Преодолеваемая площадь, mm 2 Пройденный путь, метр 0-5 31 2 0-10 216 11 0-15 647 32 0-20 1440 72 0-25 2793 140 0-30 4907 245 0-35 8139 407 0-40 12938 647 0-45 19843 992 По данными из таблицы составлен график в Приложение А Рисунок А.6 2.1.13 Мощностной баланс «Для решения ряда вопросов, как, например, выбор передаточного числа главной передачи, исследование топливной экономичности автомобиля, удобным является анализ мощностного баланса автомобиля, который выражается уравнением:»[19] . (35) «N f - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению; N В - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха; 37 N П - мощность, затрачиваемая на преодоление подъема (N П = 0); N j - мощность, затрачиваемая на ускорение автомобиля (N i = 0). Это уравнение показывает, как распределяется мощность, развиваемая на ведущих колесах автомобиля, по различным сопротивлениям движению. Расчетные данные сведены в таблицу 11 и таблицу 12. Таблица 11 - Мощностной баланс»[19] Частота вращения двигателя, обороты/1мин Выдаваемая на колесе мощность , киловатт 1003 15,4 1400 22,3 1800 29,4 2200 36,6 2600 43,6 3000 50,3 3400 56,6 3800 62,2 4200 67,1 4600 71,1 5000 73,9 5400 75,5 5800 75,6 6200 74,1 5921 75,3 По данным из таблиц составлен график в приложение А Рисунок А.7 38 «Таблица 12 - Мощность сопротивления движению»[19] Набираемая автомобилем скорость движения, метр/сек Потраченная на преодоление сопротивления воздухом мощность Потраченная на преодоление сопротивления качению мощность Потраченная на преодоление сопротивлений общая мощность 0 0,0 0,0 0,0 5 0,0 1,0 1,0 10 0,4 2,0 2,4 15 1,3 3,2 4,5 20 3,1 4,6 7,7 25 6,1 6,2 12,3 30 10,5 8,3 18,8 35 16,6 10,7 27,4 40 24,8 13,7 38,5 45 35,3 17,2 52,6 50 48,5 21,4 69,9 55 64,5 26,3 90,8 60 83,8 32,0 115,8 65 106,5 38,5 145,0 |