АНАЛИЗ КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ И ВЫБОР ПРОТОТИПА

АВТОБУС МАЛОГО КЛАССА МЕСТНОГО СООБЩЕНИЯ

(4 × 2) С РАЗРАБОТКОЙ СЦЕПЛЕНИЯ

 

 

Пояснительная записка

 

АиАХ. КП54АВ.00000ПЗ

 

 

Выполнил:

студент группы 034-021                                                                   Д. С. Ермаков

 

 

Руководитель:

профессор,                                                                                         А. А. Енаев

доктор технических наук

 

Псков 2010

ВВЕДЕНИЕ

Автомобильная промышленность была, остается и будет в дальнейшем одной из ведущих отраслей промышленности в России. Доля работающих в автомобильной промышленности составляет около 4% процентов от всей промышленности и около 15% для машиностроения. Кстати эти показатели во многом сходны с показателями промышленно развитых стран Евросоюза. Автомобильная промышленность остается одной из немногих отраслей промышленности привлекательной для иностранных и отечественных инвестиций. Объем инвестиций в основной фонд автомобильных компаний непрерывно растет. С 1998 по 2009 год также росло и количество продукции выпускаемой отечественными автопроизводителями: легковые автомобили - с 838,8 тысяч до 1 млн. 150 тысяч, грузовые автомобили - с 145,8 тысяч до 210 тысяч, автобусы — с 45,7 тысяч до 82 тысяч единиц в год. Рост производства стал также возможен благодаря совместным действиям правительства и лидеров автомобильного бизнеса, направленных на привлечение инвестиций и модернизации производственной базы.

Кто не знает значения слова «автобус»? Наверняка этот пассажирский транспорт известен каждому человеку, проживающему в цивилизованной стране. Автобус – неотъемлемый элемент, пожалуй, каждого города мира, будь это провинция или мегаполис. Сегодня этот транспорт широко распространен и востребован повсеместно: нужно в школу – на автобусе, на работу – тоже, на отдых – опять автобус... Сегодня существует огромное количество видов и типов автобусов различного назначения. Автобусы покупают спортивные команды, СМИ, Вооруженные Силы, звезды шоу-бизнеса и многие другие. Все чаще на улице города можно встретить новые  автобусы – совершенные машины, как с дизайнерской, так и с технической точки зрения. Еще можно вспомнить, что раньше единственную дверь для входа/выхода пассажиров водитель открывал сам, пользуясь системой рычагов. Сегодня все это неминуемо кануло в прошлое – нынешние автобусы оборудованы несколькими дверями, которые открываются и закрываются нажатием кнопки. Многочисленные системы безопасности, контроля движения и прочего бережно хранят пассажиров от возможных травм в результате тех или иных действий. Например, есть автобусы, двери которых не открываются, если машина еще движется, не закрываются до конца, встречая препятствие на своем пути, системы не дают машине стартовать при открытых дверях... Это позволяет пассажирам чувствовать себя в безопасности в салоне современных автобусов. Но и водитель не обделен. Его рабочее место стало более эргономично – оснащено лишь теми органами управления, которые действительно необходимы. Комфортабельное кресло способствует меньшей усталости при долговременных поездках. Электроусилители и гидроусилители руля обеспечивают легкость и простоту управления (раньше управление этим транспортом давалось не так легко). Что и говорить, при производстве автобусов конструкторы и инженеры все большее внимание уделяют увеличению вместимости и улучшению комфортабельности салонов своих выпускников. В производство автобусов постоянно внедряются инновационные конструкторские решения. Это делает современные автобусы высокотехнологичными и неприхотливыми, они не доставляют проблем собственникам при эксплуатации.

Курсовой проект является заключительным этапом изучения дисциплины «Автомобили» и выполняется согласно учебному плану специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» после освоения общенаучных и инженерных дисциплин, а также курсов «Основы конструкции автомобиля», «Теория эксплуатационных свойств автомобиля», «Рабочие процессы и основы расчета автомобиля». Такая последовательность прохождения дисциплин и накопленный багаж знаний позволяют в ходе работы над проектом критически оценивать конструкции прототипов, из узлов, агрегатов и систем, применять современные методы расчетов на прочность и долговечность, творчески подходить к обоснованию технических решений, умело использовать вычислительную технику.

Задачами данного курсового проекта является анализ компоновочных схем автобуса, тяговый расчет, определение оценочных параметров тягово-скоростных свойств, определение оценочных параметров топливной экономичности, а также расчет и проектирование сцепления автобуса малого класса. Главной задачей данного курсового проекта является проектирование автобуса малого класса местного сообщения с колёсной формулой 4×2.

 

 

АНАЛИЗ КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ И ВЫБОР ПРОТОТИПА

    Для автобусов в настоящее время принято анализировать более двадцати компоновочных схем. Наиболее важным показателем компоновки автобуса является расположение двигателя. Различают 3 вида:

 

а) С передним расположением двигателя:

 

 

Рисунок 1.1. Компоновочная схема автобуса с передним расположением двигателя

 

Преимущества:

- простота управления двигателем и коробкой передач;

- удобство установки и снятия двигателя;

- обеспечение эффективного охлаждения двигателя;

- возможность размещения багажника сзади и с боков.

 

Недостатки:

- сложно выполнить пол на низком уровне;

- сложный доступ к двигателю.

б) С расположением двигателя в пределах базы:

 

 

Рисунок 1.2. Компоновочная схема автобуса с расположением двигателя в пределах базы

 

Преимущества:

- хорошее распределение по осям;

- возможность использования стандартного заднего моста.

 

Недостатки:

- сложность обслуживания двигателя;

- сложность управления двигателем, сцеплением и коробкой передач;

- необходимость применения двигателей с горизонтальным расположением цилиндров.

 

в) С расположением двигателя в задней части автобуса:

 

Рисунок 1.3. Компоновочная схема автобуса с расположением двигателя в задней части автобуса

 

Преимущества:

- низкий шум двигателя;

- обеспечение минимальной вибрации;

- обеспечение (возможность) выполнения низкого пола в салоне автобуса;

- сравнительно хорошая доступность к двигателю.

 

Недостатки:

- трудность управления двигателем, сцеплением и коробкой передач;

- недостаточное обеспечение охлаждения двигателя;

- необходимость подъема пола над двигателем.

 

Компоновка автобусов определяется их назначением и габаритной длиной (малый класс 6,0…7,5 м).

Компоновочная схема с расположением двигателя в базе требует специального шасси с увеличенной базой (минимум длины базы составляет 4 м), что в конечном итоге предопределяет минимальную длину автобуса в 8,0…8,5 м.

Заднемоторная компоновочная схема применяется среди средних и больших автобусов длиной более 8,5…9,0 м. Серьезной компоновочной проблемой является то, что для размещения силового агрегата и узлов трансмиссии требуется задней сиге кузова автобуса порядка 3 м, так как при меньшем заднем свесе может получиться слишком короткий вал у карданной передачи, что нежелательно (карданный вал к ведущему мосту обычно не делают короче 600…700 мм, чтобы максимальный угол в карданном шарнире не превосходил 8…9 градусов и изменение длины вала было в пределах 10…40 мм). В свою очередь, задний свес величиной 3 м требует выбора колесной базы автобуса не менее 4,0…4,5 м, т.е. получается, что полная длина автобуса не может быть менее 8,5 м. Если сделать базу короче, то композиция получается непропорциональной, зрительно неустойчивой, с явно перегруженным задом.

Автобусы длиной до 9 м (малый и средний класс) проектируются, как правило, на базе шасси грузовых или легковых автомобилей, или с использованием их агрегатов, что практически обусловливает компоновку таких автобусов (с передним расположением двигателя). Т.е. при создании таких автобусов не требуется серьезного вмешательства в базовые узлы грузовика или легкового автомобиля, используемые в конструкции автобуса, что упрощает процесс создания этой конструкции.

После анализа компоновочных схем автобусов для прототипа я выбираю компоновочную схему с передним расположением двигателя.

Из всех представленных однотипных моделей автобусов малого класса (таблица 1.1) в качестве прототипа я выбираю Hyundai County LWB (класс II).

 

Таблица 1.1

Параметры технических характеристик сравниваемых автомобилей

Наименование параметров	Обозначение	Размерность	Страна, фирма, модель, год начала выпуска
			Россия ПАЗ 32053-07 1995	Корея Hyundai County LWB (класс II) 1998	Индия TATA LP613 1997	Япония ISUZU A-09204 1999	Германия Mercedes-Benz Vario 1996	Прототип
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Автомобиль в целом
1. Тип	Автобус малого класса местного сообщения
2. Компоновка кузова			Несущий, вагонной компоновки (4×2)
3. Компоновочная схема			ДСП	ДСП	ДСП	ДСП	ДСП	ДСП
4. Пассажировместимость: Общее число мест Число посадочных мест	mг	чел. чел.	37 21+1	32 14+1+1	35 24+1+1	35 26+1	- 22+1	- 28+1
5. Масса: снаряженная полная	mо ma	кг кг	5170 8155	4430 6710	5020 7250	5000 8250	- 7500	4430 6710
6. Распределение полной массы: на переднюю ось на заднюю ось	m1 m2	кг кг	3055 5100	3220 3490	2800 4450	2750 5480	- -	3220 3490
7. Удельная мощность	Nуд	кВт/т	12,262	15,350	13,103	15,636	13,333	14,903
8. Габаритные размеры: длина ширина высота	Д Ш В	м м м	6,925 2,500 2,960	7,080 2,035 2,755	7,530 2,200 2,820	7,430 2,740 2,300	7,210 2,180 2,9750	7,080 2,035 2,755
9. Объём кузова	Vф	м3	51,245	39,693	46,716	46,824	46,76	39,693
10. Высота пола	hn	м	-	-	-	-	-	-
11. Максимальная скорость	Vamax	км/ч	90	130	112	105	130	80
12. Фактор обтекаемости	Wв	Нс2м-2	-	-	-	-	-	-
13. Время разгона до 100 км/ч	tp	с	-	14	-	25	-	14
14. Тормозной путь со скорости 80км/ч	Stop	м	-	-	-	-	-	-
15. Контрольный расход топлива при скорости 60 км/ч	Qsk	л/100 км	16	15	18	17,5	15	15
16. Контрольный расход топлива в городском цикле движения	Qsr	л/100 км	20,5	18	22	24	17,5	17,5
Двигатель
17. Модель			ММЗ Д-245.7 Е2	D4DD TCI(HMC)	TATA 697 TC 55	ISUZU 4HК1-XS	Mercedes-Benz OM 904 LA	Mercedes-Benz OM 904 LA
18.Тип			ДТР4В	ДТР4В	ДТР6В	ДТР4В	ДТР4В	ДТР4В
19. Рабочий объём	Vh	л	4,75	3,907	5,675	5,193	4,249	4,249
20. Степень сжатия	ε		16	17,5	17,5	-	18	18
21. Максимальная мощность по ГОСТ при частоте вращения	Nemax nN	кВт мин-1	90 2400	103 2800	95 2400	129 2600	100 2200	100 2200
22. Максимальный крутящий момент при частоте вращения	Mkmax nM	Нм	422 1500	392 1600	416 1550	500 1500	520 1400	520 1400
23. Минимальный расход топлива	gemin	кг/кВт∙ч	0,210	-	-	-	-	-
24. Топливо			Дизельное топливо
Трансмиссия
25. Сцепление			Сухое, однодисковое с гидравлическим приводом
26. Коробка передач: тип число ступеней передаточные числа			Механическая, полностью синхронизированная
			5	5	5	5	6	6
	uk1		6,286	5,380	6,340	-	6,020	6,020
	uk2		3,391	3,028	3,370	-	3,320	3,320
	uk3		2,133	1,700	2,110	-	2,070	2,070
	uk4		1,351	1,000	1,280	-	1,40	1,40
Продолжение таблицы 1.1
1	2	3	4	5	6	7	8	9
	uk5		1,000	0,722	1,000	-	1,000	1,000
	uk6		-	-	-	-	0,790	0,790
27. Карданная передача: тип			-	-	-	-	-	-
28. Главная передача: тип	u0		Одинарная гипоидная
передаточное число			5,86/5,29	5,375	3,111	-
29. Дифференциал			Конический с 2 сателлитами
30. Полуоси			-	-	-	-	-	-
Ходовая часть
31. Передняя подвеска			Зав/Рес	Зав/Рес	Зав/Рес	Зав/Рес	Зав/Рес	Зав/Рес
32. Задняя подвеска			Зав/Рес	Зав/Рес	Зав/Рес	Зав/Рес	Зав/Рес	Зав/Рес
33. Шины: типоразмер степень загруженности			8,25-20 -	205/75 R17,5 -	215/75 R16 -	215/75 R17,5 -	195/70 R15 -	205/75 R17,5 -
Система управления
34. Рулевое управление тип рулевого механизма наличие усилителя			В+ШГ ГУ	В+ШГ ГУ	Р+Ш ГУ	В+ШГ ГУ	Р+Ш ГУ	Р+Ш ГУ
35. Тормозное управление   тип тормозных механизмов наличие усилителя			С пневматическим приводом	С гидравлическим приводом	С пневматическим приводом	С гидравлическим приводом	С гидравлическим приводом	С гидравлическим приводом
			Б/Б ВУ	Д(Б)/Б ВУ	Б/Б ВУ	Б/Б ГУ	Д/Д ВУ	Д/Д ВУ

           Примечания: 1. Автомобиль в целом: ДСП – двигатель спереди (над передней осью), 2. Двигатель: ДТР4В – дизельный с турбонаддувом, рядный, 4-х цилиндровый, расположен вдоль; ДТР6В – дизельный с турбонаддувом, рядный, 6-и цилиндровый, расположен вдоль. 3. Ходовая часть: Зав/Рес – зависимая подвеска, упругий элемент – рессора. 5. Системы управления: В+ШГ – винт и шариковая гайка; Р+Ш – рейка и шестерня; Б/Б – барабанный тормозной механизм на всех колесах; Д/Б – дисковый и барабанный тормозные механизмы; Д/Д – дисковый тормозной механизм на всех колесах; ГУ – гидроусилитель; ВУ – вакуумный усилитель.

 

 

Рис. 1.4. Компоновочная схема автобуса малого класса местного сообщения с колёсной формулой 4×2

 

Рис. 1.5. Кинематическая схема трансмиссии автобуса

 

ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ