Двигатели, автомобили и тракторы

А. П. Уханов 
Д. А. Уханов 
ДВИГАТЕЛИ, АВТОМОБИЛИ 
И ТРАКТОРЫ 
Учебное пособие 
Москва     Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
1 

УДК 
621.43:629.114 
ББК 
31.36539.3 
У89 
Рецензент: 
доктор технических наук, профессор Пензенского ГАУ М. В. Рыблов 
У89  
Уханов, А. П.  
 
Двигатели, автомобили и тракторы : учебное пособие / А. П. Уханов, 
Д. А. Уханов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. - 380 с. : 
ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1650-4 
Представлен учебный материал по тепловому, кинематическому 
и динамическому расчету, разработке и компоновке узлов, механизмов 
и систем бензиновых (карбюраторных и инжекторных), дизельных, комбинированных, газодизельных и газовых поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Приводятся указания по выбору расчетных 
нагрузок на отдельные узлы и детали двигателей, порядок их расчета 
при определении основных размеров. Изложена методика построения 
индикаторных и полярных диаграмм поршневого ДВС. Выполнен пример теплового расчета комбинированного ДВС на ПЭВМ. Излагается 
последовательность тягового расчета автомобиля и трактора, проектировочного расчета агрегатов шасси. В качестве примера приведена методика и последовательность расчета сухого фрикционного сцепления. 
Изложены сведения по методике выполнения курсовой и выпускной работы по двигателям, автомобилям и тракторам. 
Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки «Агроинженерия» и «Эксплуатация транспортно-технологических машин 
и комплексов».  
УДК 621.43:629.114 
ББК 31.36539.3 
ISBN 978-5-9729-1650-4 
” Уханов А. П., Уханов Д. А., 2024 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
2 

ВВЕДЕНИЕ 
Для выполнения курсовой и выпускной работы (дипломного 
проекта или выпускной квалификационной работы) по двигателям, автомобилям и тракторам необходимы знания по основам теплового, кинематического и динамического расчетов, разработки и компоновки узлов, механизмов и систем бензиновых (карбюраторных и инжекторных), дизельных, комбинированных, газодизельных и газовых поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), расчету нагрузок на отдельные узлы и детали двигателей, порядку их расчета при определении 
основных размеров, тяговому расчету автомобилей и тракторов, проектировочному расчету агрегатов шасси (сцепления, коробки передач, 
управляемых и ведущих мостов, подвесок, рулевого управления, тормозных систем), а также справочный материал по техническим характеристикам отечественных и зарубежных двигателей, грузовых и легковых автомобилей, колесных и гусеничных тракторов, специальная табличная информация по расчету показателей двигателей и эксплуатационных свойств автомобилей и тракторов, кинематические схемы трансмиссий базовых моделей автомобилей и тракторов отечественного производства.  
Основной задачей курсовой и выпускной работы является приобретение практических навыков инженерных расчетов при проектировании или модернизации поршневых двигателей внутреннего сгорания 
(карбюраторных, дизельных, инжекторных, газовых, газодизельных, 
комбинированных), автомобилей и тракторов на основе индивидуального технического задания. 
Курсовая работа является основой для выполнения выпускной работы. 
Цель курсовой работы по двигателям – научить студента самостоятельно выполнять тепловой, кинематический и динамический расчеты поршневых двигателей, анализировать влияние полученных параметров на мощностные, экономические и экологические показатели, 
а также разбираться в вопросах проектировочного расчета отдельных 
механизмов, систем и деталей двигателя. 
Цель выпускной работы по двигателям – научить студента-дипломника самостоятельно выполнять расчетные, проектировочные, технические, технологические, исследовательские и графические расчеты 
по поршневым двигателям, анализировать полученные теоретические 
и экспериментальные данные с использованием современных методов 
и средств. 
3 

Выпускная работа по двигателям состоит из двух частей: 
x тепловой, кинематический и динамический расчет двигателя; 
x расчет механизмов, систем и деталей двигателя. 
Цель курсовой работы по автомобилям и тракторам – научить 
студента самостоятельно выполнять расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля и трактора, в том числе анализировать влияние 
полученных показателей на эксплуатационные свойства автомобиля и трактора, а также разбираться в вопросах проектировочного расчета отдельных узлов, агрегатов и деталей шасси автомобиля и трактора. 
Цель выпускной работы по автомобилям и тракторам – 
научить студента-дипломника самостоятельно выполнять расчетные, 
проектировочные, технические, технологические, исследовательские и 
графические работы по шасси автомобиля и трактора, анализировать 
полученные теоретические и экспериментальные данные с использованием современных методов и средств. 
Выпускная работа по автомобилям и тракторам состоит из двух частей:  
x расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля (трактора);  
x расчет узлов, агрегатов и деталей шасси автомобиля (трактора). 
Задачами выпускной работы являются: 
x дальнейшее развитие элементов самостоятельности и творчества 
в вопросах направления и профиля подготовки; 
x развитие навыков и творческого подхода к решению вопросов, 
разрабатываемых в выпускной работе; 
x умение использовать приобретенные знания, литературные источники, патентную и лицензионную информацию, результаты научных и экспериментальных исследований, нормативно-техническую 
документацию и другие материалы для решения поставленных вопросов; 
x приобретение навыков по расчету параметров рабочего процес- 
са и технико-экономических показателей двигателя, тягово-  
динамических и тягово-экономических показателей автомобиля 
и трактора, а также по проектировочному расчету отдельных узлов и деталей двигателя, автомобиля и трактора с правильным 
оформлением необходимых схем, графиков и чертежей; 
x привитие всестороннего и критического подхода к решению организационно-технических вопросов в области эксплуатации  
и ремонта автотракторных средств. 
Выпускная работа (дипломный проект или выпускная квалификационная работа) – самостоятельная работа студента, направленная  
4 
 

на решение конкретных инженерных задач с включением вопросов экологии, безопасности жизнедеятельности и экономической ее целесообразности. 
Исходными данными для расчета эксплуатационной мощности 
двигателя и в последующем показателей эксплуатационных свойств автомобиля и трактора являются значения, отраженные в индивидуальном 
задании. 
Дополнительно для расчета двигателя в задании приводятся значения частоты вращения коленчатого вала на режиме номинальной (максимальной) мощности двигателя и степени сжатия. Кроме того, в задании 
указывается наименование конструкторской разработки отдельного механизма, системы, узла или агрегата. При выборе наименования конструкторской разработки учитываются современные тенденции развития 
двигателе- автомобиле- и тракторостроения, удовлетворяющие требованиям надежности, топливной экономичности, экологической безопасности, ремонтопригодности и уменьшения затрат на эксплуатацию. Она 
должна быть актуальной, проблемной, требующей творческого подхода 
к её решению и выполнимой в ограниченный период времени. 
На основе исходных данных определяются основные показатели 
двигателя и шасси, обеспечивающие требуемые тягово-скоростные 
свойства и топливную экономичность автомобиля и трактора в заданных условиях эксплуатации. 
Курсовая и выпускная работа включают графический материал  
и расчетно-пояснительную записку. 
Графическая часть курсовой работы содержит 1…2 листа форма- 
та А4 (А3) конструкторской разработки, включающей сборочный чертеж узла и рабочие чертежи двух – трех деталей. 
Графическая часть выпускной работы содержит 2…5 листов формата А4 (А3) конструкторской разработки, включающей чертежи общего 
вида, гидравлические и пневматические схемы, сборочные узлы и рабочие 
чертежи деталей.  
Справочный цифровой и схематический материал, необходимый 
для выполнения курсовой и выпускной работы, указан в приложении  
к данному учебному пособию. 
При оформлении курсовой и выпускной работы расчетно- пояснительная записка выполняется на листах формата А4 (210u297 мм) по общепринятым нормам. Титульный лист записки выполняется с указанием всех данных, принятых на кафедре. Единицы измерения должны быть 
приведены в системе СИ. 
В конце записки курсовой и выпускной работы приводится список 
использованной литературы по ГОСТ Р 7.0.100 – 2018. 
5 
 

Графики, диаграммы и чертежи строятся в соответствии с требованиями единой системы конструкторской документации (ЕСКД) с указанием подрисуночных надписей на соответствующих форматах. Масштаб графиков и диаграмм выбирается произвольно. Оси координат и 
кривые графиков изображаются основными (толстыми) линиями. Вспомогательные кривые графиков наносятся тонкими или пунктирными 
линиями. Буквы и цифры на графиках пишутся стандартным чертежным шрифтом. Каждый график, диаграмма или чертеж должен иметь 
свой заполненный по ЕСКД угловой штамп. 
Расчетно-пояснительная записка в переплетенном виде и листы 
графической части курсовой или выпускной работы представляются руководителю для проверки не менее чем за 5…10 дней до их защиты. 
6 
 

 
1. РАСЧЕТ И ВЫБОР  
ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ МОЩНОСТИ 
АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ 
 
Основной задачей расчета показателей эксплуатационных свойств 
автомобиля является подбор параметров шасси и двигателя, которые 
удовлетворяли бы требованиям, включенным в техническое задание  
на проектирование (модернизацию) автомобиля. 
Исходные данные: 
1. Тип и марка автомобиля (прототип автомобиля). 
2. Грузоподъемность (ܩˆ) для грузовых автомобилей) или пассажировместимость( ݊ʦ) для легковых автомобилей). 
3. Коэффициент грузоподъемности (ᢡீ). 
4. Число передач (ݖ) переднего хода. 
5. Максимальная скорость автомобиля на прямой передаче (ߴ௠௔௫)  
в заданных дорожных условиях. 
6. Коэффициент суммарного дорожного сопротивления (ߖ). 
 
Эксплуатационный вес автомобиля 
 
Эксплуатационный (полный) вес автомобиля: 
x для грузового автомобиля 
ܩ= ܩ଴+ ܩʒ,Н, 
где ܩ଴ – собственный снаряженный вес автомобиля, Н; ܩʒ – вес груза по 
номинальной грузоподъемности, Н. 
 
Собственный вес снаряженного автомобиля можно определить через коэффициент грузоподъемности 
ܩ଴=
ீʒ
ᢡಸ, Н, 
где ᢡீ – коэффициент грузоподъемности (по заданию). 
 
Тогда полный вес грузового автомобиля 
ᢡಸ) , Н; 
ܩ=
ீʒ
ᢡಸ+ ܩʒ = ܩˆ ή (1 +
ଵ
x для легкового автомобиля 
ܩ= ܩ଴+ ܩʦ ή ݊ʦ + ܩ˄, Н, 
где ܩʦ – вес среднего человека (ܩʦ=750Н); ݊ʦ – число пассажирских 
мест, включая и водителя; ܩ˄ – вес багажа, с учетом заправленных емкостей, Н (см. таблицу П.5.6).  
7 
 

Тогда полный вес легкового автомобиля 
ᢡಸ , Н. 
ܩ= (ܩʦ ή ݊ʦ + ܩ˄) ή 1 +
ଵ
Для легковых автомобилей коэффициент грузоподъемности  
݊ீ= 0,25 … 0,40; для грузовых автомобилей с колесной формулой 4u2 
݊ீ= 0,9 … 1,1; для полноприводных автомобилей ݊ீ= 0,8 … 0,9. 
 
Эксплуатационная мощность автомобильного двигателя 
 
Мощность автомобильного двигателя, необходимая для движения 
полностью груженного автомобиля с установившейся максимальной 
скоростью в заданных дорожных условиях, определяют по формуле 
ଵଷ
) , кВт, 
ܰ௘(ణ௠௔௫) =
ణ೘ೌೣ
ଷ଺଴଴ήᢡ˕˓ ή (ߖή ܩ+
௄ήிήణ೘ೌೣ
మ
где ߴ௠௔௫ – максимальная скорость автомобиля на прямой передаче в заданных дорожных условиях (по заданию), км/ч; ᢡ˕˓ – механический 
КПД трансмиссии, соответствующий кинематической схеме автомобиля-прототипа; ߖ – коэффициент суммарного дорожного сопротивления (по заданию); G – полный (эксплуатационный) вес автомобиля, равный ܩ= ܯή ݃, Н; М – полная масса автомобиля, кг; g = 9,81 м/с2; К – 
коэффициент обтекаемости автомобиля (принимают по таблице П.5.7 в 
зависимости от габаритной площади автомобиля ܨ
ˆ = ܤଵή ܪ, м2, выбранной по таблице П.5.8); F – площадь лобового сопротивления автомобиля, определяемая по формулам: 
x для грузовых автомобилей 
x для легковых автомобилей 
ܨ= ܤή ܪ, м2; 
ܨ= ߛή ܤଵή ܪ, м2, 
где B – ширина колеи автомобиля, м; ܤଵ – габаритная ширина авто- 
мобиля, м; H – габаритная высота автомобиля, м; ߛ – коэффи- 
циент заполняемости площади лобовой поверхности автомобиля  
ߛ= 0,775 … 0,780). 
 
Величины B, Bଵ и H выбирают по автомобилю-прототипу (см. таблицы П.5.9 и П.5.10). 
Используя кинематическую схему автомобиля-прототипа (см. приложение 6), подсчитывают механический КПД трансмиссии на высшей 
передаче (при движении с максимальной скоростью):  
8 
 

x механической трансмиссии 
x гидромеханической трансмиссии 
ᢡ˕˓ = ᢡୌή ᢡଡ଼= ᢡʥ
୬భή ᢡ୏
୬మή ᢡʓ
୫ή nଡ଼; 
ߟᇱ
˕˓ = ߟ˕˓ ڄ ߟˆ = ߟ˙
௡భڄ ߟˍ
௡మڄ ߟˇ
௠ڄ ߟ˘ ڄ ߟˆ, 
где ߟː  – КПД, учитывающий потери в трансмиссии при работе автомобиля под нагрузкой; ߟ˘ – КПД, учитывающий потери в трансмиссии  
при выбеге (потери холостого хода при передаче максимальной мощности можно принятьߟ˘ = 0,960. . .0,975); ߟ˙  – КПД, соответственно  
цилиндрической и конической пар шестерен (ߟ˙ = 0,985. . .0,990, 
 ߟˍ = 0,975. . .0,980); ߟˇ – КПД, учитывающий потери в движителе  
(ߟˇ = 0,995. . .0,997); ߟˆ – КПД, учитывающий потери в гидротрансформаторе (ߟˆ ൎ0,85. . .1,0); ݊1, ݊ଶ – число пар соответственно цилиндрических и конических шестерен, находящихся в зацеплении на данной 
передаче (определяют по кинематической схеме автомобиля-прототипа); ݉ – число ведущих колес. 
Если расчеты выполнены верно, то полученные значения механического КПД трансмиссии должны попасть в интервалы: 
x у полноприводных автомобилей ߟ˕˓ = 0,80. . .0,85; 
x у тяжелых грузовых автомобилей ߟ˕˓ = 0,85. . .0,88; 
x у средних грузовых и легковых автомобилей ߟ˕˓ = 0,88. . .0,92. 
Для обеспечения необходимых динамических качеств автомобиля 
в режиме средних эксплуатационных скоростей определяют максимальную мощность двигателя по формуле С.Р. Лейдермана 
ܰ௘ౣ౗౮=
ே೐(ഛౣ౗౮)
ʠభఒାʠమఒమିʠయఒయ, кВт, 
где ʠଵ, ʠଶ, ʠଷ – эмпирические коэффициенты, зависящие от типа и конструкции двигателя (для карбюраторных двигателей, не имеющих ограничителя частоты вращения ʠଵ= ʠଶ= ʠଷ= 1; для карбюраторных двигателей с ограничителем среднее значение ʠ
¯ ʠ
¯ 1 = 0,73, ʠ
¯ 2 = 1,45, ʠ
¯ 3 =1,17;  
для дизелей с центробежным регулятором частоты вращения ʠ
¯ 1= 0,53,  
ʠ
¯ 2= 1,56, ʠ
¯ ଷ=1,09; ߣ – соотношение частот вращения вала двигателя  
ߣ= ݊௘(ഛmax) ne(Nemax)
ൗ
; ݊௘(ഛmax), ݊݁(ܰ݁max) – частота вращения соответственно 
на режиме максимальной скорости автомобиля и на режиме максимальной 
мощности двигателя; у дизелей ݊௘(ಿ೐ౣ౗౮) = ݊௘ː = ݊௘೚; ݊௘ː – номинальная 
9 
 

частота вращения; ݊௘ˑ – частота вращения, при которой срабатывает регулятор (ограничитель); у карбюраторных двигателей грузовых автомобилей 
ограничитель срабатывает при ݊௘ˑ = (0,8. . .1,0) ڄ ݊௘(ഛౣ౗౮), легковых автомобилей ݊௘ˑ = (1,0. . .1,3) ڄ ݊௘(ഛౣ౗౮); для автомобилей с дизелем ߣ= 1,0; 
для автомобилей с карбюраторным двигателем, оснащенным ограничителем частоты вращения коэффициент ߣ= 0,8. . .0,9, без ограничителя  
ߣ= 1,1. . .1,3. 
Расчетное значение максимальной эффективной мощности округляют в сторону большего числа, которое должно соответствовать: 
x для карбюраторных двигателей 
ܰ௘ౣ౗౮= (1,05. . .1,10) ڄ ܰ௘(ഛౣ౗౮); 
x для дизелей 
ܰ௘ౣ౗౮= ܰ௘ː. 
10