Тяговый расчёт автомобиля

Максимальная мощность двигателя легкового переднеприводного автомобиля ВАЗ-1118 "Калина", его силовой и мощностной балансы, динамический паспорт. Топливно-экономическая характеристика автомобиля. Расчет давления воздуха в шинах. Время и путь разгона.

Рубрика Транспорт
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 15.09.2012
Размер файла 623,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Ульяновский государственный университет

Инженерно-физический факультет высоких технологий

Кафедра Физического материаловедения

Тяговый расчёт автомобиля

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине «Теория автомобиля»

Руководитель работы

проф. каф.

«Физическое материаловедение»

Хусаинов А.Ш.

Выполнил

студент гр. АиТ-41

Пылаев Д.А.

Ульяновск, 2010 г.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Ульяновский государственный университет

Инженерно-физический факультет высоких технологий

Кафедра Физического материаловедения

Задание на курсовую работу «Тяговый расчёт автомобиля»

по дисциплине «Теория автомобиля»

Выполнить тягово-динамический расчет:

легкового переднеприводного автомобиля. В качестве прототипа принять ВАЗ-1118 «Калина».

Для шин 185/60R14 82H определить статический радиус качения.

Рассчитать максимальную мощность двигателя автомобиля при:

Vmax = 170 км/ч; Da = 0,1 и построить его внешнюю скоростную характеристику.

Рассчитать передаточные числа в трансмиссии при:

Ш1 = 0,39.

Построить силовой и мощностной балансы, динамический паспорт автомобиля.

Построить разгонную характеристику автомобиля.

Рассчитать давление воздуха в шинах.

Построить топливно-экономическую характеристику автомобиля.

Дата выдачи задания «___»_____________2009г.

Руководитель Хусаинов А.Ш.

Студент гр. АиТ-41 Пылаев Д.А.

Срок защиты проекта «___»_____________2010г.

АННОТАЦИЯ

курсовой работы по дисциплине «Теория автомобиля» студента группы АиТ-41 Пылаева Д.А. на тему: «Тяговый расчёт автомобиля».

Пояснительная записка на 34 страницах.

В курсовой работе проведён тяговый расчёт автомобиля (прототип - автомобиль ВАЗ 1118 «Калина»). Выполнен расчёт мощности двигателя автомобиля, передаточных чисел трансмиссии, проведён расчёт динамики и топливной экономичности автомобиля.

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исходная информация для выполнения расчета

1.1 Характеристика автомобиля-прототипа ВАЗ-1118 «Калина»

1.2 Анализ характеристики прототипа

2. Расчет мощности двигателя автомобиля

3. Расчет передаточных чисел в трансмиссии

4. Расчет динамики автомобиля

4.1 Силовой и мощностной балансы автомобиля

4.2 Построение динамического паспорта автомобиля

4.3 Разгон автомобиля. Время и путь разгона

5. Расчет топливной экономичности и построение экономической характеристики

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Исходная информация для выполнения расчета

1.1 Характеристика автомобиля-прототипа ВАЗ-1118 «Калина»

Масса снаряженного (полностью заправленного и укомплектованного) автомобиля Мо = 1080 кг, при развесовке по осям: на переднюю
М01 = 650,0 кг, на заднюю М02 = 440,0 кг.

Полная масса автомобиля (полностью загруженного) Ма = 1555 кг, при развесовке по осям: на переднюю Ма1 = 730 кг, на заднюю
Ма2 = 825 кг.

Максимальная скорость полностью груженого автомобиля
Va max = 170 км/ч (47,22 м/с).

Коробка передач - механическая, двухвальная; число передач k = 5; передаточные числа 1 - 5 передач соответственно 3,636; 1,95; 1,357; 0,941; 0,784.

Колеса (колесные диски) и шины:

присоединительные размеры колес 4 PCD98 ET35 58,6
(4 отверстия на Ш98 мм (т.е. на Ш 3,86`); вылет диска 35 мм; центральное отверстие 58,6 мм).

Размерность шин и колес:

Шины

Колеса

(диски колес)

Давление воздуха, кПа

передние шины

задние шины

185/60R14 82H

5ЅJЧ14H2 (стальные)

200

200

175/65R14 82H

5JЧ14H2 (стальные)

200

200

Размеры автомобиля:

длина …………………………….. Lг =4,04 м;

ширина…………………………… Вг = 1,7 м;

высота……………………………. Нг = 1,5 м;

колея наибольшая……………….. Вк = 1,43 м;

база……………………………….. L = 2,47 м;

высота центра масс……………… hg=0,7м; м.

Коэффициент аэродинамического сопротивления сх = 0,378;

двигатель: ВАЗ-21114-50 (ВСХ см. рис. 1)

бензиновый, поперечный, рядный, четырехцилиндровый, с распределённым впрыском топлива;

мощность ………………………….Pmax = 80,9 л.с. (59500 Вт)

при np = 5100…5300 об/мин (щp = 545 c-1);

крутящий момент……………….Tmax = 12,23 кгс•м (120 Н•м)

при nT = 2800…3200 об/мин (щT = 314 c-1);

удельный часовой расход топлива ge = 250 г/кВт·ч;

коэффициент коррекции мощности Кр = 0,95.

Вся вышеприведенная информация принимается к сведению и частично будет использована в дальнейших расчетах.

1.2 Анализ характеристики прототипа

Площадь миделева сечения (площадь продольной проекции автомобиля на вертикальный экран) приближенно оценивают по габаритной высоте Нг и наибольшей колее автомобиля Вк:

А = Нг • Вк . А= 1,5 • 1,43 = 2,15 м2.

Определим КПД для режима полного нагружения трансмиссии:

,

где z, k, n - число соответственно цилиндрических и конических передач, карданных шарниров.

Автомобиль ВАЗ-1118 «Калина» имеет z = 2 на всех передачах; k = 0; n = 0. На режиме максимальной скорости на всех передачах

.

Для проектируемого автомобиля принимаем нагрузки на оси прототипа. Определим его коэффициенты развесовки:

Доля массы автомобиля, приходящаяся на оси

; ; ; ,

где q01, q02, qa1, qa2 - соответственно нагрузка на переднюю (1) и заднюю (2) оси снаряженного (0) и полностью груженого (а) автомобиля.

; ;

; .

Найдем положение центра масс:

L1 = L•qa1; L2 = L•qa2;

L1 = 2,47 • 0,47 = 1,16 м.

L2 = 2,47 • 0,53 = 1,31 м.

Согласно исходным данным максимальная осевая нагрузка приходится на заднюю ось груженого автомобиля (825 кг). Учитывая, что у прототипа нет спаренных колес, то максимальная масса приходится на каждое из задних колес при полной загрузке автомобиля

кг.

Вес, приходящийся на колесо

Gк = Mкa2 · g.

Gк =413 · 9,81 = 4052 Н.

Максимальная скорость проектируемого автомобиля (совпадает со скоростью прототипа) 170 км/ч. Назначаем индекс скорости - R (170 км/ч) [1, с. 11].

Назначаем индекс несущей способности шины - 77 (4120 Н).

Выбираем шины 185/60R14 R77.

Рассчитаем статический радиус качения шины:

rc = 0,5 · d + Вш • Д · лсм,

где d - посадочный диаметр шины, м; Вш - ширина профиля шины, м; Д - относительная высота профиля шины; лсм = 0,8…0,85 - смятие радиальной шины легкового автомобиля.

rc = 0,5 · 14 · 0,0254 + 0,185 · 0,60 ·0,825 = 0,269 м.

По справочным данным принимаем коэффициент сопротивления качению f0 = 0,015, коэффициент влияния скорости Af = 5,5 • 10-4 с2/м2 [1, с. 11].

По паспортным данным двигателя автомобиля-прототипа определяем его коэффициенты приспособляемости по скорости

Кщ = щp /щT.

Кщ = 545 / 314 = 1,73

и по его крутящему моменту

КТ = Тmax / Tp.

Tp = Pmax/щp.

Tp = 59500/545 = 109 Н•м.

КТ = 120 / 109 = 1,101,

где щp, щT - скорость двигателя соответственно при максимальной мощности и максимальном крутящем моменте, с-1; Тmax, Tp - крутящий момент соответственно максимальный и при максимальной мощности, Н•м.

2. Расчет мощности двигателя автомобиля

Расчет мощности двигателя ведем, исходя из выполнения двух условий: во-первых, мощности должно хватить для разгона автомобиля до максимальной скорости, указанной в задании, во-вторых, на четвёртой передаче при скорости двигателя щТ, соответствующей максимальному крутящему моменту, динамический фактор Da должен быть не меньше указанного в задании на тяговый расчет.

Сначала расчет ведем по мощности, необходимой для поддержания максимальной скорости:

,

где fk - сопротивление качению шины при максимальной скорости автомобиля [1, 5]:

fk = f0 · (1 + Af · V2).

fk = 0,015 · (1 + 0,00055 · 47,222) = 0,033.

82452 Вт.

Таким образом, для поддержания максимальной скорости полностью груженого автомобиля необходим двигатель мощностью Ре = 83 кВт.

Проведем расчет необходимой мощности двигателя для обеспечения заданного динамического фактора.

Найдем скорость автомобиля, при которой динамический фактор должен быть близок к максимуму:

VD = Vmax/Kщ.

VD = 47,22/1,73 = 27,29 м/с (98 км/ч).

Рассчитаем динамичность автомобиля для скорости 80…100 км/ч.

По табл. 1 выбираем угловую скорость двигателя, которая бы соответствовала указанному выше диапазону

.

с-1; с-1.

Таблица 1

Расчет крутящего момента и мощности двигателя по характеристике прототипа

Двигатель прототипа

Новый двигатель

ne

см. рис. 1

Mкр

см. рис. 1

Кпе=

ne/5200

Кме=

Mкр/129

щe=

ne/9,549

Te=

Кме•174

Pe =

Te• щe

мин-1

Н•м

-

-

с-1

Н•м

кВт

1000

13

0,192

0,1

105

17

2

1250

37

0,240

0,287

131

50

7

1500

83

0,288

0,643

157

112

18

1750

107

0,337

0,829

183

144

26

2000

120

0,385

0,930

209

162

34

2250

127

0,433

0,984

236

171

40

2500

127

0,481

0,984

261

171

45

2750

128

0,529

0,992

288

173

50

3000

129

0,577

1,000

314

174

55

3250

127

0,625

0,984

340

171

58

3500

125

0,673

0,969

367

169

62

3750

125

0,721

0,969

393

169

66

4000

125

0,769

0,969

419

169

71

4250

123

0,817

0,953

445

166

74

4500

120

0,865

0,930

471

162

76

4750

116

0,913

0,899

497

156

78

5000

113

0,961

0,876

524

152

83

5200

109

1,000

0,845

545

147

86

5250

107

1,010

0,829

550

144

87

5500

101

1,058

0,783

576

136

91

5750

93

1,106

0,721

602

125

95

6000

85

1,154

0,659

628

115

99

Указанному выше диапазону скоростей движения автомобиля соответствует диапазон угловых скоростей 256…321 с-1. По табл. 1 в найденный диапазон попадают три табулированных значения 261, 288 и 314 с-1. Выбираем большее значение, так как силы сопротивления на больших скоростях больше, а динамичность автомобиля может оказаться ниже указанного в задании Da = 0,1.

Найдем необходимую для обеспечения заданной динамичности автомобиля мощность его двигателя на скорости VD = 100 / 3,6 = 27,8 м/с

.

58006 Вт.

Таким образом, при скорости, соответствующей максимальному крутящему моменту, двигатель должен иметь мощность около 58 кВт. Максимальную же мощность двигателя найдем с помощью ВСХ прототипа (см. табл. 1, рис.1):

.

=85602 кВт.

Таким образом, для обеспечения динамического фактора Da = 0,1 на скорости 100 км/ч необходим двигатель максимальной мощностью около 86 кВт. Учитывая, что для обеспечения максимальной скорости достаточно мощности 83 кВт, окончательно принимаем Рmax = 86 кВт, так как этот двигатель обеспечит выполнение обоих указанных в третьем пункте задания параметров. При этом максимальная скорость автомобиля будет несколько выше заданной.

Определим паспортные характеристики нового двигателя:

Рmax = 86 кВт при 545 с-1 (5200 об/мин);

при щТ.

174 Н•м при щТ = 314 с-1.

Рис. 1. ВСХ двигателя ВАЗ - 21114-50

По графику Мкр (см. рис. 1) определяем значения крутящего момента для всех значений скорости двигателя в пределах его рабочего диапазона с шагом 250 мин-1. Затем эти данные представляем в безразмерном виде (каждое значение Mкр делим на пиковое значение данного параметра (т.е. на 129), а каждое значение скорости двигателя - на скорость при максимальной мощности (т.е. на 5200). Результаты сводим в табл. 1 (столбцы «двигатель прототипа»). Минимальную устойчивую частоту вращения коленвала бензинового двигателя принимаем 1000 мин-1. Максимальную частоту вращения коленвала задаем выше на (5…15) % частоты, при которой двигатель развивает максимальную мощность.

Для безразмерных значений из таблицы 1 строим диаграмму.

Рис. 2. Безразмерная зависимость крутящего момента то скорости двигателя:

1 - кривая, построенная по данным табл. А2;
2 - 4 - тренды полиномов соответственно 4, 5 и 6 степени

Наиболее близко повторяет исходную кривую тренд 6 степени:

.

Имея максимальное значение крутящего момента двигателя, вычисляем значения крутящего момента при различных значениях угловой скорости ще

,

где , Тmax = 174 Н•м.

По полученным значениям момента вычисляем соответствующие значения мощности (см. табл. 1, последний столбец)

Pe = Te • щe.

Результаты расчета по любой из вышеприведенных методик представляем в виде графика, методика построения которого приведена ниже.

Сначала строим график зависимости мощности Ре двигателя от угловой скорости ще (рис. 3).

Максимум оси ординат (Ре) получаем, округляя максимальное из значений мощности в большую сторону до ближайшего целого значения, делящегося без остатка на любое число от 4 до 10 (количество строк на графике). В нашем случае 99 округляем до YРmax = 100. Шаг шкалы назначаем таким образом, чтобы получилось четное число строк на графике. ДYP = 10 (10 строк). Шкала наносится по всему левому краю диаграммы.

Шкалу абсцисс (ще) назначаем от 100 до 550 (см. табл. 1) с шагом 50.

На диаграмме Ре(ще) строим график Те(ще).

Максимальное значение YTmax шкалы Те должно быть больше максимального момента двигателя Тmax = 174 Н•м, а минимум шкалы YTmin- меньше минимального Тmin = 17 Н•м. Разность между значениями шкалы YTmax - YTmin должна делиться без остатка на половинное число строк, принятое в п. 1.1. В нашем случае выбираем YTmax = 176; YTmin = 16. Тогда шаг шкалы ДYТ = (YTmax - YTmin) /5 = 32.

Вычислим «смещение» шкалы момента относительно середины шкалы мощности

ДYY = YPmax / 2.

ДYY = 100 / 2 = 50.

Вычислим коэффициент пропорциональности шкал мощности и момента

.

.

Вычисляем приведенные значения крутящего момента по зависимости

.

Результаты вычислений сводим в табл. 2.

Таблица 2

Приведение значений крутящего момента к шкале мощности ВСХ

Te, Н•м

Tприв

17

50

50

61

112

80

144

90

162

95

171

98

171

98

173

99

174

99

171

98

169

97

169

97

169

97

166

96

162

95

156

93

152

92

147

91

144

90

136

87

125

84

115

81

Таблица 3

Табулированные значения ВСХ двигателя

щe

Te

Pe

с-1

Н•м

кВт

105

17

2

131

50

7

157

112

18

183

144

26

209

162

34

236

171

40

261

171

45

288

173

50

314

174

55

340

171

58

367

169

62

393

169

66

419

169

71

445

166

74

471

162

76

497

156

78

524

152

83

545

147

86

550

144

87

576

136

91

602

125

95

628

115

99

3. Расчет передаточных чисел в трансмиссии

Расчет трансмиссии дорожного автомобиля начинаем с главной передачи. Общее передаточное отношение главной передачи определим из отношения угловых скоростей двигателя и ведущих колес на максимальной скорости, предполагая, что и двигатель будет работать на режиме максимальной мощности

,

где щр - угловая скорость ведущего вала главной передачи (она равна скорости двигателя;

i4 - передаточное число четвёртой передачи автомобиля-прототипа.

.

Передаточное число первой передачи КП рассчитываем из условия обеспечения необходимой тяги в нормальных дорожных условиях по преодолеваемому сопротивлению Ш1:

;

.

Четвертую передачу в КП примем как у прототипа, т.е. .

Передаточные числа второй, третьей и пятой передач найдём с помощью прогрессии (по гиперболическому ряду):

,

где k - номер рассчитываемой передачи; п - номер прямой передачи.

Получаем i2 = 1,813; i3 = 1,289; i5 = 0,583.

Максимальные скорости автомобиля на различных передачах:

V1max = 170/3,057 = 55,61 км/ч;

V2max = 170/1,813 = 93,77 км/ч; щmin = 545/3,057 • 1,813 = 323 c-1;

V3max = 170/1,289 = 131,89 км/ч; щmin = 545/1,813 • 1,289 = 387 c-1;

V4max = 170 км/ч; щmin = 545/1,289 • 0,941 = 398 c-1.

Рис. 4. Скоростная характеристика автомобиля

Второе значение передаточного числа пятой передачи можно получить, решая кубическое уравнение мощностного баланса для оптимальной загрузки двигателя по мощности и угловой скорости. Воспользуемся формулой Кардано ([6]).

;

k2 = 1555 • 9,81 • 0,015 • 0,00055 + 0,5 • 0,378 • 1,202 • 2,15 = 0,61428;

;

k1 = 1555 • 9,81 • 0,015 / 0,61428 = 372,50;

;

k0 = -(0,75 • 86000 • 0,96 • 0,95)/0,61428 = -95760,9;

;

D = (372,5/3)3 + (-95760,9/2)2 = 2 294 451 815;

;

= 43,04 м/с;

,

iэк = 0,75 • 545 • 0,269 / 43,04 / 3,299 = 0,774.

Таким образом, максимальная топливная экономичность автомобиля будет достигнута на скорости V эк = 43,04 м/с (155 км/ч) при передаточном числе пятой передачи в КП iэк = 0,836. Такой скоростной режим поддерживать в РФ нельзя, поэтому этот результат не приемлем. Четвертый вариант передаточного числа пятой передачи рассчитаем, подбирая по минимальному расходу топлива на скорости 90 км/ч: i5 = 0,583 (см. раздел 5).

4. Расчет динамики автомобиля

4.1 Силовой и мощностной балансы автомобиля

В силовой баланс автомобиля при равномерном движении (Fи = 0) по горизонтальной дороге (Fп = 0) входят только две силы

FT = Fk + Fв.

Составляющие баланса вычисляем по зависимостям

;

;

.

Мощностной баланс получим, почленно умножив силовой баланс на скорость автомобиля:

PT = FT V;

Pk = Fk V;

Pв = Fв V.

Расчет ведем для всех передач в КП.

Текущую скорость вычисляем по формуле

.

Результаты расчета сведем в табл. 4 и покажем на рис. 3 и 4.

Таблица 4

Силовой и мощностной балансы автомобиля

КП

щ

T

V

fk

Ft

Fk

Fk+Fв

Pt

Pk

Pk+Pв

1

105

17

2,8

0,01506

581

229,7

3,8

233,5

2

0,64

0,01

0,65

157

112

4,2

0,01514

3829

230,9

8,6

239,5

16

0,97

0,04

1,01

209

162

5,6

0,01526

5539

232,8

15,3

248,1

31

1,30

0,09

1,39

261

171

7,0

0,01540

5847

234,9

23,9

258,8

41

1,64

0,17

1,81

314

174

8,4

0,01558

5949

237,7

34,5

272,2

50

2,00

0,29

2,29

367

169

9,8

0,01579

5778

240,9

46,9

287,8

57

2,36

0,46

2,82

419

169

11,2

0,01603

5778

244,5

61,3

305,8

65

2,74

0,69

3,42

471

162

12,6

0,01631

5539

248,8

77,5

326,3

70

3,13

0,98

4,11

524

152

14,0

0,01662

5197

253,5

95,7

349,2

73

3,55

1,34

4,89

545

147

14,5

0,01673

5026

255,2

102,7

357,9

73

3,70

1,49

5,19

576

136

15,4

0,01696

4650

258,7

115,9

374,6

72

3,98

1,78

5,77

628

115

16,7

0,01730

3932

263,9

136,2

400,1

66

4,41

2,27

6,68

2

105

17

4,7

0,01518

345

231,6

10,9

242,5

2

1,09

0,05

1,15

157

112

7,1

0,01541

2271

235,1

24,4

259,4

16

1,66

0,17

1,83

209

162

9,4

0,01573

3285

239,9

43,2

283,1

31

2,26

0,41

2,66

261

171

11,7

0,01614

3468

246,2

67,3

313,5

41

2,89

0,79

3,68

314

174

14,1

0,01665

3528

253,9

97,4

351,3

50

3,59

1,38

4,96

367

169

16,5

0,01725

3427

263,1

133,1

396,2

57

4,34

2,20

6,54

419

169

18,8

0,01793

3427

273,5

173,5

447,0

65

5,15

3,27

8,42

471

162

21,2

0,0187

3285

285,3

219,2

504,5

70

6,04

4,64

10,69

524

152

23,6

0,01958

3082

298,7

271,3

570,0

73

7,04

6,39

13,43

545

147

24,5

0,01996

2981

304,4

293,5

597,9

73

7,46

7,19

14,66

576

136

25,9

0,02054

2758

313,3

327,8

641,1

71

8,12

8,49

16,61

628

115

28,2

0,02158

2332

329,2

389,6

718,9

66

9,30

11,01

20,30

3

105

17

6,6

0,01536

245

234,4

21,5

255,9

2

1,56

0,14

1,70

157

112

9,9

0,01581

1615

241,2

48,2

289,4

16

2,40

0,48

2,87

209

162

13,2

0,01644

2336

250,8

85,4

336,2

31

3,32

1,13

4,44

261

171

16,5

0,01725

2465

263,1

133,1

396,3

41

4,34

2,20

6,54

314

174

19,9

0,01825

2509

278,5

192,7

471,2

50

5,53

3,83

9,36

367

169

23,2

0,01945

2436

296,6

263,3

559,9

57

6,89

6,11

13,00

419

169

26,5

0,0208

2436

317,2

343,1

660,4

65

8,41

9,09

17,50

471

162

29,8

0,02232

2336

340,5

433,6

774,1

70

10,15

12,92

23,06

524

152

33,1

0,02406

2191

367,1

536,7

903,8

73

12,17

17,79

29,96

545

147

34,5

0,02481

2119

378,4

580,5

958,9

73

13,05

20,01

33,06

576

136

36,4

0,02595

1961

395,9

648,5

1044,4

71

14,43

23,63

38,05

628

115

39,7

0,02802

1658

427,4

770,8

1198,3

66

16,98

30,62

47,60

4

105

17

9,1

0,01568

179

239,2

40,4

279,7

2

2,18

0,37

2,54

157

112

13,6

0,01653

1179

252,1

90,4

342,5

16

3,43

1,23

4,66

209

162

18,1

0,01771

1705

270,1

160,2

430,3

31

4,89

2,90

7,79

261

171

22,6

0,01922

1800

293,2

249,8

543,0

41

6,63

5,65

12,28

314

174

27,2

0,02111

1831

322,0

361,6

683,6

50

8,76

9,84

18,60

367

169

31,8

0,02334

1779

356,1

494,0

850,1

57

11,32

15,71

27,03

419

169

36,3

0,02588

1779

394,7

643,9

1038,6

65

14,33

23,38

37,71

471

162

40,8

0,02874

1705

438,4

813,6

1252,0

70

17,89

33,21

51,10

524

152

45,4

0,03201

1600

488,3

1007,0

1495,3

73

22,17

45,72

67,89

545

147

47,2

0,03340

1547

509,5

1089,3

1598,8

73

24,06

51,44

75,51

576

136

49,9

0,03555

1431

542,3

1216,8

1759,1

71

27,07

60,73

87,80

628

115

54,4

0,03943

1210

601,5

1446,4

2047,9

66

32,73

78,71

111,44

5

105

17

14,7

0,01678

111

256,0

105,3

361,3

2

3,76

1,55

5,31

157

112

22,0

0,01898

730

289,5

235,5

525,0

16

6,36

5,17

11,53

209

162

29,2

0,02205

1056

336,4

417,3

753,7

31

9,83

12,20

22,03

261

171

36,5

0,02599

1115

396,5

650,9

1047,4

41

14,47

23,76

38,23

314

174

43,9

0,03091

1135

471,5

942,0

1413,6

50

20,71

41,37

62,08

367

169

51,3

0,03674

1102

560,4

1286,9

1847,3

57

28,76

66,06

94,82

419

169

58,6

0,04333

1102

661,0

1677,4

2338,4

65

38,74

98,30

137,04

471

162

65,9

0,0508

1056

775,0

2119,6

2894,5

70

51,05

139,63

190,68

524

152

73,3

0,05931

991

904,8

2623,4

3528,2

73

66,31

192,27

258,58

545

147

76,2

0,06293

959

960,0

2837,9

3798,0

73

73,18

216,32

289,50

576

136

80,6

0,06854

887

1045,6

3170,0

4215,5

71

84,23

255,37

339,61

628

115

87,8

0,07865

750

1199,7

3768,1

4967,9

66

105,38

330,97

436,35

Рис. 5. Силовой баланс автомобиля

1 - 5 - сила тяги на ведущих колесах; 6 - суммарная сила сопротивления движению (Fk+Fв); 1 - 5 - соответственно 1 - 5 передачи в КП

Рис. 6. Мощностной баланс автомобиля:

1 - 5 - мощность тяги на ведущих колесах; 6, 7, 8 - мощности сопротивления движению соответственно качению Рк , аэродинамическая Рв и суммарная (Рk+Рв); 1 - 5 - соответственно 1 - 5 передачи в КП

4.2 Построение динамического паспорта автомобиля

Для построения динамического паспорта автомобиля необходимо вычислить для каждой передачи в КП динамический фактор

.

Кроме того, на график выносится зависимость коэффициента сопротивления качению fk (V).

Для построения номограммы необходимо найти верхний предел шкалы

,

где - верхний предел шкалы Da.

На шкале Da получилось = 0,4, тогда

.

Результаты расчета сведены в табл. 5.

Таблица 5

Динамическая характеристика автомобиля Da в зависимости от скорости двигателя ще

ще

Передача в КП

1

2

3

4

5

105

0,038

0,022

0,015

0,009

0,000

157

0,250

0,147

0,103

0,071

0,032

209

0,362

0,213

0,148

0,101

0,042

261

0,382

0,223

0,153

0,102

0,030

314

0,388

0,225

0,152

0,096

0,013

367

0,376

0,216

0,142

0,084

-0,012

419

0,375

0,213

0,137

0,074

-0,038

471

0,358

0,201

0,125

0,058

-0,070

524

0,334

0,184

0,108

0,039

-0,107

545

0,323

0,176

0,101

0,030

-0,123

576

0,297

0,159

0,086

0,014

-0,150

628

0,249

0,127

0,058

-0,015

-0,198

Рис. 7. Динамический паспорт автомобиля:

1 - 5 - динамический фактор; 6 - коэффициент сопротивления качению (fk); 1 - 5 - соответственно 1 - 5 передачи в КП; Н - полезная загрузка автомобиля.

4.3 Разгон автомобиля. Время и путь разгона

Разгонную характеристику определяют по ГОСТ 22576-90 для частичной загрузки автомобиля 160 кг (1570 Н). Из-за неполной загрузки изменяется динамический фактор и коэффициент учета вращающихся масс.

Для расчета ускорений автомобиля необходимо сначала найти коэффициент учета вращающихся масс ([1], п. 2.3)

; ,

где Jд - момент инерции двигателя, кг•м2. Jд= 0,13; Jk1, - момент инерции пары ведомых колес с тормозами, кг•м2. Jk1=1,1; Jk2 - момент инерции пары ведущих колес с тормозами и полуосями , кг•м2. Jk2= 1,42; rk0 - кинематический радиус колеса, примем равным статическому.

; .

Результаты расчета сведены в табл. 6.

Таблица 6

Коэффициент учета вращающихся масс дкп на различных передачах в КП

КП

дкп

1

1,18

2

1,08

3

1,05

4

1,04

5

1,03

Ускорения рассчитаем по динамическому фактору, скорректированному по массе автомобиля, для всех передач в КП

.

Результаты сведем в табл. 7 и рис. 8.

Таблица 7

Зависимость ускорений а автомобиля на разных передачах от скорости двигателя ще

ще

Передача в КП

1

2

3

4

5

105

0,27

0,11

0,03

-0,04

-0,15

157

2,49

1,54

1,06

0,69

0,20

209

3,65

2,28

1,57

1,03

0,29

261

3,85

2,39

1,63

1,02

0,11

314

3,91

2,41

1,61

0,94

-0,14

367

3,79

2,30

1,49

0,78

-0,49

419

3,77

2,27

1,41

0,64

-0,85

471

3,60

2,12

1,25

0,42

-1,30

524

3,35

1,92

1,05

0,16

-1,83

545

3,23

1,83

0,95

0,04

-2,05

576

2,96

1,63

0,77

-0,17

-2,42

628

2,45

1,25

0,42

-0,55

-3,08

Рис. 8. Зависимость ускорений автомобиля от его скорости:

1 - 5 - соответственно 1 - 5 передачи в КП

Разгонную характеристику (зависимости времени и пути разгона по скорости) строим только на 1 - 4 передачах в КП. Расчет ведем до тех пор, пока не будут получены время разгона до 100 км/ч и пройден путь 1000 м по следующим формулам ([2] п. 3.6):

ДVi= Vi -Vi-1;

Дti= ДVi/ai;

ti= ti-1+ Дti;

ДSi= Vi· Дti;

Si= Si-1+ ДSi.

Разгон на каждой передаче осуществляют до щр или щmax. Затем следует переключение передачи. Длительность переключения зададим 0,5 с, потерей скорости в процессе переключения передач пренебрежем. Ускорения при переключении нет.

Для отображения двух кривых разгона по пути и по времени на одном графике необходимо выполнить приведение кривой разгона по пути к шкале кривой разгона по времени

.

Результаты расчета сводим в табл. 8 и рис. 9.

Таблица 8

i

КП

Vi

ДVi

ai

Дti

ti

ДSi

Si

Si пр

0

1

0

--

--

--

--

--

--

--

1

2,8

2,8

1,50

1,867

1,867

5,227

5,227

0,172

2

4,2

1,4

2,49

0,563

2,430

2,366

7,593

0,250

3

5,6

1,4

3,65

0,384

2,814

2,149

9,742

0,321

4

7,0

1,4

3,85

0,363

3,177

2,544

12,286

0,405

5

8,4

1,4

3,91

0,358

3,535

3,006

15,292

0,504

6

9,8

1,4

3,79

0,370

3,905

3,624

18,916

0,623

7

11,2

1,4

3,77

0,371

4,276

4,155

23,071

0,760

8

12,6

1,4

3,60

0,389

4,665

4,904

27,975

0,921

9

14,0

1,4

3,35

0,418

5,083

5,854

33,829

1,114

10

14,5

0,5

3,23

0,155

5,238

2,248

36,077

1,188

11

15,4

0,9

2,96

0,304

5,543

4,686

40,763

1,342

12

16,7

1,3

2,45

0,531

6,073

8,860

49,623

1,634

13

2

16,7

0,0

2,30

0,500

6,573

8,350

57,973

1,909

14

18,8

2,1

2,27

0,946

7,519

17,830

75,803

2,496

15

21,2

2,3

2,12

1,103

8,623

23,375

99,178

3,266

16

23,6

2,4

1,92

1,241

9,863

29,241

128,419

4,229

17

24,5

0,9

1,83

0,517

10,381

12,682

141,101

4,647

18

25,9

1,4

1,63

0,856

11,237

22,186

163,287

5,377

19

28,2

2,3

1,25

1,865

13,102

52,662

215,949

7,112

20

3

28,2

0,0

1,32

0,500

13,602

14,122

230,071

7,577

21

29,8

1,6

1,25

1,238

14,840

36,885

266,957

8,792

22

33,1

3,4

1,05

3,205

18,045

106,237

373,193

12,290

23

34,5

1,3

0,95

1,398

19,443

48,204

421,397

13,878

24

36,4

2,0

0,77

2,562

22,005

93,352

514,749

16,952

25

39,7

3,3

0,42

7,840

29,845

311,446

826,196

27,209

26

4

39,7

0,0

0,48

0,500

30,345

19,863

846,059

27,863

27

40,8

1,1

0,42

2,588

32,932

105,605

951,664

31,341

29

45,4

4,6

0,16

29,117

62,049

1322,085

2273,749

74,880

30

47,2

1,8

0,04

45,536

107,585

2150,457

4424,206

145,699

Рис. 9. Разгонная характеристика автомобиля:

t - время разгона; S - путь разгона

По рис. 9 находим, что автомобиль разгоняется до 100 км/ч (27,7 м/с) за 12,5 с, при этом проходит путь около 180 м. Отметку S = 400 м автомобиль проходит за 21 с, разогнавшись до 36 м/с (около 130 км/ч), а путь S = 1000 м проходит за 39 с, при этом скорость составит 42 м/с (151 км/ч).

5. Расчет топливной экономичности и построение экономической характеристики

Расчет топливно-экономической характеристики автомобиля проводим для четвёртой передачи в КП при разных уровнях дорожного сопротивления от минимального, равного сопротивлению качению по асфальту, до максимального, которое автомобиль может преодолеть лишь в узком диапазоне угловых скоростей двигателя, близких к угловой скорости двигателя при максимальном крутящем моменте.

Вычисления производятся по формуле

, [л/100км],

где Кп, КN - коэффициенты, учитывающие влияние загрузки двигателя соответственно по оборотам и мощности на удельный часовой расход топлива; ge - удельный часовой расход топлива, г/кВт•ч; ст - плотность топлива, кг/л; FШ, Fв - сила сопротивления соответственно дорожного и аэродинамического, Н.

От коэффициентов Кп, КN во многом зависит точность расчета, однако найти адекватные их зависимости от загрузки двигателя соответственно по скорости и мощности весьма затруднительно. Поэтому используем общие для карбюраторных двигателей зависимости

;

,

где FШ - сила дорожного сопротивления, Н.

Силу FШ при расчете топливной экономичности на прямой передаче в учебных целях задаем на трех уровнях:

- на низшем уровне сопротивлений принимаем

FШ min = Fк = Ga • f0 •(1 + Af• Va2);

- на высшем уровне

FШmax = Ga •D4max;

- на среднем уровне

FШср = (FШmax + FШ min) / 2,

где D4max - максимальное значение динамического фактора на прямой передаче (см. табл. 5). D4max = 0,102 при ще = 261 с-1, что соответствует V = 22,6 м/с. Результаты расчета сопротивлений сведем в табл. 9

Таблица 9

Силы сопротивления движению и сила тяги

Va, м/с

FШmin

FШcp

FШmax

FШmin+ Fв

FШcp +Fв

FШmax +Fв

FT

9,1

239

898

1556

40

280

938

1596

179

13,6

252

904

1556

90

343

994

1646

1179

18,1

270

913

1556

160

430

1073

1716

1705

22,6

293

925

1556

250

543

1174

1806

1806

27,2

322

939

1556

362

684

1301

1918

1831

31,8

356

956

1556

494

850

1450

2050

1779

36,3

395

975

1556

644

1039

1619

2200

1779

40,8

438

997

1556

814

1252

1811

2370

1705

45,4

488

1022

1556

1007

1495

2029

2563

1600

47,2

509

1033

1556

1089

1599

2122

2645

1547

49,9

542

1049

1556

1217

1759

2266

2773

1431

54,4

601

1079

1556

1446

2048

2525

3002

1210

Результаты расчета коэффициентов учета влияния загрузки двигателя по скорости и по мощности сведем в табл. 10, а расхода топлива в табл. 11.

Таблица 10

Коэффициенты Кп КN

Va

щe

Kn

KN при загрузке двигателя*

минимальной

средней

максимальной

9,1

105

1,094

 

13,6

157

1,040

1,574

0,924

 

18,1

209

1,001

1,726

0,920

 

22,6

261

0,974

1,537

0,911

1,000

27,2

314

0,959

1,308

0,898

 

31,8

367

0,954

1,080

0,914

 

36,3

419

0,959

0,950

0,954

 

40,8

471

0,971

0,898

 

45,4

524

0,991

0,966

 

47,2

545

1,000

 

49,9

576

1,015

 

54,4

628

1,043

 

 

 

* - при перегрузке двигателя (FT < FШ +Fв, см. табл. 9) расчет не ведетcя

Таблица 11

Топливно-экономическая характеристика (рис. 10)

Va

Qsmin

Qscp

Qsmax

9,1

 

13,6

5,9

10,0

 

18,1

7,8

10,3

 

22,6

8,5

10,9

18,4

27,2

8,9

11,7

 

31,8

9,1

13,2

 

36,3

9,9

15,5

 

40,8

11,4

 

45,4

14,9

 

Рис. 10. Топливно-экономическая характеристика автомобиля на четвёртой передаче в КП:

1, 2, 3 - суммарное сопротивление движению соответственно низкое, среднее, максимальное (см. табл. 11)

Далее выполним расчет топливно-экономической характеристики автомобиля для экономической (пятой) передачи на скорости 90 км/ч (25 м/с), необходимой для определения оптимального передаточного числа пятой передачи.

Строим полином для участка ВСХ в пределах 100…350 с-1 (рис. 11).

Рис. 11. Фрагмент зависимости крутящего момента Те от угловой скорости ще двигателя (1) и ее кривая полинома 4ой степени (2)

Для скорости автомобиля 25 м/с находим передаточные числа пятой передачи при указанных выше значениях скорости двигателя

,

где i5 - передаточное число пятой передачи, варьируемое в пределах 0,4…0,9 с шагом 0,1. Результаты заносим в таблицу 12 (первый блок).

Таблица 12

Определение оптимального передаточного числа экономической передачи

i5

ще

ще / щр

Kn

Те

(Fш+Fв)/FT

KN

Qs

0,4

123

0,23

1,074

48

215

2,85

-19,734

-135,49

0,5

153

0,28

1,044

97

542

1,13

1,051

7,01183

0,6

184

0,34

1,018

138

926

0,66

0,907

5,90374

0,7

215

0,39

0,997

158

1237

0,50

1,052

6,70674

0,8

245

0,45

0,981

172

1539

0,40

1,244

7,79957

0,9

276

0,51

0,969

173

1741

0,35

1,369

8,48062

0,55

169

0,31

1,030

116

714

0,86

0,930

6,12633

0,56

172

0,32

1,028

122

764

0,80

0,910

5,97622

0,57

175

0,32

1,025

127

810

0,76

0,900

5,89829

0,58

178

0,33

1,023

130

843

0,73

0,898

5,86955

0,59

181

0,33

1,021

135

891

0,69

0,901

5,8758

0,6

184

0,34

1,018

138

926

0,66

0,907

5,90374

0,61

187

0,34

1,016

140

955

0,64

0,915

5,93921

0,58

178

0,33

1,023

130

843

0,73

0,898

5,86955

0,581

178

0,33

1,023

131

851

0,72

0,898

5,86834

0,582

178

0,33

1,022

131

853

0,72

0,898

5,86714

0,583

179

0,33

1,022

131

854

0,72

0,898

5,86599

0,584

179

0,33

1,022

132

862

0,71

0,898

5,8666

0,585

179

0,33

1,022

133

870

0,70

0,899

5,86851

0,586

180

0,33

1,022

133

872

0,70

0,899

5,86789

Как видим, при i5 = 0,6 расход топлива минимален Qs=5,90374 л/100км. Теперь диапазон 0,5…0,7 разбиваем с шагом 0,01. Результат заносим во второй блок таблицы 12: Qs = 5,86955 при i5 = 0,58, затем с шагом 0,001 (0,570…0,590): Qs = 5,86599 при i5 = 0,583.

Как видно из табл. 12 минимальный расход топлива Qs = 5,87 л/100км достигается при i5 = 0,583 и при скорости движения 90 км/ч.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе был проведён тяговый расчёт автомобиля, в качестве прототипа которого был принят автомобиль ВАЗ 1118 «Калина», и получены следующие его характеристики:

Максимальная мощность, л.с./кВт/об/мин - 117/86/5200.

Максимальный крутящий момент Нм/об/мин - 174/3000.

Передаточные числа коробки передач:

I - 3,057;

II - 1,813;

III - 1,289;

IV - 0,941;

V - 0,583;главная передача - 3,299.

Шины 185/60R14 82H; диски 5ЅJЧ14H2.

Максимальная скорость, км/ч - 170.

Время разгона 0-100 км/ч, с - 12,5.

Минимальный расход топлива при движении на пятой передаче на скорости 90 км/ч, л/100км - 5,87.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Хусаинов А. Ш. Теория автомобиля: конспект лекций. / А. Ш. Хусаинов, В. В. Селифонов. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - 121 с.

1. Размещено на www.allbest.ru


Подобные документы

  • Построение внешней скоростной характеристики автомобильного двигателя. Тяговый баланс автомобиля. Динамический фактор автомобиля, характеристика его ускорений, времени и пути разгона. Топливно-экономическая характеристика автомобиля, мощностной баланс.

    курсовая работа [276,2 K], добавлен 17.01.2010

  • Подбор и определение некоторых конструктивных параметров, необходимых для тягового расчёта проектируемого автомобиля. Максимальная мощность двигателя. Передаточное число главной передачи. Тяговый расчёт. Время разгона. Топливно-экономический расчет.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 10.02.2009

  • Построение внешней скоростной характеристики автомобильного двигателя. Тяговый баланс, динамический фактор, мощностной баланс топливно-экономическая характеристика автомобиля. Величины ускорений, времени и пути его разгона. Расчет карданной передачи.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 17.05.2013

  • Внешняя скоростная характеристика автомобиля, тяговая характеристика. Расчёт силы сопротивления дороги. Сила сопротивления воздуху. Силовой баланс автомобиля. Динамический паспорт автомобиля. Расчёт времени, ускорения и пути разгона автомобиля.

    курсовая работа [445,8 K], добавлен 25.03.2015

  • Построение динамического паспорта автомобиля. Определение параметров силовой передачи. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя. Мощностной баланс автомобиля. Ускорение при разгоне. Время и путь разгона. Топливная экономичность двигателя.

    курсовая работа [706,7 K], добавлен 22.12.2013

  • Расчет нагрузки на колеса. Внешняя скоростная характеристика двигателя. Силовой и мощностной баланс автомобиля. Динамический паспорт автомобиля, разгонная характеристика, топливная экономичность. Оптимальное передаточное число экономической передачи.

    курсовая работа [461,1 K], добавлен 06.12.2013

  • Внешняя скоростная характеристика двигателя ЗМЗ-53. Тяговый баланс автомобиля. Понятие и методика расчета динамических характеристик. Характеристика ускорений автомобиля, времени и пути его разгона. Определение мощностного баланса данного автомобиля.

    курсовая работа [139,0 K], добавлен 01.11.2010

  • Выбор параметров двигателя, исходя из условия движения с максимальной скоростью. Передаточное число передач автомобиля. Тяговый расчёт: графики тягового баланса, мощности, динамического фактора, ускорений, времени разгона. Топливно-экономический расчёт.

    курсовая работа [127,7 K], добавлен 06.06.2010

  • Методика расчета показателей тягово-скоростных свойств автомобиля. График внешней, скоростной характеристики двигателя, динамический паспорт автомобиля. Расчет показателей основных эксплуатационных свойств транспорта, график времени и пути разгона.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.06.2019

  • Расчет полной и сцепной массы автомобиля. Определение мощности и построение скоростной характеристики двигателя. Расчет передаточного числа главной передачи автомобиля. Построение графика тягового баланса, ускорений, времени и пути разгона автомобиля.

    курсовая работа [593,2 K], добавлен 08.10.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.