Расчет тягово-скоростных характеристик автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Тюменский государственный нефтегазовый университет

ИНТСИТУТ ТРАНСПОРТА

Кафедра САТМ

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине

Теория автомобиля

на тему: «Расчет тягово-скоростных характеристик автомобиля»

Выполнил: ст. гр. АТХ-10

Гаврилов В.Ю

Принял

Румянцев Н.В.

г. Тюмень 2013 г.

1. ДАННЫЕ ДЛЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Таблица 1.1 Технические характеристики автомобиля Hyundai accent

Полная масса, кг	1555
Снаряженная масса, кг	1065
Максимальная скорость, км/ч	181
Максимальная мощность, кВт	75
Обороты соответствующие максимальной мощности, об/мин	5800
Объем двигателя, л	1,5
Ход поршня, мм	83,5
Удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности, г/кВт.ч	275
Коэффициент сопротивления дороги	?=0,012
Коробка передач	5-ступенчатая
Колесная формула	4х2
Коэффициент сопротивления воздуха К, Нс2/м4	0,314
Статический радиус колеса, м	0,275
Шины	175/70 R13
Передаточные числа
Коробки передач	3,615;2,053;1,370; 0,971; 0,825;
Главной передачи	3,650



2. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ

С достаточной степенью точности внешнюю скоростную характеристику можно построить по результатам теплового расчета, проведенного для одного режима работы двигателя - режима максимальной мощности, и использования эмпирических зависимостей.

Построение кривых скоростных характеристик ведется в интервале:

-для бензиновых двигателей от

nmin = 600 - 1000 об/мин до nmax = (1,05 - 1,20)·nN

гдеnN - частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности.

Максимальная частота вращения коленчатого вала ограничивается: условиями качественного протекания рабочего процесса, термическим напряжением деталей, допустимой величиной инерционных усилий и т. д.; минимальная - определяется условиями устойчивой работы двигателя при полной нагрузке.

Расчетные точки кривой эффективной мощности определяются по следующим эмпирическим зависимостям через каждые 1000 об/мин:

для бензиновых двигателей:

(2.1)

где - мощность в искомой точке скоростной характеристики двигателя, кВт;

- номинальная эффективная (максимальная) мощность двигателя, кВт;

- частота вращения коленчатого вала в искомой точке скоростной характеристики двигателя, об/мин;

Точки кривой эффективного крутящего момента (Ме) на коленчатом валу двигателя определяют по формуле:

(2.2)

где - эффективный крутящий момент в искомой точке скоростной характеристики двигателя, Н•м.

Удельный эффективный расход топлива,ge г/(кВт·ч), в искомой точке скоростной характеристики, находят по зависимости для бензиновых двигателей:

ge = geN[1,2 - 1,2nx/nN+( nx/nN)2] (2.3)

где geN - удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности, г/(кВт•ч).

Часовой расход топлива, кг/ч:

Gт = geNe•10-3 (2.4)

Данные расчетов, проведенных для различных значений частоты вращения коленчатого вала, сведены в табл. 2.1.

По полученным данным строится график внешних скоростных характеристик.



Таблица 2.1

n, об/мин	Ne, кВт	Me, Н*м	ge, г/(кВт·ч)	Gт кг/ч
800	11,57	138,24	105,35	1,22
1300	19,73	145,03	98,13	1,94
1800	28,26	149,99	92,39	2,61
2300	36,86	153,11	88,14	3,25
2800	45,25	154,39	74,37	3,86
3300	53,14	153,84	84,10	4,47
3800	60,24	151,46	84,30	5,08
4300	66,26	147,23	86,00	5,70
4800	70,93	141,17	89,18	6,33
5300	73,93	133,28	93,85	6,94
5800	75	123,54	100	7,5



3. ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ

3.1 Расчет сил тяги и сопротивления движению

Эффективная сила тяги:

(3.1)

Радиус колеса:

Передаточные отношения трансмиссии:

iтр=ikiдio;

Соответственно для каждой передачи:

Рассчитаем начальное значение для первой передачи:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 3.1. Скорость движения, соответствующая значениям частот вращения коленчатого вала:



(3.2)

Рассчитаем начальное значение для первой передачи:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 3.1.

Сила сопротивления двигателя, приведенная к ведущим колесам автомобиля:

(3.3)

Рдо=0,045 МПа - среднее давление механических потерь при вращении вала с предельно низкой частотой.

kд=0,015 - коэффициент, учитывающий увеличение давления механических потерь при повышении скорости движения поршней в цилиндрах.

?д=4 - тактность двигателя.

Рассчитаем начальное значение для первой передачи:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 3.1.

Сила сопротивления вспомогательного оборудования, приведенная к ведущим колесам:

(3.4)

Роо=0,01 МПа - среднее давление газов, обеспечивающее привод вспомогательного оборудования автомобиля при предельно низкой частоте вращения коленчатого вала.

ko=0, - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления вспомогательного оборудования при возрастании частоты вращения коленчатого вала.

Рассчитаем начальное значение для первой передачи:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 3.1.

Сила лобового аэродинамического сопротивления:

(3.5)

k=0,3- коэффициент обтекаемости.

F=1,922м2 - площадь лобовой проекции автомобиля.

Рассчитаем начальное значение для первой передачи:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 3.1. Сила сопротивления дороги:



(3.6)

fo=0,015, f1= - коэффициенты, соответствующие ровной асфальтобетонной дороге.

- угол продольного уклона дороги.

Рассчитаем начальное значение для первой передачи:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 3.1.

Сила сопротивления трансмиссии:

(3.7)

nтр=2 - количество агрегатов в трансмиссии.

Рхо=30 Н - сила сопротивления проворачиванию валов агрегата трансмиссии на холостом ходу с предельно малой скоростью.

аv=8,6 - коэффициент скоростных потерь.

Кн=710-6 Н-1 - коэффициент, учитывающий тип автомобиля.

=0,036 - коэффициент силовых потерь.

Рассчитаем начальное значение для первой передачи:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 3.1.

Индикаторная сила тяги:



Рi=Pд+Ре; (3.8)

Рассчитаем начальное значение для первой передачи:

Результаты расчетов занесены в таблицу 3.1

3.2 Построение тяговой характеристики

Тяговая характеристика автомобиля - это совокупность кривых, характеризующих зависимость индикаторной силы тяги автомобиля, а также сил сопротивления от скорости его движения на различных передачах.

Результаты расчетов Pi, Ре, Рд, Pо, Ртр, Р, Рwи Vа применительно к различным ступеням коробки передач сводятся в таблицу 2.4.

Таблица 3.1

Результаты расчета сил тяги и сил сопротивления движению

Передача	Показатели	Частота вращения коленчатого вала, об/мин
	Обозначение	Размерность	800	1300	1800	2300	2800	3300	3800	4300	4800	5300	5800
1	Рi	Н	6356,14	6756,09	7076,95	7318,74	7481,46	7565,09	7569,65	7495,14	7341,54	7108,87	6797,12
	Pд	Н	403,21	510,57	617,93	725,29	832,65	940,01	1047,37	1154,73	1262,09	1369,44	1476,80
	Pе	Н	5952,93	6245,52	6459,03	6593,46	6648,81	6625,09	6522,29	6340,41	6079,46	5739,42	5320,31
	Pо	Н	74,47	112,27	168,07	241,87	333,68	443,48	571,28	717,08	880,89	1062,69	1262,50
	P?	Н	229,39	230,34	231,74	233,59	235,88	238,63	241,83	245,48	249,58	254,13	259,13
	Pw	Н	2,18	5,76	11,04	18,02	26,70	37,09	49,19	62,98	78,48	95,68	114,58
	va	м/с	1,94	3,16	4,37	5,59	6,81	8,02	9,24	10,45	11,67	12,88	14,10
2	Рi	Н	3609,73	3836,86	4019,08	4156,40	4248,81	4296,30	4298,89	4256,57	4169,35	4037,21	3860,16
	Pд	Н	228,99	289,96	350,93	411,90	472,87	533,84	594,81	655,78	716,75	777,72	838,70
	Pе	Н	3380,74	3546,90	3668,16	3744,50	3775,94	3762,46	3704,08	3600,79	3452,59	3259,48	3021,47
	Pо	Н	42,29	63,76	95,45	137,36	189,50	251,86	324,44	407,24	500,27	603,52	716,99
	P?	Н	230,61	233,54	237,87	243,60	250,72	259,25	269,16	280,48	293,19	307,30	322,81
	Pw	Н	6,76	17,85	34,22	55,87	81,80	115,01	152,50	195,27	243,33	296,66	355,27
	va	м/с	3,42	5,56	7,70	9,84	11,98	14,12	16,26	18,40	20,54	22,68	24,82
3	Рi	Н	2408,83	2560,40	2682,00	2773,63	2835,30	2866,99	2868,72	2840,48	2782,27	2694,09	2575,95
	Pд	Н	152,81	193,49	234,18	274,87	315,55	356,24	396,93	437,61	478,30	518,99	559,67
	Pе	Н	2256,02	2366,90	2447,92	2498,77	2519,74	2510,75	2471,79	2402,87	2303,97	2175,11	2016,27
	Pо	Н	28,22	42,55	63,70	91,67	126,46	168,07	216,50	271,76	333,84	402,74	478,46
	P?	Н	232,83	239,42	249,15	262,01	278,01	297,15	319,42	344,83	373,38	405,06	439,89
	Pw	Н	15,18	40,08	76,84	125,46	185,93	258,27	342,46	438,51	546,42	666,18	797,81
	va	м/с	5,13	8,34	11,54	14,75	17,96	21,16	24,37	27,58	30,78	33,99	37,20
4	Рi	Н	1707,28	1814,71	1900,89	1965,84	2009,54	2032,01	2033,23	2013,22	1971,96	1909,46	1825,73
	Pд	Н	108,30	137,14	165,98	194,81	223,65	252,49	281,326	310,16	339,00	367,84	396,67
	Pе	Н	1598,98	1677,57	1734,61	1771,02	1785,89	1779,52	1751,91	1709,05	1632,96	1541,63	1429,05
	Pо	Н	20,00	30,16	45,15	64,67	89,63	119,12	153,45	192,61	236,61	285,442	339,11
	P?	Н	236,81	249,93	269,29	294,89	326,74	364,84	409,18	459,76	516,59	579,67	648,99
	Pw	Н	30,22	79,79	152,96	249,75	370,14	514,13	681,73	872,93	1087,75	1326,16	1588,18
	va	м/с	7,24	11,76	46,29	20,81	25,34	29,86	34,38	38,91	43,43	47,96	52,48
5	Рi	Н	1450,57	1541,85	1615,07	1670,25	1707,39	1726,47	1727,51	1710,51	1675,46	1622,36	1551,21
	Pд	Н	92,02	116,52	141,02	165,52	190,02	214,52	239,03	263,53	288,03	312,53	337,03
	Pе	Н	1358,55	1425,33	1474,05	1504,73	1517,36	1511,95	1488,49	1446,98	1387,43	1309,83	1214,18
	Pо	Н	17,00	25,62	38,36	55,20	76,15	101,21	130,38	163,65	201,03	242,52	288,12
	P?	Н	239,89	258,06	284,88	320,35	364,47	417,24	478,66	548,74	627,46	712,84	810,86
	Pw	Н	41,86	110,53	211,89	345,96	512,73	712,20	944,37	1209,24	1506,81	1837,08	2200,04
	va	м/с	8,52	13,85	19,17	24,50	29,82	35,15	40,47	45,80	51,12	56,45	61,77

4. ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ

4.1 Построение динамического паспорта автомобиля

Динамический фактор:

(4.1)

Рассчитаем начальное значение для первой передачи:

Д1=

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 Динамический фактор

Частота вращения коленвала, мин-1	Передача
	1	2	3	4	5
800	0,384	0,217	0,144	0,100	0,084
1300	0,401	0,226	0,148	0,101	0,083
1800	0,411	0,231	0,150	0,099	0,078
2300	0,414	0,231	0,148	0,093	0,069
2800	0,411	0,228	0,142	0,084	0,057
3300	0,402	0,221	0,134	0,071	0,041
3800	0,386	0,210	0,122	0,056	0,022
4300	0,363	0,194	0,108	0,036	-
4800	0,334	0,175	0,089	0,014	-
5300	0,299	0,152	0,068	-	-
5800	0,257	0,125	0,043	-	-

Для построения графика контроля буксования сначала рассчитывают динамические факторы по сцеплению при разных нагрузках на автомобиль.

Из точки, соответствующей нулевой нагрузке, проводят вертикаль, на которой откладывают значения динамического фактора по тяге D для снаряженного автомобиля в масштабе, определяемом по формуле:

D0=DaGa/G0

где: Da - динамический фактор по тяге для автомобиля с полной нагрузкой;

Go и Ga -- вес соответственно снаряженного и полностью груженого автомобилей;

D0 = 0,1*15255/10448= 0,146

При этом используют следующие выражения:

D0 сц= (4.2)

Dа сц= (4.3)

где: D0сци Dасц -- динамические факторы по сцеплению соответственно снаряженного автомобиля и автомобиля с полной нагрузкой;

Goи Ga-- вес соответственно снаряженного и полностью груженого автомобилей;

Go2и Ga2 -- вес, приходящийся на ведущие колеса соответственно снаряженного и полностью груженого автомобилей;

?х -- коэффициент продольного сцепления (?х = 0,1...0,8).

D0 сц= ;

Dа сц= ,

4.2 Характеристика ускорений

Коэффициент учета вращающихся масс автомобиля при включении передачи:

(4.4)

Jд=0,13 - момент инерции двигателя.

Jк=1,1,Jтр=1,34 - момент инерции колес и трансмиссии.

Мн, М - соответственно полная масса автомобиля при номинальной и заданной нагрузке.

Соответственно для каждой передачи:

Величина ускорения:

(4.5)

Рассчитаем начальное значение для первой передачи:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 Ускорение автомобиля

Частота вращения коленвала, мин-1	Передача
	1	2	3	4	5
800	3,12	1,89	1,25	0,84	0,69
1300	3,25	1,97	1,29	0,85	0,68
1800	3,34	2,01	1,3	0,83	0,63
2300	3,37	2,02	1,28	0,77	0,55
2800	3,34	1,99	1,23	0,69	0,43
3300	3,26	1,92	1,15	0,57	0,28
3800	3,13	1,82	1,04	0,42	0,09
4300	2,94	1,68	0,90	0,23	-
4800	2,70	1,50	0,73	0,02	-
5300	2,40	1,29	0,53	-	-
5800	2,05	1,04	0,30	-	-

4.3 Графики разгона с переключением передач

Интервал скорости движения

(4.6)

Рассчитаем значение для первого интервала первой передачи:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 Интервалы скорости движения

Интервал	Передача
	1	2	3	4	5
1	1,22	2,14	3,21	4,52	5,33
2	1,22	2,14	3,21	4,52	5,33
3	1,22	2,14	3,21	4,52	5,33
4	1,22	2,14	3,21	4,52	5,33
5	1,22	2,14	3,21	4,52	5,33
6	1,22	2,14	3,21	4,52	5,33
7	1,22	2,14	3,21	4,52	5,33
8	1,22	2,14	3,21	4,52	5,33
9	1,22	2,14	3,21	4,52	5,33
10	1,22	2,14	3,21	4,52	5,33

Ускорение автомобиля внутри каждого интервала скорости:

(4.7)

Рассчитаем значение для первого интервала первой передачи:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 4.4.

Таблица 4.4 Ускорение автомобиля внутри каждого интервала скорости

Интервал	Передача
	1	2	3	4	5
1	3,19	1,93	1,27	0,85	0,68
2	3,30	1,99	1,29	0,84	0,65
3	3,35	2,01	1,29	0,80	0,59
4	3,35	2,00	1,26	0,73	0,49
5	3,30	1,95	1,19	0,63	0,36
6	3,19	1,95	1,10	0,49	0,18
7	3,03	1,75	0,97	0,32	-
8	2,82	1,59	0,82	0,13	-
9	2,55	1,39	0,63	-	-
10	2,22	1,16	0,41	-	-

Время разгона автомобиля внутри каждого интервала скорости:

(4.8)

Рассчитаем значение для первого интервала первой передачи:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 4.5

Таблица 4.5

Время разгона автомобиля внутри каждого интервала скорости

Интервал	Передача
	1	2	3	4	5
1	0,38	1,11	2,53	5,34	7,80
2	0,37	1,08	2,48	5,39	8,14
3	0,36	1,06	2,48	5,66	9,03
4	0,36	1,07	2,55	6,21	10,86
5	0,37	1,10	2,69	7,23	14,99
6	0,38	1,15	2,92	9,21	28,79
7	0,40	1,23	3,30	13,94	-
8	0,43	1,35	3,93	-	-
9	0,48	1,54	5,09	-	-
10	0,55	1,84	7,76	-	-

Общее время разгона на данной передаче:



(4.9)

Соответственно для каждой передачи:

Падение скорости при переключении передачи:

(4.10)

=0,2-0,5 с - время переключения передач.

Соответственно, для каждого переключения:

Длина пути разгона автомобиля внутри каждого интервала скорости:

(4.11)

Рассчитаем начальное значение для первого интервала:



Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицу 4.6

Таблица 4.6 Длина пути разгона автомобиля внутри каждого интервала

Интервал	Передача
	1	2	3	4	5
1	0,97	4,98	17,04	50,74	87,21
2	1,39	7,13	24,63	75,59	134,42
3	1,81	9,32	32,66	104,90	197,14
4	2,25	11,66	41,73	143,24	259,03
5	2,73	14,30	52,61	199,52	486,93
6	3,28	17,40	66,53	295,93	1088,63
7	3,94	21,24	85,68	510,73	-
8	4,77	26,24	114,64	1473,54	-
9	5,85	33,20	164,85	-	-
10	7,37	43,76	276,15	-	-

Полный путь разгона автомобиля:

(4.12)

Соответственно, для каждой передачи:

S1= 34,36м;

S2= 189,23м;

S3= 876,50м;

S4= 2854,18м;

S5= 2289,36м;

Путь, проходимый автомобилем за время переключения передач:



(4.13)

Соответственно, для каждого переключения:

Среднее ускорение, развиваемое автомобилем на отдельных передачах и в целом за весь разгон:

(4.14)

Соответственно, для каждой передачи:

Результаты расчетов занесены в таблицу 4.7



Таблица 4.7 Показатели разгона

Передача	Путь, м	Время, с	Скорость, м/с	Среднее ускорение, м/с2
			начальная	конечная
1	34,36	4,08	1,94	14,10	2,980
2	188,23	12,53	3,42	24,82	1,708
3	876,50	35,37	5,13	37,20	0,898
4	2854,18	52,98	7,24	52,48	0,854
5	2289,37	79,61	8,52	61,77	0,669
1-ое пер.	0,018	0,4	-	-	-
2-ое пер.	0,018	0,4	-	-	-
3-е пер.	0,018	0,4	-	-	-
4-ое пер.	0,028	0,5	-	-	-
Итого	6242,722	186,27	-	-	-



5. ПОКАЗАТЕЛИ ТЯГОВО-СКОРОСТНЫХ СВОЙСТВ АВТОМОБИЛЯ

5.1 Максимальная скорость движения

Максимальная скорость движения определяется по графикам силового баланса, соответствующим движению автомобиля на высшей передаче в заданных дорожных условиях, при заданной подаче топлива и нагрузке. Максимальная скорость движения соответствует точке пересечения кривых (Pi-Pд-Pо) и (Pтр+Pw+P?). Или определяется по формуле:

5.2 Время разгона на участках пути 400 и 1000 м

Для определения указанных показателей приемистости автомобиля вначале по графику v=f(S) определяются значения скорости в момент прохождения автомобилем отметок 400 м и 1000 м. После этого по графику определяется время разгона на пути 400 м и 1000 м. Таким образом:

5.3 Время разгона до заданной скорости

Время разгона до заданной скорости(25 м/с). Данный показатель динамичности определяется по графику разгона :



5.4 Максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем

разгон подъем тяга скорость

Его значение определяется для случая движения на 1-ой передаче основной коробки передач и пониженной передаче делителя (если он предусмотрен в конструкции автомобиля) по формуле:

Таблица 5.1

Оценочные показатели тягово-скоростных свойств автомобиля

№п/п	Показатели динамичности	Значения показателей
1 2 3	1. Разгонные: время разгона на пути 400м, с время разгона на пути 1000м, с время разгона до скорости 25 м/с, с	19 38 12
1	2. Скоростные: максимальная скорость, м/с	14,09
1	3. Тяговые: Максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем, %	37,2



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля: Методич. указания к курсовой работе по дисциплине “Автомобили” для специальности 24.01 - “Организация перевозок и управление на транспорте”.- Тюмень: ТюмГНГУ, 1994.- 27 с.

ГОСТ 22576-90. Автомобили и автопоезда. Номенклатура показателей скоростных свойств и методы их определения-М: Изд-во стандартов, 1990.- 17 с.

ГОСТ 20306-90. Топливная экономичность автотранспортных средств. Номенклатура показателей и методы испытаний-М: Изд-во стандартов, 1990.- 38 с.

Копотилов В.И. Автомобили: Теоретические основы: Учебное пособие для вузов. - Тюмень: ТюмГНГУ, 1999. - 403 с.

Краткий автомобильный справочник. - 10-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1984. - 220 с.

Размещено на Allbest.ur