">
Прикладные науки Технология
Информация о работе

Тема: Тяговый расчет автомобиля

Описание: Проектировочный расчет автомобиля по следующим заданным параметрам: легковой автомобиль с дизельным двигателем; пассажировместимость: 2 человек; максимальная скорость: 90 км/ч. Максимальная мощность двигателя, обеспечивающего максимальную скорость движения.
Предмет: Прикладные науки.
Дисциплина: Технология.
Тип: Курсовая работа
Дата: 08.08.2012 г.
Язык: Русский
Скачиваний: 14
Поднять уникальность

Похожие работы:

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: «Автомобили»

Курсовая работа

по дисциплине: «Автомобили»

На тему: «Тяговый расчет автомобиля»

Курган 2012 Оглавление

стр.

1. Задание3

2. Информация о прототипе.3

3. Выбираемые параметры.3

4. Расчетные параметры4

4.1 Определение необходимой максимальной мощности двигателя, обеспечивающего максимальную скорость движения полностью груженого автомобиля на горизонтальной асфальтированной дороге (Nmax)4

4.2 Построение внешней скоростной характеристики двигателя5

4.3 Определение передаточного числа главной передачи6

4.4 Определение передаточных чисел коробки передач6

5. Анализ тяговых качеств7

5.1 Силовой баланс автомобиля7

5.2 Динамическая характеристика автомобиля9

5.3 Мощностной баланс автомобиля10

5.4 Ускорение автомобиля11

5.5 Время и путь разгона автомобиля12

Приложение………………………………………………………………………….15

Литература…………………………………………………………………………...21 1. Задание

Выполнить проектировочный расчет автомобиля по следующим заданным параметрам:

- легковой автомобиль с дизельным двигателем;

- пассажировместимость: 2 человек;

- максимальная скорость: 90 км/ч;

- значение максимального сопротивления дороги, преодолеваемого на первой передаче 

2. Информация о прототипе.

Прототипом проектируемого автомобиля выберем автомобиль ГАЗ 53

Таблица 1 - Краткая техническая характеристика прототипа. Параметры автомобиля Значение параметра  Снаряженная масса а/м, кг 3250  Полная масса, кг 7400  Номинальная мощность, л.с. / при частоте вращения коленчатого вала, об/мин 40/54

4600  Максимальный крутящий момент, Нм / при частоте вращения коленчатого вала, об/мин 92

2300  База колесная, мм 3700  Колея, мм 1690  Длинна, мм 6395  Ширина по кузову, мм 2380  Высота, мм 2220  Размер шин  165/80 R13 или 175/70 R13  Максимальная скорость, не менее, км/ч 90  

3. Выбираемые параметры.

а) масса снаряженного автомобиля Мо=3250 кг;

б) полная масса автомобиля

, кг (1)

где Мо- масса снаряженного автомобиля, кг;

М’- масса одного пассажира или водителя, равная 75 кг;

n-пассажировместимость;
Мб- масса багажа, равная 25…50 кг.

,кг;

в) коэффициент сопротивления воздуха К и лобовая площадь F

Принимаем из предела для легковых автомобилей К=0,25 Н•с2/ м4

Приближенно лобовая площадь легкового автомобиля определяем из выражения:

F=В•Н, м2 (2)

где В-колея, м;

Н- габаритная высота, м;

F=1,690•2,220=3,7518м2

г) распределение массы автомобиля по осям в груженном и порожнем состояниях Ма1,Ма2,Мо1,Мо2:

Ма1= Ма2=0,5Ма=0,5•1485=742,5 кг

Мо1= Мо2=0,5•Мо=0,5•1060=530кг

д) теоретический радиус качения колес rК.Статический радиус колеса вбираем по максимальной нагрузке на колесо rс =0,278 м.Так как при нормальных условиях статический радиус и теоретический радиус качения колеса почти не отличаются то принимаем rК= rс=0,278 м.

е) максимальная частота вращения коленчатого вала nmax=2880 об/мин;

ж) соотношение между максимальной частотой вращения коленчатого вала nmax и частотой при максимальной мощности nN,: nmax/ nN

Для дизельного двигателя nmax/ nN =1

з) коэффициент полезного действия трансмиссии =0,87;

4. Расчетные параметры

4.1 Определение необходимой максимальной мощности двигателя, обеспечивающего максимальную скорость движения полностью груженого автомобиля на горизонтальной асфальтированной дороге (Nmax)

Для определения Nmax сначала находим мощность двигателя, соответствующую максимальной скорости движения автомобиля NVmax.

Используя уравнение мощностного баланса автомобиля, имеем:

кВт(3)

где Ga-сила тяжести полностью груженого автомобиля 

-коэффициент сопротивления дороги при Vmax

, предполагая тем самым, что автомобиль развивает максимальную скорость только при движении по горизонтальной дороге (i=0).

Для сухого асфальта величина  равна , для скорости .

Для больших скоростей значение определяют по эмпирической зависимости:

, (4)

где- коэффициент сопротивления качению для сухого асфальтового покрытия, при

Va-скорость автомобиля, км/ч.





Зная NVmax по формуле Лейдермана, подсчитываем максимальную мощность двигателя:

кВт,(5)

где a, b, c- коэффициенты, для дизельного двигателя: a=0,53,b=1,56,c=1,09;



4.2 Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Рассчитываем величины эффективной мощности Ne и крутящего момента Те, в зависимости от частоты вращения двигателя ne, при полном открытии дроссельной заслонки или полной подаче топлива, по уравнениям:

 (6)

где - соотношение между текущей частотой вращения коленчатого вала nе и частотой при максимальной мощности nN

Текущие значения частоты вращения берем от минимально устойчивой частоты вращения двигателя при полной нагрузке , определяемой из соотношения:

,(7)

до частоты при максимальной мощности nN





4,(8)

где - соотношение между текущей мощностью Ne и текущей частотой вращения коленчатого вала nе


Данные расчетов сводим в таблицу.

Таблица 2 – Расчет внешней скоростной характеристики. nmin n2 n3 n4 n5 nmax  ne,об/мин 920 1840 2760 3680 4300 4600  Ne,кВт 6,169 15,0964 24,817 33,299 37,371 38,527  Te,Нм 64,04 78,35 85,872 86,416 82,998 79,985  По данным таблицы строим внешнюю скоростную характеристику двигателя .

.4.3 Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи ведущего моста  определяем по формуле:

(9)

где UКВ – передаточное число высшей передачи коробки передач

Принимаем UКВ=1;

Vmax- максимальная скорость автомобиля, км/ч;

rК- теоретический радиус качения колес, м;

nmax- максимальная частота вращения коленчатого вала, об/мин.



4.4 Определение передаточных чисел коробки передач

Передаточные числа в коробке должны обеспечивать автомобилю способность преодолевать заданное максимальное сопротивление дороги , а так же достаточную динамику разгона при оптимальном использовании мощности двигателя.

Это выполняется при условии:

 (10)

где - максимальная сила тяги, Н

- максимальная сила сопротивления дороги, Н

Из этого условия определяем:



 (11)

где Tmax- максимальный крутящий момент, Нм;



Полученное значение  проверяем по условию буксования:

 (12)

где - сила сцепления колес с дорогой, Н

Из этого условия определяем:



 (13)

где - сила тяжести полностью груженного автомобиля, приходящаяся на ведущие

колеса, Н; 

- коэффициент сцепления колес с дорогой, принимаем =0,7



Принимаем меньшее значение 

Передаточные числа промежуточных передач определяем по уравнению:

 (14)

где n – число передач в коробке, не считая заднего хода;

x – номер определяемой передачи.



5. Анализ тяговых качеств

5.1 Силовой баланс автомобиля

По методу академика А.Е. Чудакова силовой баланс строят, зная тяговую характеристику автомобиля и силы сопротивления дороги и воздуха.

Уравнение силового баланса имеет вид:

(15)

Тяговую силу на ведущих колесах автомобиля определяем по выражению:

,Н(16)

Величину силы тяги определяют на всех передачах.

Силу сопротивления дороги находим как:

,Н(17)

где  - коэффициент суммарного сопротивления дороги.

Для горизонтальной дороги может быть определен по формуле:



Сила сопротивления воздуха рассчитывается по формуле:

,Н(18)

Скорость автомобиля на каждой передачи определяют по формуле:

,км/ч(19)

Для первой передачи рассчитаем величины:





Рассчитанные величины сводим в таблицу.

Таблица 3 – Тяговая сила на ведущих колесах. nmin n2 n3 n4 n5 nmax  ne,об/мин 920 1840 2760 3680 4300 4600  V1 6,117 12,23 18,35 24,47 28,59 30,58  Pт1 3340,269 4086,814 4478,997 4507,372 4329,092 4171,937  V2 8,81 17,627 26,44 32,25 41,194 44,068  Pт2 2318,504 2836,692 3108,909 3128,604 3004,859 2895,77  V3 12,62 25,24 37,86 50,48 58,99 63,1  Pт3 1618,995 1980,842 2170,93 2184,682 2098,272 2022,1  V4 18,18 36,36 54,54 72,72 84,98 90,91  Pт4 1123,902 1375,09 1507,05 1516,6 1456,614 1403,736  V5 26 52 78 104 121,521 130  Pт5 785,945 961,548 1053,821 1060,497 1018,551 981,575  Задаемся значениями Va в диапазоне от Vmin до Vmax, рассчитываем величины:







Рассчитанные величины сводим в таблицу.

Таблица 4 – Сила сопротивления дороги и воздуха. Va 1 6,117 10 20 30 40 50 60  ? 2 0,01502 0,015075 0,0153 0,015675 0,0162 0,016875 0,0177  Pв 3 1,302 3,480 13,923 31,326 55,692 87,019 125,307  Pд 4 218,809 219,6103 222,8881 228,35104 235,999 245,832 257,850  Pв+Pд 5 220,111 223,0903 236,811 259,677 291,691 332,851 383,157  

Продолжение таблицы 4. 1 70 80 90 100 110 120 130  2 0,018675 0,0198 0,021075 0,0225 0,024075 0,0258 0,027675  3 170,557 222,769 281,942 348,076 421,173 501,23 588,25  4 272,0545 288,4434 307,0174 327,7766 350,7209 375,8505 403,16524  5 442,611 511,512 588,9594 675,8526 779,839 877,0805 991,415  

Пользуясь данными таблиц 3 и 4, строим график силового баланса.

5.2 Динамическая характеристика автомобиля

Зависимость динамического фактора при полной нагрузке от скорости движения автомобиля на разных передачах называется динамической характеристикой автомобиля.

Динамический фактор D является оценочным параметром тяговых качеств всех автомобилей.

Сравнение различных по конструкции автомобилей, с точки зрения их динамичности, производится по значению Dmax на низшей передаче.

Динамический фактор определяют при полной нагрузке автомобиля по формуле:

 (20)

Пользуясь рассчитанными значениями РТ и РВ, считаем динамический фактор и результаты заносим в таблицу :



Таблица 5 – Расчет динамического фактора. V1 6,117 12,23 18,35 24,47 28,59 30,58  D1 0,2292 0,2801 0,3066 0,3079 0,2952 0,2841  V2 8,81 17,627 26,44 32,25 41,194 44,068  D2 0,1589 0,1939 0,2117 0,2122 0,2022 0,1941  V3 12,62 25,24 37,86 50,48 58,99 63,1  D3 0,1107 0,1344 0,1455 0,1438 0,1357 0,1292  V4 18,18 36,36 54,54 72,72 84,98 90,91  D4 0,0763 0,0912 0,0963 0,0914 0,0827 0,0766  V5 26 52 78 104 121,521 130  D5 0,0523 0,0595 0,0578 0,0469 0,0346 0,0269  

Пользуясь данными таблицы 5, строим динамическую характеристику и дополнив ее номограммой нагрузок и графиком контроля буксования получим динамический паспорт автомобиля.

5.3 Мощностной баланс автомобиля

По аналогии с уравнением силового баланса уравнение мощностного баланса можно записать в следующем виде:

NT=Nд+NB(21)

Решить это уравнение можно графически, для чего строят график мощностного баланса. На этот график наносят зависимости на всех передачах, мощности двигателя (Ne) на высшей передаче, мощности заданного дорожного сопротивления (NД) и суммарной мощности дорожного и воздушного сопротивления (Nд+NB) от скорости движения автомобиля.

Тяговая мощность определяется по уравнению:

(22)

и строится на каждой передачи в зависимости от скорости движения, соответствующей частоте вращения, для которой определялась мощность по скоростной характеристике.



Мощности дорожного сопротивления и сопротивления воздуха рассчитываем в зависимости от скорости автомобиля по уравнениям:

 (23)



 (24)



Полученные значения заносим в таблицы, по значениям которых строим график мощностного баланса.

Таблица 6 – Расчет тяговой мощности. ne,об/мин 920 1840 2760 3680 4300 4600  Ne,кВт 6,169 15,0964 24,817 33,299 37,371 38,527  Nт,кВт 5,675 13,88 22,83 30,635 34,381  35,444  V1 6,117 12,23 18,35 24,47 28,59 30,58  V2 8,81 17,627 26,44 32,25 41,194 44,068  V3 12,62 25,24  37,86 50,48 58,99 63,1  V4 18,18 36,36 54,54 72,72 84,98 90,91  V5 26 52 78 104 121,521 130  

Таблица 7 – Расчет мощности сопротивления дороги и сопротивления воздуха. Va 6,117 10 20 30 40 50 60 70 80  Nв ,кВт 0,0022 0,0096 0,0773 0,261 0,6188 1,208 2,0884 3,3163 4,9504  Nд ,кВт 0,3717 0,610028 1,238267 1,9029 2,62213 3,41433 4,2975 5,2899 6,4098  Nв+Nд ,кВт 0,3739 0,619618 1,3155 2,1639 3,24093 4,6223 6,3859 8,6062 11,360  

Продолжение таблицы 7. 1 90 100 110 120 130  2 7,0485 9,668 12,869 16,707 21,242  3 7,6754 9,104906 10,696 12,528351 14,55872  4 14,7239 18,772 23,565 29,2353 35,800  

5.4 Ускорение автомобиля

Расчет ускорения автомобиля производится для движения по горизонтальной дороге с гладким твердым покрытием по уравнению:

 (25)

где j – ускорение автомобиля, м/с2;

 - коэффициент сопротивления дороги, соответствующий расчетной скорости движения автомобиля;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

 - коэффициент учета вращающихся масс, определяемый по уравнению:

 (26)

где для легковых автомобилей В=0,05-0,07.













Полученные величины ускорения для всех передач автомобиля сводим в таблицу . Пользуясь ими, строим график ускорения автомобиля.

Таблица 8 – Расчет ускорения автомобиля. V1 6,117 12,23 18,35 24,47 28,59 30,58  J1 1,0869 1,3448 1,4786 1,4842 1,419 1,3621  V2 8,81 17,627 26,44 32,25 41,194 44,068  J2 0,9692 1,1964 1,313 1,315 1,245 1,189  V3 12,62 25,24 37,86 50,48 58,99 63,1  J3 0,7550 0,9403 1,0236 1,0029 0,9328 0,8791  V4 18,18 36,36 54,54 72,72 84,98 90,91  J4 0,52915 0,6517 0,6852 0,6277 0,5398 0,480  V5 26 52 78 104 121,521 130  J5 0,3342 0,3860 0,3478 0,2160 0,0781 0,0069  

5.5 Время и путь разгона автомобиля

Время и путь разгона автомобиля можно определить графоаналитическим (метод Яковлева, Чудакова и др.) и графическим методами (метод Ломоносова, Липеца, Лебедева и др.).

Графоаналитический метод, для которого требуется большее число построений и вспомогательных расчетов, дает более точные результаты и лучше отражает физическую сторону вопроса. Преимуществом графического метода является простота и быстрота всех построений.

Рассмотрим определение времени и пути разгона автомобиля по методу Н.А. Яковлева.

Время разгона определяют, зная ускорение и скорость автомобиля.

При ускоренном движении автомобиля ускорение равно:

 (27)

Так как отсутствует аналитическая связь между ускорением j и скоростью Va, то решение проводим графоаналитическим методом, пользуясь графиком ускорения автомобиля. Кривую ускорений разбиваем на ряд интервалов, и предполагаем, что в каждом интервале скоростей автомобиль разгоняется с постоянным средним ускорением (jср). Величину определяем по формуле:

 м/с2 (28)

где j1, j2 – ускорения соответственно в начале и конце интервала скорости (V1,V2).

 м/с2

Для точности расчетов интервал скорости берут равным 2-3 км/ч на первой передачи, 10-15 км/ч - на высшей передачи и 5-10 км/ч – на промежуточных передачах.

Если взять интервал скоростей от V1-V2, например, то среднее ускорение на этом участке (jср) равно:

 (29)

Следовательно, время разгона в том же интервале изменения скорости определяется как:

 с(30)

 с

Пользуясь полученным выражением, определяем время разгона и на всех других интервалах скоростей.

Общее время разгона составит:

 с(31)

Результаты расчетов сводим в таблицу.

Таблица 9 – Расчет времени разгона. Va 1 6,117 9 12 15 18 21 24 27 30  ?V 2  2,883 3 3 3 3 3 3 3  Jcp 3  1,1592 1,284 1,382 1,451 1,482 1,488 1,458 1,405  ?t 4  0,6908 0,649 0,603 0,574 0,562 0,560 0,571 0,593  T,c 5  0,6908 1,3398 1,9428 2,516 3,078 3,638 4,209 4,802  

Продолжение таблицы 9 1 35 45 55 65 75 85 95 105 115  130  2 5 10 10 10 10 10 10 10 10  15  3 1,343 1,161 0,995 0,817 0,638 0,577 0,405 0,2408 0,171  0,0697  4 1,034 2,392 2,791 3,4 4,355 4,814 6,858 11,547 16,260 60  5 5,836 8,228 11,019 14,419 18,774 23,588 30,446 41,993 58,223 118,253  

По значениям , определенным для различных скоростей, строим кривую времени разгона, начиная ее от значения , для которого t=0. Для скорости V2 откладывают значения 1; для скорости V3 – значение времени разгона (1+2) и т.д. Время переключения передач (tпп) при построении не учитываем.

Путь разгона S зависит от скорости автомобиля и его времени разгона:

 (32)

Тогда путь разгона, например, в интервале скоростей равен:

,м (33)

Пользуясь полученным выражением, рассчитываем путь разгона на всех выбранных интервалах, начиная с Vmin. Для последующих скоростей расчет пути разгона ведется аналогично времени разгона.

 м

Результаты расчетов сводим в таблицу.

Таблица 10 – Расчет пути разгона. Va 1 6,117 9 12 15 18 21 24 27 30  Vcp 2  7,558 10,5 13,5 16,5 19,5 22,5 25,5 28,5  ?t 3  0,6908 0,649 0,603 0,574 0,562 0,560 0,571 0,593  ?S 4  1,446 1,887 2,254 2,624 3,036 3,488 4,033 4,678  S 5  1,446 3,333 5,587 8,211 11,247 14,735 18,768 23,446  

Продолжение таблицы 10 1 35 45 55 65 75 85 95 105 115 130  2 32,5 40 50 60 70 80 90 100 110 122,5  3 1,034 2,392 2,791 3,4 4,355 4,814 6,858 11,547 16,260 60  4 9,306 26,488 38,654 56,481 84,357 106,615 170,64 319,44 494,15 2027,92  5 32,752 59,24 97,894 154,375 238,732 345,347 515,98 835,42 1329,5 3357,49  

Общий путь разгона от Vmin до Vn равен:

,м(34)

Расчет пути и времени разгона от скорости автомобиля строим для тех же интервалов скорости, что и кривую времени разгона.

Кривые пути и времени разгона строим на одном графике.

Интернет-ресурсы:

http://эссе.рф - сборник не проиндексированных рефератов. Поиск по рубрикам и теме. Большинство текстов бесплатные. Магазин готовых работ.