Министерство общего и профессионального образования РФ
Тверской государственный технический университет
Кафедра «Строительные и дорожные машины и оборудование»
Тягово-динамический расчет автотранспорта
Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Двигатели, автомобили, тракторы» для студентов специальности 190205 Подъемно-транспортные строительные и дорожные машины и оборудование
В методических указаниях приводятся методика выполнения курсовой работы по дисциплине «Двигатели, автомобили, тракторы», некоторые справочные данные и вопросы для закрепления теоретического материала.
Составитель Масленников Д.Г.
Целью выполнения курсовой работы является закрепление знаний по основному разделу дисциплины «Двигатели, автомобили, тракторы» - тяговые и динамические качества автомобиля и пневмоколесного тягача.
В процессе выполнения работы студент знакомится с реальными параметрами современных грузовых автомобилей и пневмоколесных тягачей, их конструкциями и измерителями эксплуатационных качеств, анализирует характер изменения этих качеств в зависимости от условий движения. Методические указания могут быть использованы также при курсовом и дипломном проектировании.
Для выполнения работы студент получает индивидуальное задание, содержащее необходимые сведения по исследуемой машине. Недостающую информацию он собирает самостоятельно в справочной /4/, учебной/1,2,3/, технической литературе.
Работа выполняется путем проведения расчетов и построения графиков. По результатам расчетов составляется расчетно - пояснительная записка в соответствии с требованиями ЕСКД. На листе формата А1 вычерчивается:
Кинематическая схема машины в соответствии с ГОСТ 2.77-68;
Внешняя скоростная характеристика двигателя;
Тяговая диаграмма;
Динамическая характеристика машины;
График баланса мощности;
Таблица с техническими данными машины.
Масштабы выбираются так, чтобы наиболее полно использовать поле чертежа и формат листа.
Внешняя скоростная характеристика
двигателя внутреннего сгорания .
Внешняя скоростная характеристика двигателя (рис.1) представляет собой зависимость его эффективных показателей - мощности N е , крутящего момента М д и удельного расхода топлива g e от частоты вращения n коленчатого вала при полном открытии дросселя карбюраторного двигателя или при полной подаче топлива для дизеля. Эта характеристика должна быть построена по материалам исходных данных двигателя машины. При отсутствии экспериментальных данных используют эмпирическую зависимость:
(кВт)
и 
(об/мин)
- текущие значения эффективной мощности
и частоты вращения коленчатого вала
двигателя;
(кВт)
и 
(об/мин)
- максимальная эффективная мощность
двигателя и соответствующее ей значение
частоты вращения коленчатого вала;
a , b , c - экспериментальные коэффициенты.
для карбюраторных двигателей a = b = c =1 ;
для двухтактного дизеля a =0,87, b =1,13, c =1 ;
для четырехтактного дизеля a =0,53, b =1,56, c =1,09 ;
От двигателя к ведущему валу трансмиссии подводится свободная мощность N д , величина которой меньше эффективной мощности:
(1)
где
-
текущие значения свободной мощности;
-
текущие затраты мощности, связанные с
работой обслуживающих двигатель
агрегатов моторной установки.
Общие затраты мощности в моторной установке в режиме максимальной мощности составляют:
Большие
значения
берутся для тяжелых и большегрузных
машин.
С изменением частоты вращения коленчатого вала двигателя затраты мощности в моторной установке подсчитываются:
(3)
Крутящий момент на валу двигателя:
(4)
Удельный расход топлива:
(г/кВт)
(5)
где
- часовой расход топлива, (кг/ч).
Если
часовой расход топлива 
(кг/ч) в справочной литературе найти не
удалось, его можно рассчитать, зная
контрольный расход топлива Q
к
(л/100км).
Контрольный расход топлива Q
к
всегда даётся для определённой скорости
к
.
Поэтому,
зная
к
(км/ч),
можно найти расстояние, которое проходит
машина за 1 час и путем интерполяции
определить объемный расход топлива при
данной скорости за час
(л/ч). Далее остается объемные единицы
расхода перевести в массовые, т.е.:
G
Т
=
, (кг/ч), где
≈ 0,7 (кг/л) – объемный вес нефтяных
топлив.
Результаты расчетов сводят в таблицу (табл. 1) и строят графики (рис.1) зависимостей внешней скоростной характеристики двигателя:
Таблица 1
Внешняя скоростная характеристика двигателя.
|
n i об/мин параметры | |||||
На
внешней характеристике двигателя должны
быть отмечены величины максимальной
мощности 
,максимального
крутящего момента
,минимального
расхода топлива 
и
соответствующие этим величинам значения
скорости вращения коленчатого вала
двигателя.
Введение.
1 Краткая техническая характеристика.
2 Оценка тягово-скоростных характеристик.
2.1 Уравнение движения автомобиля.
2.2 Внешняя скоростная характеристика двигателя.
2.3 Тяговая характеристика автомобиля.
2.3.1 Радиус качения.
2.3.2 Расчет кинематической скорости автомобиля по передачам.
2.3.3 Коэффициент полезного действия трансмиссии.
2.3.4 Расчет касательной силы тяги на ведущих колесах автомобиля.
2.3.5 Сила сопротивления дороги.
2.3.6 Сила сопротивления воздуха.
2.3.7 Практическое использование тяговой характеристики автомобиля.
2.4 Мощностная характеристика автомобиля.
2.5 Динамическая характеристика автомобиля.
2.6 Разгон автомобиля.
2.6.1 Коэффициент вращающихся масс.
2.6.2 Ускорение автомобиля при разгоне.
2.6.3 Определение времени разгона автомобиля
2.6.4 Определение пути разгона автомобиля
3. Топливная экономичность автомобиля
3.1 Построение топливной характеристики автомобиля.
Литература.
Введение
При разработке и доводке конструкций автомобилей ЗиЛ наиболее серьезное внимание, помимо технологичности, уделялось их долговечности, надежности, безопасности, облегчению управления, повышению плавности хода в снижению затрат труда на техническое обслуживание в ремонты в процессе эксплуатации.
В процессе работы над созданием автомобилей в основу были положены опыт отечественного автомобилестроения, тщательный анализ и исследование ряда современных моделей зарубежных грузовых автомобилей подобного класса, широкая постановка научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по рабочим процессам, системам и элементам конструкций. В широких масштабах осуществлялся поиск оптимальных мощностных, размерных и конструктивных вариантов.
С точки зрения потребителя, модели автобусов ГАЗ обладают рядом преимуществ. Они динамичны, улучшена их устойчивость, легки в управлении в любых дорожных и климатических условиях.
Рассматриваемый в данной работе грузовой автомобиль ГАЗ 4501 - средней грузоподъемности.
1. Краткая техническая характеристика
Таблица 1.1 – Техническая характеристикаавтомобиля ГАЗ 4301.
2. Оценка тягово-скоростных характеристик
2.1 Уравнение движения автомобиля
Оценку тягово-скоростных свойств автомобиля производят, решая уравнение его движения. Уравнение движения автомобиля связывает силу, движущую автомобиль, с силами сопротивления и позволяет определить характер прямолинейного движения автомобиля, т. е. в каждый момент времени найти ускорение, скорость, время движения и пройденный автомобилем путь.
Окружная сила на ведущих колесах при движении автомобиля затрачивается на преодоление сил сопротивления воздуха , качению , подъему и разгону автомобиля, т. е.
Здесь знак "-" при силе соответствует движению автомобиля на подъеме, а знак "+" – движению на спуске; знак "-" при силе соответствует разгону автомобиля, а знак "+" – торможению.
Решение уравнения движения автомобиля в общем виде аналитическими методами практически невозможно, так как неизвестны точные функциональные зависимости, связывающие силы, действующие на автомобиль, с его скоростью. Поэтому уравнение движения автомобиля (2.1) решают численными методами на ЭВМ или приближенно, используя графоаналитические методы. Наибольшее распространение получили метод силового (тягового) баланса, метод мощностного баланса и метод динамической характеристики.
2.2 Внешняя скоростная характеристика двигателя
Скоростная характеристика может быть построена расчетным путем по эмпирическим зависимостям, либо по данным, полученным в результате стендовых испытаний двигателя. В данном курсовом проекте для получения скоростной характеристики мы используем эмпирические зависимости.
Построение кривых скоростной характеристики ведется в интервале частот вращения коленчатого вала от 600…1000 до (для дизельного двигателя), здесь - частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности.
Определим интервал частот вращения коленчатого вала для двигателя. Минимальные устойчивые обороты автомобиля 600…800 , а частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности = 2800 , тогда
2800 . Для удобства расчетов примем 600 , а = 2800 .
Расчетные точки кривой эффективной мощности определяются по формуле Лейдермана через каждые 440 от до :
где - эффективная мощность (); – номинальная эффективная мощность (); – частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности (); – частота вращения коленчатого вала в искомой точке скоростной характеристики ().
Коэффициенты , и зависят от коэффициентов приспособляемости двигателя по крутящему моменту и частоте вращения :
;
(2.4)
,
(2.5)
где
;
,
При этом соблюдается равенство + + = 1.
Производим вычисление значений эффективной мощности двигателя для выбранных частот вращения коленчатого вала. Результаты вычислений сводим в таблицу расчетов внешней скоростной характеристики (см. табл. 3.2).
Расчетные точки кривой эффективного крутящего момента определяются через каждые 440 от , до . Формула имеет вид:
;
(2.6)
где - эффективный крутящий момент ().
Производим вычисление значений эффективного крутящего момента двигателя для выбранных частот вращения коленчатого вала. Результаты вычислений сводим в таблицу расчетов внешней скоростной характеристики (см. табл. 3.2).
Условия работы двигателя, установленного на автомобиле, отличаются от стендовых: двигатель работает с другими впускными и выпускными системами, на нем устанавливаются дополнительные механизмы, на привод которых затрачивается определенная мощность, двигатель работает при другом температурном режиме. Поэтому мощность двигателя, установленного на автомобиле , несколько меньше мощности, полученной при стендовых испытаниях .
При использовании для тягово-скоростных расчетов стендовой внешней скоростной характеристики, значения мощности уменьшают путем умножения на коэффициент , зависящий как от конструктивных особенностей и условий эксплуатации автомобиля, так и от особенностей стандарта, по которому была снята внешняя скоростная характеристика. Следовательно, мощность и момент, передающиеся в трансмиссию автомобиля, определяются по выражениям:
;
(2.7)
;
(2.8)
В приближенных расчетах можно принимать = 0,93...0,96. Большие значения относятся к двигателям легковых автомобилей.
Зависимости мощностей , и моментов , двигателя, установленного на автомобиле, от частоты вращения коленчатого вала , наносятся на график внешней скоростной характеристики (рис. 2.1).
Результаты расчетов сводятся в табл. 2.1.
Таблица 2.1 – Показатели внешней скоростной характеристики.
Рисунок 2.1 – График внешней скоростной характеристики.
2.3 Тяговая характеристика автомобиля
2.3.1 Радиус качения
Для определения движущей силы автомобиля необходимо знать величину радиуса качения ведущего колеса. Так как на колесах автомобиля установлены эластичные пневматические шины, то величина радиуса качения колес во время движения изменяется.
Радиус качения характеризует путь, пройденный колесом за один оборот. Он соответствует радиусу такого фиктивного жесткого колеса, которое при отсутствии пробуксовывания и проскальзывания имеет одинаковую с действительным колесом угловую и поступательную скорости качения.
Радиус качения колеса зависит от нормальной нагрузки, внутреннего давления воздуха в шине, окружной силы, коэффициента сцепления колеса с дорогой и поступательной скорости движения колеса при его качении.
Расчетный радиус качения вычисляется по формуле:
где – наружный диаметр шины; - статический радиус шины.
Приближенно статический радиус шины можно определить по цифрам, указанным в обозначении шины:
где – посадочный диаметр обода, мм;
Н/В (Н и В – высота и ширина профиля шины, мм);
– коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой.
Расчетный
радиус качения
превышает
статический
на 2 ... 3 % в зависимости
от скорости
движения автомобиля
(большие значения
относятся к
скоростям
порядка 100 км/ч),т.
е.
.
2.3.2 Расчет кинематической скорости автомобиля по передачам
Кинематическая скорость автомобиля является функцией от угловой скорости коленчатого вала двигателя, и определяется выражением:
;
(2.11)
где - кинематическая скорость автомобиля при движении на i-той передаче (); - радиус колеса (); - передаточное число главной передачи; - передаточное число i-той передачи.
Радиус колеса = 0,462 ().
Передаточное число главной передачи = 5,857 (см. табл. 1.1).
Передаточные числа каждой передачи коробки берем также из табл. 1.1
Теперь производим расчет значений кинематической скорости автомобиля для каждой угловой скорости коленчатого вала двигателя на каждой из передач. Расчет производим по формуле (2.9). Результаты сводим в таблицу (см. табл. 2.2).
2.3.3 Коэффициент полезного действия трансмиссии
При определении коэффициента полезного действия (КПД) трансмиссии учитывают гидравлические потери, вызванные взбалтыванием и разбрызгиванием масла в картерах коробки передач и ведущего моста, и механические потери, связанные с трением между зубьями шестерен, в подшипниковых узлах и в карданных шарнирах.
В общем случае КПД трансмиссии определяется по формуле:
где к, 1, m и n - соответственно число пар цилиндрических шестерен внешнего зацепления (), внутреннего зацепления (), конических шестерен () и число карданных сочленений (), передающих крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам на 1-ой передаче в КП.
В расчетах принимают: = 0,980 ... 0,985; = 0,990; = 0,960 ... 0,975; = 0,990.
При
работе трансмиссии
с полной нагрузкой,
т. е. при работе
двигателя по
внешней скоростной
характеристике,
КПД трансмиссии
имеет следующие
значения:
легковые автомобили
- 0,90 ... 0,92;
грузовые автомобили и автобусы - 0,83 ... 0,86;
грузовые автомобили повышенной проходимости - 0,80 ... 0,85.
Большие значения КПД трансмиссии относятся к прямой передаче в коробке передач автомобиля.
Принимаем 0,85.
2.3.4 Расчет касательнойсилы тяги на ведущих колесах автомобиля
Касательная сила тяги на ведущих колесах автомобиля определяется выражением, Н:
;
(2.13)
где - КПД трансмиссии (принимаем = 0,85).
Производим расчет значений касательной силы тяги на ведущих колесах автомобиля по формуле (2.13) для каждой из передач. Результаты сводим в таблицу 2.2. На графике строим кривые в зависимости от скорости (рис 2.2)
Таблица 2.2 Кинематическая скорость и касательная сила тяги.
| 1-передача | 2-передача | 3-передача | 4-передача | 5-передача | |||||
2.3.5 Сила сопротивления дороги
Сила сопротивления качению колес автомобиля при движении автомобиля по горизонтальной дороге определяется в Н по формуле:
где – сила тяжести автомобиля.
Коэффициент сопротивления качению определяется экспериментально и, в основном, зависит от материала и конструкции шин, давления воздуха в них, твердости и состояния дорожного покрытия, сопротивления подвески деформациям при перекатывании колес через неровности дороги и режима движения автомобиля.
Коэффициент изменяется в широких пределах: от 0,007...0,012 на асфальтобетонном или цементобетонном покрытии в хорошем состоянии до 0,15...0,30 на сухом песке.
Коэффициент при увеличении скорости автомобиля возрастает. При номинальных нагрузках на колесо и давлениях воздуха в шине рост коэффициента становится заметным при V = 15...20 м/с (54...72 км/ч). Значение коэффициента сопротивления качению в зависимости от скорости движения автомобиля V может быть определено по эмпирической формуле:
где - коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью (рекомендуемое для расчета значение = 0,009); - скорость движения автомобиля, км/ч.
Значения и соответствующие им значения заносим в табл. 2.3.
В
нижней части
графика тяговой
характеристики
автомобиля
(рис. 2.2) наносим
кривую
,
построенную
для одного
значения. При
движении автомобиля
по горизонтальной
дороге, что
предполагается
при выполнении
этой работы,
.
2.3.6 Сила сопротивления воздуха
Сила сопротивления воздуха в Н рассчитывается по формуле:
,
(2.16)
где – коэффициент сопротивления воздуха, ; – лобовая площадь автомобиля, т. е. площадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную его продольной оси, ; - скорость движения автомобиля, м/с.
Коэффициент сопротивления воздуха принимаем .
Лобовую площадь автомобиля принимаем .
Значения заносим в табл. 2.3.
Кривую силы сопротивления воздуха движению автомобиля строят, откладывая значения этой силы вверх от значений силы , для соответствующих скоростей движения автомобиля (рис. 2.2). Кривая суммарного сопротивления определяет величину окружной силы, необходимой для движения автомобиля с постоянной скоростью V = const.
Таблица 2.3 –
Сила сопротивления дороги и сила сопротивления воздуха.
Рисунок 2.2 – Тяговая характеристика автомобиля.
2.4 Мощностная характеристика автомобиля
Рассчитываем мощность, подводимую от двигателя к ведущим колесам автомобиля:
Заносим данные в соответствующие строки табл. 2.4 и строим зависимость для (рис. 2.3).
Рассчитываем мощности затрачиваемые на преодоление силы воздуха и силы сопротивления дорожного покрытия:
Заносим данные в соответствующие строки табл. 2.4 и строим зависимости , , для (рис. 2.3).
Отношение мощности, необходимой для равномерного движения автомобиля (), к мощности , которую развивает автомобиль при той же скорости и полной подаче топлива называют степенью использования мощности двигателя и обозначают буквой И:
Значения степени использования мощности двигателя И также заносим в табл. 2.4.
Таблица 2.4 – Показатели мощностной характеристики.
Рисунок 2.3 – График мощностной характеристики.
2.5 Динамическая характеристика автомобиля
Методы тягового (силового) и мощностного балансов затруднительно применять при сравнении тягово-динамических свойств автомобилей, имеющих различные снаряженные массы и грузоподъемность, так как при движении их в одинаковых условиях силы и мощности, необходимые для преодоления суммарного дорожного сопротивления, различны. От этого недостатка свободен метод решения уравнения движения с помощью динамической характеристики.
С этой целью воспользуемся безразмерной величиной D - динамическим фактором, равным отношению свободной силы тяги () к силе тяжести автомобиля Ga:
Значения динамического фактора заносим в табл. 2.5.
Графическое изображение зависимости динамического фактора от скорости движения автомобиля на различных передачах в коробке передач и полной нагрузке на автомобиль называют динамической характеристикой автомобиля, т. е. D = f(V) (рис.2.4).
Рисунок 2.4 – График динамической характеристики.
2.6 Разгон автомобиля
Время равномерного движения автомобиля обычно невелико по сравнению с общим временем его работы. При эксплуатации в городах автомобили движутся равномерно всего 15 -20 % времени, 40 - 45 % - ускоренно и 30 - 40 % - замедленно.
Показателем динамических свойств автомобиля при разгоне служит интенсивность разгона или приемистость автомобиля.
Приемистость (интенсивность разгона) автомобиля характеризует его способность быстро трогаться с места и увеличивать скорость движения. Это свойство автомобиля имеет особенно большое значение в условиях городского движения при частых остановках и троганиях с места, а также характеризует быстроту осуществления обгонов в условиях загородного движения. Интенсивность разгона автомобиля измеряется величиной его ускорения.
2.6.1 Коэффициент вращающихся масс
Коэффициент учета вращающихся масс.
;
(2.20)
где =0,03…0,05; = 0,04… 0,06 для одиночных автомобилей. Принимаем = 0,03 и = 0,04 .
Рассчитываем коэффициенты учета вращающихся масс по формуле (2.20) для каждой передачи. Результаты сводим в таблицу 2.5.
2.6.2 Ускорение автомобиля при разгоне
Ускорение автомобиля определяют экспериментально или рассчитывают применительно к горизонтальной дороге с твердым покрытием хорошего качества при условии максимального использования мощности двигателя и отсутствии буксования колес.
Трогание автомобиля с места кратковременно и определяется преимущественно индивидуальными особенностями водителя. Поэтому считают, что разгон начинается с минимальной скорости Vmin на передаче, с которой происходит трогание автомобиля с места.
Величину ускорения в м/с находят из уравнения (2.21):
где - ускорение свободного падения ( = 9,81 м/с).
Значения ускорения для каждой передачи заносим в табл. 2.5.
Строим график ускорений автомобиля на передачах (рис. 2.5) в зависимости от скорости его движения.
Рисунок 2.5 – График ускорения автомобиля.
Таблица 2.5 – Показатели тяговой характеристики автомобиля.
| Параметры | Частота вращения, об/мин | |||||
| об/мин | 600 1040 1480 1920 2360||||||
| кВт 22,28 41,13 59,38 74,64 84,48 | ||||||
| кВт 23,70 43,75 63,17 79,40 89,87 | ||||||
| Передача 1 | км/ч 2,613 4,53 6,446 8,362 10,279 | |
| Н 26090 27785 28191 27313 25152 | ||
| ------ 0,313 0,3329 0,3377 0,3271 0,3011 | ||
| Передача 2 | км/ч 4,847 8,401 11,955 15,509 19,063 | |
| Н 14068 14982 15201 14727 13562 | ||
| ------ 0,1685 0,1793 0,1817 0,1757 0,1614 | ||
| Передача 3 | км/ч 7,705 13,355 19,006 24,656 30,306 | |
| Н 8848,7 9423,6 9561,4 9263,7 8530,5 | ||
| ------ 0,1058 0,1124 0,1135 0,1092 0,0994 | ||
| Передача 4 | км/ч 12,165 21,086 30,007 38,927 47,848 | |
| Н 5604,6 5968,7 6056 5867,4 5403,1 | ||
| ------ 0,0667 0,0702 0,0698 0,0657 0,0578 | ||
| Передача 5 | км/ч 16,435 28,487 40,539 52,591 64,643 | |
| Н 4148,5 4418 4482,6 4343 3999,3 | ||
| ------ 0,0489 0,0505 0,0487 0,0436 0,0352 | ||
2.6.3 Определение времени разгона автомобиля
Трогание с места начинают на передаче, обеспечивающей максимальное ускорение. Для определения наиболее интенсивного разгона в расчет вводят ускорения, соответствующие максимально допустимой скорости движения автомобиля на данной передаче.
Время разгона автомобиля на -ой передаче от скорости до скорости находят, исходя из следующего соотношения:
.
(2.22)
Интегрирование последнего выражения производят численным методом. С этой целью кривые ускорения на каждой из передач разбивают на 5-6 одинаковых интервалов. Предполагается, что в интервале скорости:
,
(2.23)
где и – значения скоростей соответственно в начале и конце интервала в м/с.
Ввиду малости последнего, автомобиль движется равноускоренно с ускорением в м/с2, равным полусумме ускорений и соответственно в начале и конце этого интервала, т. е.
Для повышения точности расчета интервал скоростей выбирают равным 3 ... 5 км/ч на низшей передаче, т. е. на передаче, с которой происходит трогание автомобиля с места, 5 ... 10 км/ч – на промежуточных и 10 ... 15 км/ч – на высшей передаче.
Время движения автомобиля в секундах, за которое его скорость вырастает на величину , определяется по закону равноускоренного движения:
Общее время разгона автомобиля на k-ой передаче от скорости до скорости , при которой начинается переключение на (k + 1)-ую передачу, находят суммированием времен разгона в интервалах, т. е.
,
(2.26)
где – число интервалов скоростей на k-ой передаче.
По накопленным значениям , определенным для различных скоростей, строят кривую времени разгона на k-ой передаче, начиная ее со скорости . Для передачи, на которой происходит трогание автомобиля с места в начальный момент при = 0, скорость автомобиля принимается равной .
Падение скорости:
где – время переключения передачи: с.
Исходные данные и результаты расчета сводим в таблицу 2.6.
2.6.4 Определение пути разгона автомобиля
Путь разгона автомобиля за время определяется выражением
Этот интеграл также вычисляется численными методами. При равноускоренном движении в интервале скоростей , автомобиль движется со средней скоростью
и проходит путь
Путь разгона автомобиля до заданной скорости определяется суммированием элементарных путей на каждом интервале скоростей .
Общий путь разгона автомобиля на k-ой передаче от скорости до скорости находят суммированием пути разгона в интервалах, т. е.
, (2.31)
где - число интервалов на k -ой передаче.
Путь , пройденный автомобилем за время переключения с k -ой на (k +1) передачу, определяется по формуле:
где скорость , при которой начинается переключение на смежную высшую передачу, и скорость , которая теряется за время переключения передач, выражены в км/ч, а время переключения передач в секундах.
Исходные данные и результаты расчета сводим в таблицу 2.6. Строим график рис.2.6.
Таблица 2.6 – Результаты расчетов времени и пути разгона.
| Передача 1 | 2,63 | 0,73 | 1,13 | 0,00 | 1 2,40,00 | 0,71||||||||
| 3,24 | 0,90 | 0,17 | 1,16 | 1,15 | 0,15 | 0,15 | 0,82 | 0,12 | 0,12 | ||||
| 3,96 | 1,10 | 0,20 | 1,20 | 1,18 | 0,17 | 0,32 | 1,00 | 0,17 | 0,29 | ||||
| 6,12 | 1,70 | 0,60 | 1,23 | 1,22 | 0,49 | 0,81 | 1,40 | 0,69 | 0,98 | ||||
| 7,92 | 2,20 | 0,50 | 1,20 | 1,22 | 0,41 | 1,22 | 1,95 | 0,80 | 1,78 | ||||
| 9,00 | 2,50 | 0,30 | 1,16 | 1,18 | 0,25 | 1,48 | 2,35 | 0,60 | 2,38 | ||||
| 9,72 | 2,70 | 0,20 | 1,13 | 1,15 | 0,17 | 1,65 | 2,60 | 0,45 | 2,83 | ||||
| Продолжение таблицы 2.6 | |||||||||||||
| Передача 2 | 8,64 | 2,40 | 1,13 | 2,65 | 1 5,993,54 | 1,71||||||||
| 12,96 | 3,60 | 1,20 | 1,12 | 1,13 | 1,07 | 3,72 | 3,00 | 3,20 | 6,74 | ||||
| 15,84 | 4,40 | 0,80 | 1,08 | 1,10 | 0,73 | 4,45 | 4,00 | 2,91 | 9,65 | ||||
| 17,82 | 4,95 | 0,55 | 1,04 | 1,06 | 0,52 | 4,97 | 4,68 | 2,43 | 12,08 | ||||
| 19,44 | 5,40 | 0,45 | 0,96 | 1,00 | 0,45 | 5,42 | 5,18 | 2,33 | 14,41 | ||||
| 21,10 | 5,86 | 0,46 | 0,90 | 0,93 | 0,49 | 5,91 | 5,63 | 2,78 | 17,19 | ||||
| 22,68 | 6,30 | 0,44 | 0,84 | 0,87 | 0,51 | 6,42 | 6,08 | 3,08 | 20,26 | ||||
| Передача 3 | 21,5 5,99|||||||||||||
| Передача 4 | 34,8 9,69|||||||||||||
| Передача 5 | 55,6 15,4|||||||||||||
Рисунок 2.6 – График времени и пути разгона.
3. Топливная экономичность автомобиля
3.1 Построение топливной характеристики автомобиля
Топливной экономичностью называют совокупность свойств, определяющих расход топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в разных условиях движения.
Топливной характеристикой установившегося движения называют зависимость путевого расхода топлива от установившейся скорости при установившемся движении на ровной горизонтальной дороге на высшей передаче.
При построении графика топливной характеристики установившегося движения для заданной скорости автомобиля на высшей передаче определяется:
Обороты двигателя, соответствующие заданной в км/ч скорости:
Значение эффективной мощности на валу двигателя, соответствующее полученным оборотам двигателя:
Значение мощности, передающейся в трансмиссию автомобиля:
;
(3.3)
Значение мощности, подводимой к ведущим колесам автомобиля на высшей передаче:
;
(3.4)
Значения мощностей, затрачиваемых на преодоление сил дорожного сопротивления и сопротивление воздуха (здесь скорость в м/с):
Значения степени использования мощности И и частоты вращения Е:
Определяем коэффициенты, зависящие от степени использования двигателя и частоты вращения коленчатого вала двигателя:
Путевой расход топлива (в л/100 км) определяется по формуле:
,
(3.13)
где – удельный расход топлива двигателем при максимальной мощности, выше на 5... 10%. Для дизельных двигателей лежит в пределах 190...230г/кВт ч; принимаем = 200 г/кВт ч; = 210 г/кВт-ч (5%); - плотность дизельного топлива, = 820 кг/м3.
Результаты сводим в таблицу 3.1. Строим график 3.1.
Таблица 3.1 – Показатели топливной характеристики автомобиля.
Рисунок 3.1 – График топливной характеристики.
4. Выбор параметров зубчатых колес и кинематический расчет коробки передач
Основные размеры и масса коробки передач определяются главным образом размерами зубчатых колес. Предварительно параметры зубчатых колес определяются на основе метода аналогии и использования статистических данных, отражающих длительную практику автостроения. Затем они уточняются по результатам проверочных расчетов и испытаний. Главным размерным параметром является межосевое расстояние .
На основании данных о выполненных конструкциях соосных трехвальных коробок передач с двумя степенями свободы и неразветвленным потоком межосевое расстояние (мм) может быть представлено как функция крутящего момента на вторичном валу:
,
(4.1)
где - максимальный крутящий момент на вторичном валу, Нм, определяемый исходя из максимального крутящего момента двигателя и передаточного числа первой передачи.
Коэффициент находится в пределах 8,6...9,6 для грузовых. Большие значения коэффициента относятся к коробкам с ускоряющей передачей, а также коробкам автомобилей с дизельными двигателями.
Практически для выполненных конструкций ряд значений ограничен. Для коробок передач грузовых автомобилей рекомендуется следующий рациональный ряд межосевых расстояний (мм): 85, 105, 125, 140, 160.
Принимаем мм.
После выбора межосевого расстояния назначаются ширина зубчатых венцов, модуль и угол наклона зуба. Требуемая жесткость конструкции, удовлетворительная сбалансированность сроков службы зубчатых колес и подшипников и умеренная металлоемкость имеют место при практически установившихся пропорциях основных элементов коробки передач. Поэтому ширина зубчатых венцов, а также длина коробки по картеру и габаритные размеры валов и подшипников, выраженные в долях межосевого расстояния, сохраняют для выполненных конструкций с типовой компоновкой высокую степень постоянства.
Рабочая ширина зубчатых венцов
Нормальный модуль () зубчатых колес механических коробок передач находится в следующих пределах (мм): в микро- и малолитражных автомобилях - 2,25...2,75; легковых - 2,75...3; грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности - 3,5...4,25; грузовых автомобилях большой грузоподъемности - 4,25...5.
Принимаем мм.
Большинство зубчатых колес в коробках передач выполняются косозубыми с целью уменьшения шума при работе и повышения прочности. Прямозубые применяются обычно для передачи заднего хода, а в грузовых автомобилях - также и для первой передачи. Угол наклона косозубых колес находится в следующих пределах (град): в трехвальных коробках легковых автомобилей - 22...34; двухвальных - 20...25; в коробках передач грузовых автомобилей - 18...26.
Принимаем
Предварительно рассчитываем сумму чисел зубьев.
.
(4.3)
.
Уточняем угол наклона зубьев
(4.4)
Трехвальные коробки передач с двумя степенями свободы на каждой передаче, кроме прямой и заднего хода, передают мощность последовательно через две пары зубчатых колес - пару привода промежуточного вала с передаточным числом ип и выходную пару данной передачи с передаточным числом иi. В этом случае задача по подбору чисел зубьев включает также рациональное распределение передаточного числа коробки передач икп = ип иi. Значение ип при переходе от одной передачи к другой остается неизменным, изменяются лишь значения иi. Значение ип целесообразно определять исходя из заданного передаточного числа первой передачи и1. При этом должны быть учтены следующие ограничения: ведущая шестерня пары первой передачи 2Вщ1 должна иметь размер, позволяющий выполнить промежуточный вал достаточно жестким; минимальное число зубьев этой шестерни по условию качества зацепления не должно быть менее 12; шестерня первичного вала zвщ п должна иметь размер, позволяющий выполнить гнездо под передний подшипник вторичного вала требуемой грузоподъемности; внешний диаметр этой шестерни для обеспечения технологичности сборки не должен превышать размер отверстия под подшипник первичного вала, ограничиваемый условием жесткости картера. В то же время рациональным является распределение, при котором большая степень редукции момента осуществляется парой первой передачи, т.е. передаточное число иi1 превышает ип. Для трехвальных коробок передач с типовой компоновкой распределение передаточного числа первой передачи оказывается рациональным как в отношении момента на промежуточном валу, так и в отношении учета перечисленных выше ограничений, если его выполнить на основе выбора числа зубьев ведущей шестерни первой передачи zвщ 1 в следующих пределах: для коробки передач грузовых автомобилей (и1 = 6...8) - zвщ 1 = 12...16. Меньшие значения zвщ 1 относятся к коробкам передач с большими значениями иг и модуля зубчатых колес первой передачи.
Дальнейшая последовательность расчета:
zвм 1 = - zвщ 1 ; zвм 1 = – 12 = 40.
иi1 = zвм 1 / zвщ 1 ; иi1 = 40 / 12 = 3,333
ип = и1 / иi1 ; ип = 6,289 / 3,333 = 1,886
иi2 = и2 / ип; иi2 = 3,391 / 1,886 = 1,798
Щ/ип; щ2 = и21и„; иа = щ1иа; ...
После того как для каждой пары сопряженных зубчатых колес рассчитаны передаточные числа {и - иа, и = = «хЬ и = Ыг2, « = «гз, -), искомые числа зубьев 2ВЩ и 2ВМ определяются на основе решения системы (3.15).
Числа зубьев округляются до целых значений, затем производится уточнение передаточных чисел. С целью приближения к заданному ик. п можно изменять ранее выбранное значение 22, компенсировав это изменение соответствующим смещением или корректировкой угла наклона р.
Литература
1. Гришкевнч А.И. Автомобиль: Теория. - Ми.: Высш. шк., 1986. - 208 с.
2. Токарев А.А. Топливная экономичность и тягово-скоростные качества автомобиля. -М.: Машиностроение. 1982. - 224 с.
3. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости: Расчет агрегатов и систем / Под ред. Н.Ф. Бочарова. Л.Ф.Жеглова. - М: Машиностроение, 1994. - 404 с.
4. ГОСТ 4754 - 97. Межгосударственный стандарт. Шины пневматические для легковых автомобилен, прицепов к ним. легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости. Технические условия. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. 1999.
5. ГОСТ 5513 - 97. Межгосударственный стандарт. Шины пневматические для грузовых автомобилей, прицепов к ним. автобусов и троллейбусов. Технические условия. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1999.
6. Литвинов АС, Фаробин Л.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. - М.: Машиностроение. 1989. - 240 с.
7. Мошностной баланс автомобиля В.А. Петрушов. ВВ. Московкин. А.Н. Евграфов. -М.: Машиностроение. 1984. - 160 с.
8. Евграфов А.Н.. Высоцкий М.С., Титович А.И. Аэродинамика магистральных автопоездов. - Ми.: Наука и техника, 1988. - 232 с.
9. Евграфов А.Н.. Есеновскнй-Дашков Ю.К. Аэродинамические свойства автомобилей и автопоездов. Методы исследований. - М.: МГАУ. 1998. - 79 с.
10. Европейский Союз. Технические стандарты на автотранспортные средства. Директива Совета 93.53 ЕС от 25 июля 1996 года. Максимальные разрешенные габаритные размеры и нагрузки (веса) автотранспортных средств.
11. Грузовые автомобили: Проектирование и основы конструирования М.С. Высоцкий. Л.Х. Гилелес. С.Г. Херсонский. - М.: Машиностроение. 1995. - 256 с.
Приднестровский государственный университет им. Т.Г. Шевченко
Кафедра: « Технических систем и электрооборудования в АПК »
Курсовой проект
На тему: «Тяговый и динамический расчёт автомобилей»
Выполнил студент 402 группы Толоченко А.П.
«Механизация с/х»
Принял доцент Чернобрисов С.Ф.
Тирасполь 2015 г.
Исходные данные: Зил 157-КД (6х6)
Собственная масса 5540 кг (5800 кг)
В т.ч. на переднюю ось 2400 кг заднюю 3140 кг
Полная масса 8690 кг (9000кг)
На переднюю ось 2680 кг, заднюю 6010 кг
Максимальная скорость 60 км/ч
Максимальный приведенный коэффициент сопротивления дороги Ψ=0,04
Приведенный коэффициент дороги при максимальной скорости 0,025
Продольная база 3975 мм
Высота кабины 2480 мм
Число колес 6+1
Шины 12,00-18
Давление воздуха в шинах; передние 3,5 кгс/см- задние 3,5 кгс/см-Коэффициент обтекаемости К=0,06
Двигатель Зил-157 КД карбюраторный; 4-тактный; 6-цилиндровый; нижнеклапанный
Диаметр цилиндра и ход поршня 100*114,3 Рабочий объем 5,38л Степень сжатия 6,5
Порядок работы цилиндров 1-5-3-6-2-4
Максимальная мощность при 2800 об/мин л.с.-110 (кВт-80,9) Максимальный крутящий момент при 1800-2000 об/мин кГс-41 м-402 Передаточные числа коробки передач 7,44;4,10;2,29; 1,47; 1,00
Главная передача 6,67
2.1 Определение массы автомобиля.
Полная масса автомобиля состоит из собственной массы и массы номинальной подлинной нагрузки.
т = т с +т н
Где:
т с - собственная масса слагается из конструктивной массы, смазки, топлива, охлаждающей жидкости, запасного колеса и дополнительного оборудования.
Грузоподъемность складывается из номинальной полезной нагрузки массы, водителя и пассажиров в кабине.
При расчетах собственная масса автомобиля находиться в зависимости от полезной нагрузки.
т с =
Где:
- коэффициент грузоподъемности. 6x6 0.8
5000
Для дальнейших расчётов принимаем m =9540
r 0 = + 304.8 = 533.4
Определяем динамический радиус колеса.
Под действием, приходящимся на колеса нагрузки шина подвергается деформации, поэтому динамический радиус будет отличаться от номинального.
r k = * 1СГ 3 мм
r k = 0.254 дюймы
Где:
k - коэффициент радиальной деформации шины 0,1... 0,16 (0,12)
r k = * 10~ 3 = 0.497м = 497 мм
2.2 Определение мощности двигателя и построения скоростной характеристики.
Мощность двигателя соответствует максимальной скорости автомобиля на прямой передачи и определяется из выражения:
G = m * g =9540*9.8=93587,4 Н
Ψ - привлеченный коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости автомобиля- коэффициент сопротивления качению.
Шоссе-0,02... 0,025
Сельская местность -0,03 5... 0,045 (0,04)
P w max сила сопротивления воздуха при максимальной скорости
= * = 0,98 3 * 0,97 = 0,912
Определение центра тяжести
а * G = L * У п
Ширина задних колес (В) -1820, а высота (Н) -2480.
F = B * H = 1755 * 2915 = 5,1 м
v =60 км/ч =16,6 м/с
0.06 * 5.1 * 16.6 2 = 84. 32 Н
2.3 Определяем частоту вращения двигателя.
Где:
𝜼 -коэффициент оборотности двигателя 125... 160 (160)
2.4 Определение максимальной мощности двигателя.
Где:
α - отношение частоты вращения при максимальной скорости к частоте вращения соответствующей максимальной мощности.
2.5 Определяем частоту вращения вала двигателя соответствующей максимальной скорости.
2.6 Определение точки кривой мощности.
n x - 500; 1000; 1500...
2.7 Определяем кривую крутящего момента.
2.8 Определение передаточного числа главной передачи.
У автомобилей высокой проходимости и предлагаемых для работы в с/х для улучшения динамических качеств передаточное число назначают на 10-20 % больше чем у базовых моделей
2.9 Определяем передаточное число 1 передачи КПП
Чтобы буксование не происходило, необходимо, чтобы максимальная касательная сила, подводимая к ведущим колесам, была бы равна или меньше максимальной касательной силы тяжести по сцеплению.
Где:
Коэффициент сцепления (сухой грунт) шин с дорогой 0,4.. .0,6 (0,5) -коэффициент нагрузки ведущих колес автомобиля. Это та часть массы авто, которая приходится на ведущие колеса ()
Определение числа передач и передаточных чисел.
Для определения передаточного числа КПП находим знаменатель
геометрической прогрессии.
3. Построение динамической характеристики автомобиля. 3.1 Определение динамического фактора.
Касательная сила тяги Р к на ведущих колесах при движении автомобиля расходует на преодоление внешних сил сопротивления.
P k = Pf ± Pa ± Pj + P < o
Где:
Сила сопротивления качения;
Р а -сила сопротивления движения на подъем « + », а на спуск « - »;
Сила соответствует ускорению движения или замедлению;
Сила сопротивления воздуха.
В теории автомобиля принято - сумма сил сопротивления качению и сопротивления подъему заменить одной общей силой - суммарным сопротивлением дороги.
Запишем формулу в развернутом виде:
Где:
Коэффициент учета вращения масс;
j - ускорение автомобиля, м/с 2 ;
К- коэффициент обтекаемости; F -площадь лобового сопротивления, м 2 ;
V 2 - максимальная скорость, м/с.
Перенесем силу сопротивления воздуха из левой части в правую.
Разница представляет собой избыточную тяговую силу, которая может быть использована
для преодоления сопротивления дороги и увеличения скорости движения.
Для оценки тяговых качеств автомобиля предложен динамический фактор (Чудаковым).
Динамический фактор выражается избыточной тяги силы и полному весу автомобиля. Будучи безразмерным параметром, динамический фактор позволяет производителю сравнивать оценку динамических качеств по проходимости в различных дорожных условиях, с различными мысовыми и конструкционными показателями. Максимальный динамический фактор на первой передачи для современных автомобилей лежит в пределах 0,25...0,35.
|
Передачи |
Расчётная формула |
Частота вращения, об/мин |
|||||
|
1000 |
1500 |
2000 |
2500 |
2800 |
|||
|
Крутящий момент двигателя, Н/м |
|||||||
|
0.43 |
0.87 |
1.73 |
2.17 |
2.43 |
|||
|
34230.17 |
36696.03 |
37269.24 |
35934.14 |
32696.9 |
29844.24 |
||
|
0.0566 |
0.2316 |
0.5171 |
0.9158 |
1.4409 |
1.8069 |
||
|
0.3658 |
0.3921 |
0.3982 |
0.384 |
0.3494 |
0.3189 |
||
|
0.71 |
1.42 |
2.13 |
2.84 |
3.55 |
3.98 |
||
|
20876.98 |
22382.61 |
22732.28 |
21917.89 |
19943.35 |
18203.38 |
||
|
0.1542 |
0.617 |
1.388 |
2.4681 |
3.8564 |
4.8472 |
||
|
0.223 |
0.239 |
0.242 |
0.234 |
0.213 |
0.194 |
||
|
1.16 |
2.33 |
4.66 |
5.83 |
6.53 |
|||
|
12863.27 |
13790.96 |
14006.38 |
13504.63 |
12288.02 |
11215.94 |
||
|
0.4118 |
1.6612 |
3.7485 |
6.645 |
10.4006 |
13.0481 |
||
|
0.137 |
0.147 |
0.149 |
0.144 |
0.131 |
0.119 |
||
|
1.91 |
3.82 |
5.73 |
7.65 |
9.56 |
10.71 |
||
|
7766.21 |
8326.3 |
8456.36 |
8153.43 |
7418.9 |
6771.63 |
||
|
1.1163 |
4.4653 |
10.0469 |
17.9079 |
27.9664 |
35.0995 |
||
|
0.083 |
0.089 |
0.09 |
0.087 |
0.079 |
0.072 |
||
|
3.13 |
6.27 |
12.54 |
15.68 |
17.56 |
|||
|
4736.79 |
5078.4 |
5157.734 |
4972.96 |
4524.96 |
4130.17 |
||
|
2.998 |
12.03 |
27.038 |
48.119 |
75.2339 |
94.3562 |
||
|
0.05 |
0.054 |
0.055 |
0.053 |
0.047 |
0.043 |
||
|
Передачи |
Скорость |
J , м/с |
1/ j , м/ |
||
|
0.326 0.3521 0.3582 0.344 0.31 0.2789 |
3.592 |
0,89 0,96 0,977 0,938 0,845 0,76 |
1,123 1,04 1,02 1,06 1,18 1,31 |
||
|
0.183 0.199 0.202 0.194 0.173 0.154 |
1.9645 |
0,913 0,992 1,007 0,967 0,863 0,768 |
1,095 1,008 0,993 1,034 1,158 1,302 |
||
|
0.097 0.107 0.109 0.104 0.091 0.079 |
1.3589 |
0,699 0,771 0,786 0,75 0,656 0,569 |
1,43 1,29 1,272 1,52 1,75 |
||
|
0.043 0.049 0.05 0.047 0.039 0.032 |
1.1335 |
0,371 0,423 0,432 0,406 0,337 0,276 |
2,69 2,36 2,31 2,46 2,96 3,62 |
||
|
0.01 0.014 0.015 0.013 0.007 0.003 |
1.0497 |
0,093 0,1307 0,14 0,12 0,065 0,028 |
10,75 7,65 7,14 15,38 35,71 |
Построение графика ускорения. Разгон автомобиля.
Ускорение которое может развивать автомобиль в значительной мере характеризует динамические качества автомобиля.
Чем больше ускорение автомобиля, тем выше его разгонные качества. Его средняя скорость, а следовательно его производительность.
Ускорение автомобиля при разгоне зависит от разности , а так же от величины коэффициента учета вращающихся масс.
Для нахождения значения (Д - Ψ) на динамической характеристики по оси
ординат в масштабе динамического фактора отложить значения приведенные
коэффициентом сопротивления дороги.
И через эту точку провести прямую параллельную абсцисс.
Для выбранных скоростей для каждой передачи найти разность
3.2 Определение времени разгона.
Время разгона автомобиля определяется по графику ускорения. Ускорение есть 1ая производная по времени.
График кривых обратных ускорений необходимо разбить на ряд отдельных участков, в которых происходит разгон автомобиля с постоянным средним ускорением.
Площадь ∆ ограничена кривой 1/ j осью абсцисс и 2мя ординатами определяет в известном масштабе время, затраченное на разгон.
Масштаб:
|
Скорость авто |
№ площадки |
Величина площадок |
Масштаб времени |
Время разгона, с |
|
0,026 |
1,95 |
|||
|
6,63 |
||||
|
10,322 |
||||
|
15,392 |
||||
|
29,822 |
||||
|
47,372 |
||||
|
1050 |
74,672 |
|||
|
1500 |
113,672 |
3.3 Определение пути разгона.
График пути разгона, так же как и график времени разгона служит для характеристики приемистости автомобиля. Если известно время разгона автомобиля, то по этому графику можно найти путь разгона. График пути разгона строится из графика времени согласно следующему:
Этот интеграл не может быть решен аналитически ввиду отсутствия зависимости между скоростью и временем.
Его можно решить графически с учетом, что площадь соответственно от t , до t n разбить на ряд отдельных участков ограниченную кривой и 2мя ординатами, дает путь разгона за бесконечно малое приращение времени.
|
№ площадки |
Величина площадки, мм |
Масштаб пути |
Путь разгона, м |
|
0,065 |
45,5 |
||
|
1400 |
136,5 |
||
|
1700 |
|||
|
1900 |
370,5 |
||
|
2100 |
|||
|
2200 |
|||
|
2300 |
799,5 |
||
|
2400 |
955,5 |
||
|
2500 |
1118 |
||
|
2600 |
1287 |
||
|
2700 |
1462,5 |
||
|
1350 |
1550,25 |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
КР. 201 5 . 402.268.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
КР. 201 5 . 402.268.ПЗ
Толоченко А.П.
Полный вес автомобиля может быть определен по следующей зависимости:
Gа =G0 + Gгp+(qI+q2)*nП
Ga=10000+0+(4125)=14125кН
где G0 - собственный вес автомобиля (100 кН);
пП - общее количество мест в кузове (кабине), включая место водителя;
Gгр - номинальная грузоподъемность автомобиля (0 кН);
q1 - средний вес одного человека (700 Н); .
q2 - вес багажа, приходящийся на одного человека (125 Н).
Распределение веса по осям определяется координатами центра тяжести, зависит от типа автомобиля, его компоновки и может быть установлено по данным анализа конструкций автомобилей. сведенным в таблицу 1.
Определяем нагрузку на наиболее нагруженную ось автомобиля, так как автомобиль является полно приводным автомобилем, следовательно, загруженность оси 0.55%:
По справочнику выбираем шины исходя из назначения, допустимой нагрузки и наибольшей скорости. Исходя из заданной максимальной скорости и расчитанной нагрузки выбрали шины: (165-65R13), rст=0,28м
Определение мощности двигателя и построение внешней скоростной характеристики
Мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля может быть определена по формуле:
Ne=(Ga*шV+k*F*V2a max)*Va max/(зT*1000), кВт
Для дальнейших расчетов необходимо определить аэродинамические параметры проектируемого автомобиля. Обычно при разработке новой модели для ориентировочных расчетов сил сопротивления воздуха используем данные по существующим моделям-прототипам, а затем уточняем значения коэффициентов сопротивления воздуха путем продувки масштабных моделей или даже кузовов автомобиля в аэродинамической трубе. Для выбора предварительных данных можно воспользоваться таблицей 3, где даются зависимости коэффициента обтекаемости k и лобовой площади F автомобиля от типа и назначения автомобиля. Принимаем
F=2 (м2), k=0.3 (Н*с2/м4).
Для определения мощности необходимо знать з - коэффициент полезного действия трансмиссии, который зависит от типа и конструкции автомобиля. Усредненные значения з для механических трансмиссий приведены в таблице 4.
Определяем мощность:
Ne=(14125*0,015+0,3*2*402)*40/(0,9*1000)=51.56 кВт
В некоторых случаях мощность двигателя несколько увеличивают по сравнении с расчетной, причем значительное увеличение мощности до 8% относится к легковым автомобилям:
Neн=(1.0-1.08)*Ne
Neн=1,08*51.56=55.68(кВт)
В соответствии с современными тенденциями в двигателестроении принимаем угловую скорость коленчатого вала при номинальной мощности щен:
щен=3.14*5700*2/60=596.6(c-1)
Принимаем минимальную устойчивую угловую скорость коленчатого вала
ще min=(0.15-0.20)* щен
ще min=350(c-1)
Располагая этими данными, можно получить текущие значения эффективной мощности двигателя, используя для этого формулу:
= (+ -) , (кВт);
Текущее значение мощности, (кВт);
Номинальная мощность двигателя, (кВт);
Текущее значение угловой скорости коленчатого вала, (рад/с);
Угловая скорость при максимальной мощности двигателя, (рад/с);
и - коэффициенты Лейдермана, зависящие от типа двигателя и способа смесеобразования. Принимаем =1; =1
Определим текущие значения мощности, соответствующие текущим значению угловой скорости коленчатого вала по формуле (3):
55.68 (+-) = 6.07 (кВт);
55.68 (+-) = 9.35 (кВт).
Аналогично определяем остальные значения мощности для каждого значения угловой скорости вращения коленчатого вала.
Полученные результаты расчетов мощности двигателя для каждого соответствующего значения угловой скорости вращения коленчатого вала сводим в таблицу 1.
Зная соотношение всегда можно вычислить момент на коленчатом валу
Аналогичным образом определяем остальные значения крутящего момента для каждого значения угловой скорости вращения коленчатого вала.
Рассчитанные значения крутящего момента для каждого соответствующего значения угловой скорости вращения коленчатого вала сводим в таблицу 2.
По результатам расчета строим внешнюю скоростную характеристику двигателя рис. 1.