1.2 Построение тяговой характеристики автомобиля.

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Содержание

Введение

1. Тягово-скоростной расчет автомобиля

1.1 Определение эффективной мощности, эффективного крутящего момента и построение внешней скоростной характеристики двигателя

1.2 Построение тяговой характеристики автомобиля.

1.3 Построение динамической характеристики и графика ускорений автомобиля.

1.4 Построение графиков времени и пути разгона АТС.

1.5 Построение графика мощностного баланса.

1.6. Топливно-экономический расчет автомобиля.

2. Расчет коробки передач

Заключение

Литература

Введение

В курсовом проекте рассмотрены вопросы тяговой динамики и топливно-экономических параметров движения заданного автомобиля, с целью закрепления знаний полученных при изучении дисциплины «Теория и основы расчёта автомобиля», а также формирования навыков применения теоретических знаний к практическим расчетам сцепления, для получения знаний об эксплуатационных возможностях реальных конструкций автомобилей, уяснения сущности происходящих процессов при их движении; приобретения знаний конкретных величин тягово-динамических и экономических характеристик автомобилей, умения анализировать влияние на них различных конструктивных параметров.

1. Тягово-скоростной расчет автомобиля

1.1. Определение эффективной мощности, эффективного крутящего момента и построение внешней скоростной характеристики двигателя

Требуемую эффективную мощность двигателя проектируемого АТС определяют по указанным в задании значениям максимальной скорости (V_max).

Мощность двигателя при максимальной скорости определяется по зависимости:

кВт,

где k = 0,4 – коэффициент сопротивления воздуха [1, табл. 1.2]; F =1,86 м²– лобовая площадь автомобиля; η_тр = 0,94 – коэффициент полезного действия трансмиссии (КПД) по табл. 1.1 [1]; ψ_v = 0,032–коэффициент сопротивления дороги.

G_a = G₀ + G_пасс. = 1040∙9,81 + 4∙750 = 13400 Н = 13,4 кН.

где G₀ = 10400 Н – вес автомобиля в снаряженном состоянии,

G_пасс. = 4∙750 = 3000 Н – вес пассажиров.

V_max = 140 км/ч = 38,9 м/с.

Площадь лобового сопротивления определяется по техниче­ским характеристикам или приближенно по следующей формуле:

F_a = a ∙ B_a ∙ F_a ,

где а - коэффициент заполнения площади, зависит от дорожного про­света и параметров подвески, для легковых – а = 0,78…0,9; В_а = 1,55 м, Н_а = 1,5 м – наибольшая ширина и высота АТС.

F_a = a ∙ B_a ∙ F_a = 0,8∙1,55∙1,5 = 1,85 м²

Коэффициент сопротивления дороги нужно вычислить по сле­дующей формуле:

,

где α - угол подъема (+) или спуска (-) участка дороги; f_v - коэф­фициент сопротивления качению эластичных шин, зависит от ско­рости автомобиля.

Поскольку максимальную скорость определяют на горизон­тальной дороге, то в данном случае α = 0. В формуле f ₀ = 0,016- коэффициент сопротивления качению при малых скоростях.

ψ _v = =0,016∙(1 + 38,9²/1500) = 0,032.

Динамические, скоростные и экономические показатели автомобилей непрерывно связаны техническими характеристиками двигателей, установленных на них. Наиболее полно возможности дви­гателя отображает его внешняя скоростная характеристика, пред­ставляющая собой зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала двигателя при полной подаче топлива. Таким образом, внешняя скоростная характеристика автомобильного двигателя может быть представлена тремя кривыми:

N_e , M_e , g_e = f ( ω_e ).

Угловая скорость коленчатого вала ω_N , с^-1 на номинальном режиме при N_emax

с^-1,

где n_N – частота вращения коленчатого вала двигателя (об/мин), указанная в задании.

Мощность N_ev соответствует частоте вращения коленчатого вала ω _ev, при которой скорость движения автомобиля будет V _тах .

Частота вращения ω _ev, связана с частотой вращения ω _N, соответствующей максимальной мощности, следующим образом:

ω _ev =(0,9… 1,1)∙ ω _N = 1,1∙565,2 = 621,7 с^-1 .

Минимальная частота вращения для всех типов двигателей мо­жет быть принята равной

ω _min = 0,2 ω _N = 0,2∙565,2 = 113,1 с^-1.

Внешняя скоростная характеристика, т.е. зависимость N_e = f ( ω_e ), строится с использованием эмпирической формулы в интервале частот от ω _min до ω _ev. Выбираем 10 значений точек, тогда интервал:

с^-1 ,

где n = 10 – количество точек.

кВт.

Здесь N_emax – максимальная эффективная мощность двигателя, кВт.

кВт,

где a , b , с – эмпирические коэффициенты, выбираемые из табл. 1.4[1].

a = 1; b = 1; c = 1.

Для удобства расчеты сводим в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Кривая зависимости крутящего момента M_e на валу двигателя от его частоты вращения строится с использованием уравнения

M_{e i} = 1000∙ N_{e i} / ω _ei =1000·15,3/113=134,9 Н·м.

Зависимость удельного расхода топлива двигателем с доста­точной для расчетов точностью определяется выражением

g_ei = g_eN ∙ k_ωi =310·1,087=337,1,

где g_eN – удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности, заданный в исходных данных, г/(кВт-ч); k_ωi - коэффици­ент, учитывающий влияние частоты вращения коленчатого вала на удельный расход топлива, среднее значение которого определяется по формуле

,

где для всех типов двигателей а₀ = 1,25, а₁= - 0,99, а₂= 0,93, а₃= - 0,24 [1,стр.12].

По результатам строим график – внешнюю скоростную характеристику автомобильного двигателя (рис. 1.1).

Рис. 1.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя

1.2. Построение тяговой характеристики автомобиля

Тяговая характеристика автомобиля представляет собой зави­симость силы тяги на ведущих колесах автомобиля от скорости его движения на всех передачах, т.е.

P _т = f ( V_a , i _к ),

где Р_т – сила тяги на ведущих колесах; V _а – скорость движения ав­томобиля; i _к - передаточное число к-й передачи коробки передач.

Очевидно, что для автомобилей со ступенчатой трансмиссией график тяговой характеристики будет представлять семейство кривых, число которых равно числу ступеней коробки передач.

Сила тяги P _{т i}, кН, на ведущих колесах определяется из уравне­ния

Н.

Здесь r _к - радиус качения колеса, м.

r _k = 0,0254 ·D /2 + 0,001·χ∙ В∙λ= 0,0254·13/2 +0,001·0,8∙165∙0,8 = 0,277 м.

где χ = 0,8 – соотношение между высотой и шириной профиля шины; λ = 0,85 – коэффициент деформации шины под воздействием нагрузки и крутящего момента, принимаем табл. 2.6 [2]; D = 13 – диаметр шины, дюйм; B = 165 – ширина шины, мм. На автомобиль устанавливают колеса 175/70R13.

Значения M_{e i} берутся из внешней скоростной характеристики двигателя.

Передаточное число главной передачи определяется по формуле

,

где i _{к min} , i_pmin – соответственно минимальное передаточное число коробки передач и дополнительной коробки.

Передаточное число первой передачи находится из условия преодоления АТС максимального дорожного сопротивления, характеризуемого коэффициентом ψ_max, указанным в задании:

.

Найденное число i ₁ проверяют по условию сцепления ведущих колес с дорогой:

,

где φ – коэффициент сцепления (φ=0,56), выбирается по за­данию; m ₂ =0,7 – коэффициент, учитывающий перераспределение масс, приходящихся на оси при трогании (для передних ведущих колес).

Принимаем i ₁ = 3,49.

Передаточные числа промежуточных ступеней определяются из условия

,

где n – число ступеней передач коробки, не считая передачу заднего хода: к - порядковый номер рассчитываемой передачи; i _высш – значение передаточного числа высшей передачи.

i ₂ = 2,3; i ₃ = 1,52; i ₄ = i _высш = 1.

1.3. Построение динамической характеристики и графика ускорений автомобиля

Значения динамического фактора определяются для выбранных скоростей АТС на всех передачах по зависимости

,

где P _{т i} сила тяги на k -й передаче при i-ом значении вращающего момента двигателя М_{е i}. Сила сопротивления воздуху

=0,45·1,86·(2,02)² = 3 Н,

где V_i – скорость движения АТС при частоте вращения коленчатого вала двигателя на к-й передаче, определяется по формуле

м/с.

Числовые значения возможных ускорений АТС на i-й передаче определяют по зависимости

м/с²,

где – коэффициент сопротивления качению колёс АТС при i -том значении скорости; f_o = 0,016– коэффициент сопротивления качению, принимается согласно заданию; g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения; δ_вр – коэффициент учета вращающихся масс, определяемый по эмпирической зависимости для различных передач

δ_вр = 1,04 + 0,04∙ i _к ² = 1,04+0,04·3,49² = 1,53.

Результаты вычислений заносим в табл. 1.2.

По данным табл. 1.2 строим тяговую, динамическую характе­ристики и график ускорений автомобиля.

Таблица 1.2

Рис. 1.2 Тяговая характеристика АТС

Рис. 1.3 Динамическая характеристика АТС

Рис. 1.4 График ускорений АТС

1.4 Построение графиков времени и пути разгона АТС

Построение графиков времени t = f (V _i ) и пути разгона S = f (V _i )АТС строят на основании графиков ускорений АТС графоаналитическим методом.

Весь диапазон скоростей АТС разбивают на n интервалов ( n =10…15). Границы интервалов соответствуют определённым значениям скорости V _i и ускорения j _i .

Время и путь разгона для легковых автомобилей определяем не до максимальной скорости, а до 100 км/ч.

Время разгона автомобиля для каждого интервала скоростей составит:

с;

…

Путь разгона автомобиля для каждого интервала скоростей составит:

;

…

Вычисления времени и пути разгона автомобиля производим с помощью вспомогательной табл. 1.3.

Таблица 1.3

Рис. 1.5 График времени и пути разгона АТС

Суммарное время и суммарный путь разгона АТС до скорости V _i определяют суммированием времени и пути разгона на всех предыдущих интервалах скорости:

Т = =1,6+0,8+0,8+1+1,1+1,3+1,6+1,9+2,1+2,8=15,0 с;

S = =2,3+3,3+5,7+9,3+14,1+20,1+28,7+38,6+50,5+74=246,6 м.

По данным табл. 1.3 строим совмещенный график зависимости времени и пути разгона АТС от его скорости.

1.5 Построение графика мощностного баланса

Мощность, затрачиваемая АТС на преодоление сопротивления при установившемся движении по горизонтальному участку доро­ги, складывается из мощности дорожного сопротивления и мощно­сти аэродинамического сопротивления:

кВт

Мощность, которой располагает АТС на ведущих колесах, оп­ределяется по формуле

N_ki = N_ei ∙η _тр = 15,3·0,94 = 14,34 кВт

Используя внешнюю скоростную характеристику и зависимость, связывающую угловую и линейные скорости на различных передачах, строим график мощностного баланса по результатам расчетов табл. 1.4 для раз­личных значений скоростей автомобиля на различных передачах.

Таблица 1.4

Рис. 1.6 ­ – График мощностного баланса АТС

1.6. Топливно-экономический расчет автомобиля.

Расход топлива определяется по формуле:

л/100 км.

где ρ_т =0,76 кг/л – плотность бензина; g_ei = 337,1 г/кВт-ч – удельный расход топлива , при работе по внешней скоростной характеристике для i-го значе­нии (ω _ei), определяют по табл. 1.1 или по графику внешней скоростной характеристики;

P_ψi = ψ ∙ G_a = 0,016·13400 = 214 Н – сила дорожного сопротивления АТС;

= 0,45·1,86·(25,5/3,6)² = 37 Н – сила аэродинамического сопротивления движению АТС;

К_и – коэффициент, учитывающий изменение g_e в зависимости от степени использования мощности двигателя И.

Коэффициент К_и определяем по формуле

К_и = b ₀ + b ₁ ∙И + b ₂ ∙И² + b ₃ ∙И³ = 3,27-8,22·0,12+9,13·0,12²-3,18·0,12³ = 2,38,

где для бензиновых двигателей b ₀ = 3,27; b ₁ = -8,22; b ₂ = 9,13; b ₃ = -3,18 [1, стр.19] .

Степень использования мощности двигателя И при движении АТС на к-й передаче определяют как отношение мощности , фактически снимаемой с коленчатого вала двигателя при частоте ω _ei к мощности N_ei по внешней скоростной характеристике при V_i , т.е.

.

Расчет топливно-экономической характеристики удобно вести с помощью табл. 2.1 для ряда значений ψ (от ψ_min=0,016 до ψ_max = D_max = 0,152 на высшей передаче) с равными интервалами Δ ψ.

.

ψ₁= ψ_min=0,016.

ψ₂ = ψ_min + Δψ = 0,016 + 0,027=0,043.

ψ₃ = ψ_min +2· Δψ=0,016 + 2·0,027=0,070.

ψ₄ = ψ_min + 3·Δψ=0,016 + 3·0,027 = 0,097.

ψ₅ = ψ_min + 4·Δψ=0,016 + 4·0,032 = 0,124.

Расчет значений Q_si в табл. 1.5 ведется для значений параметра И, не превышающего единицы.

На основании табл. 1.5 строят график топливно-экономической характеристики АТС, т.е. зависимость Q_si = f (V _i ) на высшей переда­че.

Таблица 1.5

Рис. 1.7 График топливно-экономической характеристики АТС

Заключение

В курсовом проекте выполнили тягово-скоростной расчет автомобиля АЗЛК-412. Определили максимальную мощность двигателя при V_max = 140 км/ч, произвели расчет и построение внешней скоростной характеристики автомобильного двигателя, тяговой и динамической характеристики автомобиля. Рассчитали и построили графики пути и времени разгона автомобиля. Используя внешнюю скоростную характеристику и зависимость, связывающую угловую и линейные скорости на различных передачах построили график мощностного баланса.

Построили график топливно-экономической характеристики АТС на высшей передаче.

Произвели расчет коробки передач..

Литература

1. Расчет тягово-скоростных свойств, топливной экономичности и основных узлов автотранспортных средств : учеб.-метод. пособие к курсовому проекту по дисциплине «Автомобили» / Составители: Б.Г.Гасанов, В.А.Брагинец, Е.К.Яркин, В.Г.Тамадаев; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. – Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2009. –56 с.

2. П.П. Лукин, и др. Конструирование и расчет автомобиля: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «А и АХ». М.: Машиностроение, 1984, 376 с.

3. В.В. Осепчугов, А.К. Фрумкин . Автомобиль: Анализ конструкций и элементы расчета : Учебник для студентов вузов по специальности «АиАХ». – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с.

4. Е.К. Яркин, А.Б. Черненко, А.А. Азаренков. Рабочие процессы агрегатов и систем автомобиля: учеб.-метод. пособие к расчетно-практическим работам / Юж.-Рос. Гос. техн. Ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2010.-98с.