Расчет автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ



1. Выбор и расчет параметров автомобиля

Масса снаряженного автомобиля М_с равна 1010 кг.

Полная масса автомобиля:

, кг

n - число пассажиров, включая водителя;

М_б - масса груза в багажнике (10…55 кг) принимаем 55кг;

, кг

Вес снаряженного автомобиля:

, Н

g=9,8 м/с²

Н

Вес полного автомобиля:

, Н

Н

По маркировки шин, установленных на автомобиле, 175/70R13, рассчитываем кинематический радиус качения колес в ведомом режиме:

, Н



- посадочный диаметр, м;

В - ширина профиля;

С - серия шины;

, м - высота профиля;

В = 175 мм;

С = 70 мм;

мм

мм = 0,269 м

2. Расчет внешней, скоростной характеристики двигателя

Внешняя, скоростная характеристика отражает работу двигателя в режиме полной подачи топлива.

Для расчета мощности двигателя применяем формула Лейдермана:

N_e= K_в N_max (A k_w + B k_w² - C k_w³),

где:N_max - максимальная мощность двигателя в кВт (указана в задании);

A, B, C - коэффициенты;

k_w - относительная угловая скорость вращения коленчатого вала (б/р);

K_в - коэффициент потерь мощности на привод вспомогательных агрегатов (0,88…0,92), принимаем 0,9.

A = B = C =1 - бензиновый двигатель;

Относительная угловая скорость k_w вращения коленчатого вала:



k_w = w/w_N,

гдеw - некоторое значение скорости вращения коленчатого вала в рад/с;

w_N - скорость вращения коленчатого вала при максимальной мощности двигателя.

Следует рассчитать w_N по формуле:

, рад/с

, об/мин

V_max - максимальная скорость автомобиля;

?_N - коэффициент оборотистости двигателя для легкового автомобиля = 30…35, принимаем 30;

, об/мин

, рад/с

Для карбюраторного двигателя wmax превышает wN:

w_max =1,1…1,2 w_N.

, рад/с

Минимальная угловая скорость вращения w_min коленчатого вала для всех двигателей задается по частоте его вращения на холостом ходе:

w_min = 50…100 рад/с

, рад/с

Крутящий момент двигателя равен:

M_e=1000 (N_e/w).



Для расчета характеристики и построения графиков следует разделить диапазон изменения скорости от w_min до w_N на три, примерно равные части и взять всего пять значений w: w₁ = w_min, w₂, w₃, w₄ = w_N, w₅ = w_max.

Таблица 1 Внешняя, скоростная характеристика двигателя автомобиля ВАЗ-2102 N_max=49 кВт; w_min =w₁= 75 рад/с, w₂=180 рад/с, w₃=285 рад/с, w_N =w₄= 390рад/с, w_max =w₅= 495 рад/с; K_в = 0,90

w, рад/с	75	180	285	390	495
kw	0,19	0,46	0,73	1	1,27
Ne, кВт	6,95	25,325	38,54	44,1	36,80
Me, Нм	92,67	140,7	135,22	113,1	74,34

3. Расчет сил сопротивления движению

Силы сопротивления движению для полной массы автомобиля:

, Н

i - значение коэффициента сопротивления подъему;

, Н

Сила сопротивления качению зависит от скорости автомобиля V, м/с:

, Н

k=0.000144, 1/(м/с²) - коэффициент влияния скорости; принимаем К=0, т.к. скорость не превышает (80 … 90 км/ч),

Сила сопротивления воздуха:



, Н

k - коэффициент обтекаемости, принимаем 0,3 Н*с²/м⁴;

F - лобовая площадь автомобиля;

В - высота автомобиля = 1,402 м; Н - ширина автомобиля = 4,006 м;

Результаты расчета сводим в таблицу 2. Чтобы облегчить построение графиков находим:

P = P_i + P_f

P_c = P + P_W.

Таблица 2

V, м/с	0	10	20	30	38
Pi,Н	0	141,12	141,12	141,12	141,12
Pf, Н	0	141,12	141,12	141,12	141,12
Pi+Pf, Н	0	282,24	282,24	282,24	282,24
PW, Н	0	50	200	450	723,4
Pc, Н	0	332,24	482,24	732,24	1005,64

4. Расчет тяговых сил

Находим тяговую силу

, Н



?_тр - КПД трансмиссии, для легковых автомобилей = 0,88…0,93, принимаем 0,9;

М_е - крутящий момент двигателя, Нм ;

i_тр - передаточное число трансмиссии;

r_ко = радиус качения, м.

Передаточное число трансмиссии:

i_тр = i_кп i_рк i_о i_крi_кп

- передаточное число коробки передач;

i_рк - передаточное число раздаточной коробки (не имеется на рассматриваемом автомобиле);

i_о - передаточное число главной передачи;

i_кр - передаточное число колесного редуктора(не имеется на рассматриваемом автомобиле);

i_о = 4,44 ;

i_кп1 = 3,75 ;i_кп2 = 2,30 ; i_кп3 = 1,49;

i_кп4 = 1,00 ;

i_тр1=4,44*3,75 =16,65

i_тр2=4,44*2,30=10,212

i_тр3=4,44*1,49=6,6156

i_тр4=4,44*1,00=4,44

, м/с



Расчет выполняем на каждой передаче отдельно, используя значения момента двигателя из таблицы 1. результаты расчетов сводим в таблице 3.

Из таблицы 1 берем значения угловой скорости коленчатого вала двигателя и вычисляем скорости автомобиля на разных передачах. Результаты сводим в таблице 4.

Таблица 3 Вид таблицы расчета тяговых сил на разных передачах

передача	iтр	92,67	140,7	135,22	113,1	74,34
РкI, Н	16,65	5341	8109	7793	6518	4285
РкII, Н	10,212	3276	4974	4780	3998	2628
РкIII, Н	6,6156	2122	3222	3097	2590	1702
РкIV, Н	4,44	1424	2163	2078	1738	1143

Таблица 4 Вид таблицы расчета скоростей, м/с движения автомобиля

передача	iтр	75	180	285	390	495
VI	16,65	1,17	2,8	4,45	6,1	7,7
VII	10,212	1,9	4,58	7,26	9,9	12,6
VIII	6,6156	2,95	7	11,2	15,33	19,5
VIV	4,44	4,4	10,5	16,7	22,8	29

5. Расчет ускорения автомобиля

Ускорение автомобиля полной массы:

, м/с²

- коэффициент учета вращающихся масс, вычисляют для каждой передачи;



, принимаем 0,06

Значение тяговых сил берем из таблицы 3. Силы Pf и Pw расчитываем снова для скоростей автомобиля, имеющихся в таблицы 4. Результаты расчета сводят в таблиц 5.

Таблица 5 Ускорение на I передаче

V, м/с	1,17	2,8	4,45	6,1	7,7
Pf,Н	141,12	141,12	141,12	141,12	141,12
PW,Н	0,68	3,93	9,92	18,64	29,7
j, м/с2	1,88	2,9	2,79	2,3	1,48

Ускорение на II передаче

V, м/с	1,9	4,58	7,26	9,9	12,6
Pf,Н	141,12	141,12	141,12	141,12	141,12
PW,Н	1,8	10,5	26,4	49,1	79,5
j, м/с2	1,5	2,4	2,3	1,89	1,17

Ускорение на III передаче

V, м/с	2,95	7	11,2	15,33	19,5
Pf,Н	141,12	141,12	141,12	141,12	141,12
PW,Н	4,36	24,55	62,85	117,74	190,5
j, м/с2	1,1	1,75	1,65	1,3	0,74

Ускорение на IV передаче

V, м/с	4,4	10,5	16,7	22,8	29
Pf,Н	141,12	141,12	141,12	151,7	158,2
PW,Н	9,7	55,24	139,7	260,4	421,3
j, м/с2	0,7	1,16	1,1	0,76	0,28



6. Построение динамического паспорта

автомобиль колесо трансмиссия двигатель

Динамический фактор автомобиля вычисляем по отношению свободной тяговой силы к весу автомобиля:

Для расчета фактора D берем значения силы Р_к из таблицы 3 и значения Р_w из таблицы 5. Результаты расчета сводим в таблице 6.

Динамический фактор автомобиля ограничен сцеплением шин с дорогой:

D_? - динамический фактор по сцеплению;

G_B - нагрузка на ведущую ось автомобиля =

Таблица 6

Вид таблицы расчета динамического фактора

На I передаче

V, м/с	1,17	2,8	4,45	6,1	7,7
PK, Н	5341	8109	7793	6518	4285
PW, Н	0,68	3,93	9,92	18,64	29,7
D	0,38	0,57	0,55	0,46	0,3



На II передаче

V, м/с	1,9	4,58	7,26	9,9	12,6
PK, Н	3276	4974	4780	3998	2628
PW, Н	1,8	10,5	26,4	49,1	75,9
D	0,23	0,35	0,34	0,28	0,18

На III передаче

V, м/с	2,95	7	11,2	15,33	19,5
PK, Н	2122	3222	3097	2590	1702
PW, Н	4,36	24,55	62,85	117,74	190,5
D	0,15	0,23	0,22	0,18	0,11

На IV передаче

V, м/с	4,4	10,5	16,7	22,8	29
PK, Н	1424	2163	2078	1738	1143
PW, Н	9,7	55,24	139,7	260,4	421,3
D	0,1	0,15	0,14	0,1	0,05

Следует расчитать значения D_? для коэффициентов сцепления: 0,2, 04, 0,6. При расчете фактора используем P_W из таблицы 2. Результаты записываем в таблицу 7.

Таблица 7 Вид таблицы расчета динамического фактора по сцеплению шин с дорогой

V, м/с	0	10	20	30	38
PW, Н	0	50	200	450	723,4
D?, ?=0,2	0,068	0,065	0,054	0,036	0,017
D?, ?=0,4	0,14	0,13	0,12	0,1	0,085
D?, ?=0,6	0,2	0,2	0,19	0,17	0,15



7. Расчет топливной экономичности

Расчет расхода топлива выполняется для движения автомобиля полной массы на четвертой и пятой передачах с постоянной скоростью.

Для расчета выбирается из таблицы 4 скорость V движения автомобиля. Результаты расчета сводим в таблице 8. Из таблицы 2 берем постоянную силу Pi сопротивления подъему. Для выбранных скоростей из таблицы 5 берут силы сопротивления качению Pf и воздуху Pw. Вычисляют мощность Nп, требуемую для движения автомобиля с постоянной скоростью:

?_тр - коэффициент полезного действия трансмиссии = 0,9;

Вычисляем коэффициент загрузки двигателя по мощности:

Из таблицы берем значение k_w, выражающее коэффициент загрузки двигателя по скорости вращения коленчатого вала.

Находим по графикам K_w = f(k_w) и K_N = f(k_N) (методические указания к курсовому проекту) находим значения и вносим их в таблицу 8.

Вычисляем дорожный расход топлива:



q_N - удельный расход топлива;

- плотность топлива.

Принимаем для карбюраторных двигателей = 0,74, q_N - удельный расход топлива = 300…330 для карбюраторного авто =300.

Находим значения и вносим их в таблицу

Дорожный расход топлива:

На 3 передаче

V, м/с	2,95	7	11,2	15,33	19,5
Pi, Н	141,12	141,12	141,12	141,12	141,12
Pf, Н	141,12	141,12	141,12	141,12	141,12
Pw, Н	4,36	24,55	62,85	117,74	190,5
NП, кВт	0,94	2,39	4,3	6,8	10,24
kw	0,19	0,46	0,73	1	1,27
kN	0,02	0,05	0,1	0,15	0,2
Kw	1,1	0,98	0,96	1,02	1,2
KN	3	3	2,5	2,2	1,8
Qs, л/100км	11,8	11,3	10,4	11,2	12,8

Таблица 8 Вид таблицы расчета дрожного расхода топлива авто на IV передаче

V, м/с	4,4	10,5	16,7	22,8	29
Pi, Н	141,12	141,12	141,12	141,12	141,12
Pf, Н	141,12	141,12	141,12	151,7	158,2
Pw, Н	9,7	55,24	139,7	260,4	421,3
NП, кВт	1,43	3,94	7,83	14,02	23,22
kw	0,19	0,46	0,73	1	1,27
kN	0,03	0,1	0,2	0,3	0,5
Kw	1,1	0,98	0,96	1,02	1,2
KN	3	2,5	1,8	1,5	1,1
Qs, л/100км	12	10,4	9	10,6	12



8. Расчет процесса разгона автомобиля

Процесс разгона автомобиля состоит из следующих участков:

1 - разгон с места,

2 - разгон до максимальной скорости на первой передаче,

3 - переключение с первой передачи на вторую,

4 - разгон на второй передаче,

5 - переключение со второй передачи на третью,

6 - разгон на третьей передаче, и так далее.

На высшей передаче разгон рассчитывается до скорости на 5 … 10% меньшей максимальной. Число участков определяется числом передач.

В таблице 9 представлены результаты расчета процесса разгона автомобиля ВАЗ 2102.

Таблица 9 Расчет разгона автомобиля

Трогание с места

t, c	j, м/с2	V, м/с	S, м
0	3,14	0	0
1	3,14	3,14	1,57
1,6	3,13	5,02	4,01

Разгон на I передаче

t, c	j, м/с2	V, м/с	S, м
1,6	2,26	5,02	4,01
2,1	2,17	6,13	6,8
2,6	2,03	7,18	10,13
3,1	1,84	8,15	13,97
3,6	1,63	9,02	18,27
3,97	1,47	9,59	21,67



Переключение с I на II передачу

t, c	j, м/с2	V, м/с	S, м
3,97	-0,18	9,59	21,67
4,47	-0,18	95	26,44
4,97	-0,18	9,41	31,17

Разгон на II передаче

t, c	j, м/с2	V, м/с	S, м
4,97	1,66	9,41	31,17
5,97	1,6	11,04	41,4
6,97	1,52	12,6	53,23
7,97	1,41	14,07	66,57
8,97	1,29	15,42	81,33
9,97	1,16	16,64	97,36
10,97	1,02	17,73	114,56
11,29	0,98	18,05	120,24

Переключение со II на III передачу

t, c	j, м/с2	V, м/с	S, м
11,29	-0,27	18,05	120,24
11,79	-0,27	17,92	129,23
12,29	-0,27	17,78	138,6

Разгон на III передаче

t, c	j, м/с2	V, м/с	S, м
12,29	1,06	17,78	138,16
13,79	1	19,33	166
15,29	0,92	20,76	196,08
16,79	0,84	22,08	228,23
18,29	0,76	23,28	262,27
19,79	0,68	24,37	298,02
21,29	0,61	25,34	335,31
22,31	0,56	25,93	361,44



Переключение с III на IV передачу

t, c	j, м/с2	V, м/с	S, м
22,31	-0,4	25,93	361,44
22,81	-0,4	25,73	374,35
23,31	-0,4	25,53	387,17

Разгон на IV передаче

t, c	j, м/с2	V, м/с	S, м
23,31	0,58	25,53	387,17
30,31	0,45	29,11	578,97
37,31	0,33	31,8	792,41
44,31	0,23	33,73	1022,41
51,31	0,16	35,07	1263,52
58,31	0,11	35,99	1512,44
65,31	0,07	36,6	1766,64
72,31	0,05	37,01	2024,36
79,31	0,03	37,28	2284,42
83,66	0,02	37,39	2446,76

Переключение с IV на V передачу

t, c	j, м/с2	V, м/с	S, м
83,66	-0,69	37,39	2446,76
84,16	-0,68	37,05	2465,37
84,66	-0,67	36,72	2483,81

Отображаем разгон автомобиля следующими графиками:

- зависимостью скорости автомобиля от времени разгона;

- зависимостью ускорения автомобиля от времени;

- зависимостью пути автомобиля от времени.



9. Расчет тормозных свойств автомобиля

Для расчета тормозных свойств сначала вычисляем расстояние от центра масс до передней a и задней b осей автомобиля.

М_1С = 515

М_2С = 440

М_1П = 615

М_2П = 740

Расстояние от центра масс до передней и задней оси для полного автомобиля:

, м , м

м

м

Расстояние от центра масс до передней и задней оси для снаряженного автомобиля:

, м

, м

м

м



Расчитываем нормальные нагрузки R_z1 и R_z2 на оси автомобиля с полной массой приразличных интенсивностях торможения ?:

, кН

, кН

h_П = 0,56

Таблица 10 Вид таблицы расчета тормозных свойств автомобиля для полной массы

?	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
Rz1, кН	6,4	6,73	7,06	7,38	7,7	8,04	8,36	8,69	9,01
Rz2, кН	7,7	7,38	7,06	6,73	6,4	6,08	5,75	5,43	5,01
PТ1И, кН	0	0,67	1,41	2,21	3,08	4,02	5,02	6,08	7,21
РТ2 И, кН	0	0,74	1,41	2,02	2,56	3,04	3,45	3,8	4
РТ1, кН	0	0,8	1,60	2,40	3,21	4,02	4,82	5,62	6,42
РТ2, кН	0	0,60	1,22	1,82	2,43	3,04	3,65	4,2	4,90

Вычисляем значение тормозных сил, идеально соответствующих нормальным нагрузкам для полной масы автомобиля:

, кН

, кН

Из таблицы 10 выбираем интенсивность торможения ₀ в диапазоне 0,3…0,5, при которой будет обеспечиваться идеальное распределение тормозных сил. Большее значение соответствует легковым автомобилям.

Вычисляем нормальные нагрузки R^*_Z1 и R^*_Z2 на оси автомобиля с полной массой при интенсивности = ₀:



, кН

, кН

По найденным нагрузкам находим соотношение m тормозных сил:

R^*_Z1П = (1,1+0,5*0,56)*9,8*1440/2,424/1000=8,04;

R^*_Z2П = (1,324-0,5*0,56)*9,8*1440/2,424/1000=6,08.

Для найденного соотношения вычисляем значения сил P_Т1 и P_Т2.

P_Т1 = о *R^*_Z1П; P_Т2 = о *R^*_Z2П.

Расчитываем нормальные нагрузки R_z1 и R_z2 на оси снаряженного автомобиля:

R_Z1 = (b_С + * h_С) * g *M_С/L/1000, кН

R_Z2 = (a_С - * h_С) * g * M_С/L/1000, кН

	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
Rz1	7,61	7,93	8,25	8,57	8,89	9,21	9,53	9,85	10,2
Rz2	6,5	6,18	5,86	5,54	5,22	4,9	4,58	4,26	3,94
PТ1И	0	0,79	1,65	2,57	3,56	4,6	5,72	6,9	8,16
PТ2 И	0	0,62	1,17	1,66	2,09	2,45	2,75	3	3,15
PТ1	0	0,80	1,60	2,40	3,21	4,02	4,82	5,62	6,42
PТ2	0	0,60	1,22	1,82	2,43	3,04	3,65	4,27	4,90



Вычисляем значение тормозных сил P_Т1^И Р_Т2^И, идеально соответствующих нормальным нагрузкам снаряженного автомобиля:

P_Т1^И = R_Z1 *

P_Т2^И = R_Z2 *

Учитывают, что выбранное соотношение m определяет распределение тормозных сил и для снаряженного автомобиля:

P_Т1 = *R^*_Z1П;

P_Т2 = R^*_Z2П.

Размещено на Allbest.ru