Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля Volkswagen Passat

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Задание для расчетно-графического анализа и выбор исходных данных

В соответствии с заданием, в курсовой работе необходимо провести тягово-скоростной анализ автомобиля Volkswagen Passat при движении по дороге с суммарным коэффициентом дорожного сопротивления 0,031.

Выбираем для заданной модели автомобиля исходные данные для расчета и реальные значения основных параметров автомобиля для сравнения их с полученными расчетными. Выбранные параметры заносим в табл. 1.

Таблица 1 - Исходные данные для расчета

2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Для построения внешней скоростной характеристики поршневого двигателя внутреннего сгорания используют эмпирическую формулу, позволяющую по известным координатам одной точки скоростной характеристики (Nemax и nN) воспроизвести всю кривую мощности:

где Ne, кВт - текущее значение мощности двигателя, соответствующее частоте вращения вала двигателя n, об/мин;

Nemax, кВт - максимальная мощность двигателя внутреннего сгорания при частоте вращения nN , об/мин;

А1, А2, А3- эмпирические коэффициенты характеризующие тип двигателя внутреннего сгорания. А1=1; А2=1; А3=1;

Для выбора текущего значения n диапазон частоты вращения вала двигателя от минимально устойчивых оборотов nmin до nN разбивают на произвольное число участков:

Минимальную частоту вращения коленчатого вала nmin выбирают в пределах 400-900 об/мин. Для данного автомобиля .

Определив Ne для принятых значений n, вычисляют соответствующие значения крутящего момента двигателя М, Нм:

Результаты расчетов сводят в табл.2 и строят внешнюю скоростную характеристику двигателя Ne=f(n) и Me=f(n).

Таблица 2 - Результаты расчетов внешней скоростной характеристики двигателя

3. Построение графиков силового баланса и динамической характеристики

При построении графиков силового баланса для различных передач и скоростей движения автомобиля рассчитывают значения составляющих уравнения силового баланса:

Тяговое усилие на ведущих колесах определяют из выражения, Н:

Где rд - динамический радиус колеса, который в нормальных условиях движения принимаем равным rст, м;

Ме - крутящий момент, определяется для заданных оборотов, Нм;

Uki - передаточное число на ki передаче;

Uo - передаточное число главной передачи;

n - КПД трансмиссии.

Вторую составляющую силового баланса - силу суммарного дорожного сопротивления определяют по формуле, Н:

гдеG=gm - полный вес автомобиля, Н; g= 9.8I м/с2 - ускорение свободного падения

В расчетах не учитывается влияние скорости движения на коэффициент сопротивления качению, в связи c чем полагают ?=const.

Определим суммарное дорожное сопротивление для Volksvagen Passat G=9,81•1990=19521,9 Н, при заданном ?=0,031 Р=0,031•19521,9 =605,18Н.

Сила сопротивления воздуха, Н:

где F - лобовая площадь, м2;

v - скорость автомобиля, км/ч;

k - коэффициент сопротивления воздуха

Лобовая площадь может быть определена по чертежу автомобиля, а при его отсутствии - приближенно по выражению:

ВГ,НГ - габариты автомобиля, м

Для Volkswagen Passat:

Сила сопротивления разгону, Н:

где j - ускорение автомобиля в поступательном движении, м/с2;

G - вес автомобиля, Н;

g - ускорение свободного падения, м/с.

При построении и анализе графиков силового баланса величина Pj не рассчитывается, а определяется как разность тягового усилия Pk и суммы сопротивлений движению (P?+Pw).

График силового баланса и все последующие строят в функции скорости автомобиля v, км/ч, которая связана с частотой вращения вала двигателя n зависимостью:

где rk - радиус качения колеса, м, равный при отсутствии проскальзывания статическому радиусу rст;

Uki - передаточное число на ki передаче;

Uo - передаточное число главной передачи;

n - частота вращения коленчатого вала.

Динамический фактор автомобиля D определяется для различных передач и скоростей движения по формуле: Переменные по скорости величины Pk,Pw и D рассчитывают по формулам, сводят данные расчетов в табл. 3 и строят по ним графики силового 6aланca и динамической характеристики.

Таблица 3 - Расчет силового баланса и динамической характеристики

4. Оценка показателей разгона автомобиля

Показатели разгона автомобиля представляют собой графики ускорений, времени и пути разгона в функции скорости.

Ускорение j для разных передач и скоростей определяют по значениям D из табл.3, используя формулу:

где =1,04 + 0.04 uki2 предварительно рассчитывается для каждой передачи;

D - динамический фактор;

g - ускорение свободного падения.

Расчетные данные для построения графика ускорений сводят, в табл. 4, где приводятся значения величин, обратных ускорениям 1/j, которые будут использованы при определении времени разгона АТС.

Таблица 4 - Результаты расчетов ускорений и величин обратных ускорениям

Время разгона получают как интеграл функции:

Графическим интегрированием функции 1/j=f(v), используя график величин, обратных ускорениям. Для этого площадь под кривыми 1/j=f(v) в интервале от vmin до 0.9vmax разбивают на произвольное число участков. Переход с одной передачи на другую выбирают при равных или при наиболее близких значениях j и 1/j.При этом каждый участок будет ограничен частью оси абсцисс, частью кривой зависимости 1/j=f(v) и ординатами точек этой кривой, соответствующих начальной и конечной скоростям выбранного интервала. Площади этих участков представляют собой, в определенном масштабе, время разгона в соответствующем интервала скоростей на данной дороге.

Подсчитав площади участков и нарастающую сумму площадей, вычисляют время разгона, сводят расчеты в табл.5 и строят график времени разгона.

Таблица 5 - Результаты расчетов времени разгона

Путь разгона определяют по аналогии графическим интегрированием функции t=f(v), т.е. подсчетом соответствующих площадей графика времени разгона, поскольку:

Методика расчета и построения аналогична предшествующей. Для этого площадь над кривой t=f(v) в интервале от vmin до 0.9vmax разбивают на произвольное число участков. Каждый участок ограничен частью оси ординат, частью кривой t=f(v) и абсциссами точек этой кривой, соответствующих начальной и конечной скоростям выбранного интервала. Площади этих участков представляют собой в определенном масштабе путь разгона в соответствующем интервале скоростей на данной дороге.

Подсчитав площади участков и нарастающую сумму площадей, вычисляют путь разгона, сводят расчеты в табл.6 и строят график пути разгона.

Таблица 6 - Результаты расчетов пути разгона

5. График мощностного баланса автомобиля

Уравнения баланса мощности могут быть выражены через мощность двигателя Ne:

скоростной двигатель мощностной автомобиль

или через мощность на колесах Nk:

где Nr - мощность, теряемая в трансмиссии;

N, Nw - мощность, расходуемая на преодоление соответственно суммарных дорожных сопротивлений и сопротивления воздуха;

Nj - мощность, используемая для разгона.

Вначале вычисляют мощность на ведущих колесах Nk. Эту величину определяют через мощность Ne, развиваемую на коленчатом валу двигателя, с учетом потерь в трансмиссии:

Значения мощностей N и Nw рассчитывают с использованием величин P и Pw , взятых из табл. 3 для высшей передачи с целью обеспечения всего диапазона скоростей движения автомобиля:

Полученные значения величин N и Nw суммируют.

Из Табл. 3 берут также значения скоростей движения автомобиля на всех передачах, соответствующие принятым ранее величинам частоты вращения коленчатого вала двигателя. Данные расчетов сводят в табл.7 и по ним строят график мощностного баланса автомобиля.

На графике мощностного баланса строят следующие зависимости . мощностей от скорости движения автомобиля: Ne=f(v) - только для высшей передачи; Nk=f(v) - для всех передач; N=f(v), N+Nw=f(v).

Мощности Nr и Nj определяются на графике как разности:

Nr=Ne-Nk , Nj=Nk-(N+Nw).

Таблица 7 - Результаты расчета составляющих баланса мощности

6. Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля

Согласно внешней скоростной характеристики двигателя рассчитанное значение Мmах=230,32 Нм немного больше реального значения, а nм=2900 об/мин, что меньше реального значения, что объясняется приближенностью исходной формулы. По значениям Меmax и MN определяю коэффициент приспособляемости двигателя:

По графику силового баланса определяю максимально возможную скорость движения автомобиля Vmax для заданных дорожных условий (?). Ее можно определить также по динамической характеристике, графику ускорений и мощностному балансу автомобиля. При правильном построении указанных зависимостей максимальные значения скорости будут для всех графиков одинаковы. По динамической характеристике автомобиля для каждой передачи определяю максимальное дорожное сопротивление ?maxi, которое может преодолеть автомобиль, критическую скорость Vkpi и максимальный преодолеваемый продольный уклон дороги imaxi при коэффициенте сопротивления качению f=0,1 (грунтовая дорога после дождя).

Определяю максимальный преодолеваемый продольный уклон дороги по формуле:

Для большей наглядности полученное значение уклона представляю в процентах.

Для автомобиля Volksvagen Passat перечисленные параметры заношу в Таблицу 8.

По графику ускорений определяю максимальное ускорение jmax для каждой передачи и оптимальные скорости перехода Vnep с одной передачи на другую на данной дороге.

С помощью графиков времени и пути разгона для принятого дорожного сопротивления определяю соответственно время и путь разгона автомобиля до скорости 100 км/ч. Для автомобиля Volkswagen Passat перечисленные параметры свожу в Таблицу 8.

Таблица 8 - Конечные результаты расчётов автомобиля Volkswagen Passat

Заключение

В данной работе я провел анализ тягово-скоростных свойств автомобиля Volkswagen Passat для дороги с коэффициентом суммарного дорожного сопротивления 0,031. Построил графики внешней скоростной характеристики, силового баланса, ускорений, мощностного баланса, а также графики времени и пути разгона автомобиля. Определил оптимальные параметры соответствующие исходным данным. Полученные расчетные данные практически совпадают с исходными что подтверждает правильность расчетов.

Литература

1. Краткий автомобильный справочник / А.Н. Понизовкин, Ю.М. Власко, М.Б. Ляликов и др. - М.: АО «ТРАНСКОНСАЛТИНГ», НИИАТ, 2004. - 779с.

2. Теория эксплуатационных свойств автотранспортных средств в примерах и заданиях: Учеб. пособ. / Н.Н. Алекса, В.Н. Алексеенко, А.Б. Гредескул - К.: УМК ВО, 1990. - 100с.

Размещено на Allbest.ru