Тяговый динамический и экономический расчёт автомобиля

Министерство образования и науки РФ

Кафедра

Автомобили и автомобильное хозяйство

(наименование кафедры)

Специальность 190601

(шифр специальности)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине Автомобили

(наименование дисциплины)

КП.АиАХ 09.32.00.ПЗ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Дата проверки

Выполнил студент

Результат проверки

Учебный шифр

Курс 4

Проверил

Замечания

2009

Содержание

1.ТЯГОВЫЙ, ДИНАМИЧЕСКИЙ И ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ АВТОМОБИЛЯ

1.1Тяговый расчёт автомобиля

1.1.1Потребная мощность двигателя при максимальной скорости движения (в точке “А”)

1.1.2 Номинальная мощность двигателя (в точке В)

1.1.3 Определение других параметров внешней скоростной характеристики двигателя

1.1.4 Построение внешней скоростной характеристики двигателя

1.1.5 Передаточное число главной передачи

1.1.6 Передаточное отношение на первой передаче

1.1.7 Число ступеней коробки передач

1.1.8 Передаточные числа промежуточных передач

1.1.9 График тягового баланса автомобиля на высшей передаче

1.2 Динамический расчёт автомобиля

1.2.1 Динамическая характеристика порожнего автомобиля

1.2.2 Универсальная динамическая характеристика

1.3 Экономическая характеристика автомобиля

1.3.1 Расчёт параметров экономической характеристики автомобиля

1.ТЯГОВЫЙ ДИНАМИЧЕСКИЙ И ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ АВТОМОБИЛЯ

1.1Тяговый расчёт автомобиля

1.1.1Потребная мощность двигателя при максимальной скорости движения (в точке “А”)

кВт

где ш-приведённый коэффициент дорожного сопротивления=0.03

m₀ -снаряженная масса автомобиля =4820 кг

m_г -масса перевозимого груза =6100 кг

R_w -сопротивление воздуха при движении автомобиля

V_max-максимальная скорость автомобиля =90 км/ч=25м/с

з-механический КПД трансмиссии

Механический КПД трансмиссии определяется по формуле

Снаряженная масса и грузоподъемность задаются.

Сопротивление воздуха при движении определяется

Н

где К-коэффициент обтекаемости =0.6(для грузовых автомобилей)

м²

где B₁-ширина колеи задних колёс =1,541 м

Н-габаритная высота =1,480 м

V_max-максимальная скорость движения автомобиля, м/с

1.1.2 Номинальная мощность двигателя (в точке В)

Номинальная мощность определяется по формуле Лейдермана

кВт

где а,b,c соответственно равны 1 (для карбюраторных двигателей)

n_max=n_ном -для дизелей и карбюраторных двигателей с ограничителем частоты вращения двигателя;

1.1.3 Определение других параметров внешней скоростной характеристики двигателя

Мощность, соответствующая максимальному крутящему моменту (в точке С)

где n₀=(0.6…0.8)n_ном=2240 об/мин;

Мощность при минимально устойчивой частоте вращения вала (в точке Д)

где n_min-(600…700) об/мин для карбюраторных двигателей

Крутящий момент двигателя определяется по формуле

Определяем крутящий момент в характерных точках «А», «В», «С», «Д»:

Нм

Также определяем удельный расход топлива в точках «А», «В», «С», «Д» по формуле:

g_eN выбираем по прототипу равным 330 г/кВтч;

г/кВтч

г/кВтч

г/кВтч

Параметры	A,B	M	C	N	T	Д
Nex	113,568	103,888	96,192	87,616	66,492	24,538
Mex	339,078	397,0	410,3	418,5	423,5	390,7
gex	330	299,3	294,36	292,875	299,32	343,406

1.1.4 Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя и регуляторная характеристика дизеля показывают изменения графиков N_ex, M_e, g_e от частоты вращения двигателя.

По оси абсцисс откладывают в масштабе значения от n_max до n_min,а по оси ординат значения N_e,M_e,g_e.Значения параметров откладывают для характерных точек «А», «В», «С», «Д». Соединяют точки плавными огибающими линиями N_e=f(n), M_e =f(n), g_e =f(n).

1.1.5 Передаточное число главной передачи

Передаточное число определяют из условия обеспечения максимальной скорости движения на высшей расчётной передаче в коробке передач

где u_кв - передаточное число на высшей передаче для пятиступенчатой коробки передач принимаем равным 1;

u_д -передаточное число в дополнительной коробке передач, принимаем равным 1;

r_д -динамический радиус ведущих колёс, м;

Динамический радиус ведущих колёс определяется из обозначения шины, которая в свою очередь зависит от вертикальной нагрузки:

где n_ш - число шин на ведущей оси;

л_к - коэффициент нагрузки колёс; для грузовых авто типа 4*2 он равен единице.

По величине нормальной нагрузки выбираем модель и размер шин 9R20(260-508) модель М-93,и определяем динамический радиус:

где d -посадочный размер обода =508 мм;

b - ширина профиля шины =260 мм;

л_см - коэффициент, учитывающий смятие шины, принимаем равным 0.825;

1.1.6 Передаточное отношение на первой передаче.

Передаточное число на первой передаче определяется из условия обеспечения возможности движения по дороге с максимальным суммарным коэффициентом сопротивления дороги ш_max:

где-ш_max -максимальный коэффициент дорожного сопротивления, для автомобилей типа 4*2 равен (0,32…0,5),принимаем 0,32;

Полученное значение проверяется на условие отсутствия буксования:

где -коэффициент сцепления с дорогой, сухое шоссе(0,6…0,8),выбираем 0,7;

L-база автомобиля (по прототипу)=3,8м

H_д - высота центра масс, у гружёного автомобиля типа,4*2 он равен (0,8…1,4) м, выбираем 1.2 м;

Выбираем u_1k равным 6,744;

Кроме того полученное значение u_k1 проверяют по условиям обеспечения минимальной скорости движения:

м/с

1.1.7 Число ступеней коробки передач.

Число ступеней коробки передач выбирается в зависимости от диапазона передаточных чисел

Применяем пятиступенчатую коробку передач в сочетании с двухступенчатой дополнительной коробкой.

1.1.8 Передаточные числа промежуточных передач.

Передаточные числа определяем через знаменатель геометрической прогрессии

где z- число передач;

Передаточные числа остальных передач находим по формулам

Передаточные числа трансмиссии

Скорости движения автомобиля на всех передачах, соответствующие максимальной частоте вращения вала двигателя (точка «А»)

V₂ = 5,979 м/с

V₁ = 3,712 м/с

Скорости движения автомобиля, соответствующие остальным характерным режимам работы двигателя (точки «В», «С», «Д») определяют по формуле

Скорости для точек «В» будут идентичны скоростям для точек «А».

Для точки «С»

V_c2 =4,181 м/с

V_c3 =6,734 м/с

V_c4 =10,851 м/с

V_c5 = 17,502 м/с

Для точки «Д»

V_д2 =1,112 м/с

V_Д3 =1,807 м/с

V_д4 =2,906 м/с

V_д5 =4,688 м/с

1.1.9 График тягового баланса автомобиля на высшей передаче.

Уравнение тягового баланса

,

где - сопротивление перекатыванию. При скорости движения до 28 м/с можно принимать величиной постоянной и равной

,

где ш - приведённый коэффициент дорожного сопротивления;

R_w -сопротивление воздуха при движении автомобиля;

R_j -сопротивления силам инерции поступательно движущих масс автомобиля;

- коэффициент учёта вращающихся масс

P_k - касательная сила тяги на движителях определяется по формуле

Критерий правильности

4065,3Н = 855,255 Н+3210,5Н

4065,3Н=4065,75Н

Относительная погрешность равна , что допустимо.

1.2 Динамический расчёт автомобиля.

Результатом динамического расчёта является универсальная динамическая характеристика - основной технический документ автомобиля.

Динамической характеристикой автомобиля называют графически выраженную зависимость динамического фактора от скорости движения автомобиля на различных передачах.

Динамический фактор представляет собой отношение избыточной касательной силы, необходимой для преодоления сопротивления дороги, к силе тяжести автомобиля:

1.2.1 Динамическая характеристика порожнего автомобиля.

Для построения динамической характеристики порожнего автомобиля определяют значения динамического фактора на каждой передаче для четырёх характерных режимов работы двигателя («А», «В», «С», «Д»), масса порожнего автомобиля равна

M_пор =M₀ +М_вод, отсюда

G_пор = 9,8(М₀ +М_вод) =9,8(4820+6100) =107016 Н

Для точки «А»= «В»

и так далее для каждой передачи, результаты сводим в таблицу 1.

Для точки «С»

и так далее для каждой передачи, результаты сводим в таблицу.

Для точки «Д»

и так далее для каждой передачи, результаты заносим в таблицу1.

передача	Параметры	Значения параметров nx, м/с
		53,333	41,667	37,333	10	33,333	25
Первая Uтр1=19,156	Me, Н V, м/с Pk, Н Rw,Н D0 D	339,078 3,712 27416,37 18,85 0,571 1,256	397,0 2,896 32099,695 11,473 0,669 1,472	410,3 2,595 33175,1 9,212 0,691 1,520	390,7 0,7 4684,25 0,67 0,658 1,448	418,5 2,317 33838,1 7,344 0,705 1,551	423,5 1,738 34242,37 4,132 0,713 1,118
Вторая Uтр2 =15,239	V, м/с Pk, Н Rw,Н D0 D	5,979 17017,261 48,904 0,354 0,779	4,666 19924,18 29,783 0,256 0,563	4,181 20591,66 23,91 0,429 0,944	1,112 19608,0 1,69 0,409 0,899	3,733 21003,2 19,063 0,437 0,961	2,799 21254,14 10,717 0,443 0,975
Третья Uтр3 =12,114	V, м/с Pk, Н Rw,Н D0 D	9,633 10565,587 126,943 0,218 0,479	7,516 12370,42 77,279 0,256 0,563	6,734 12784,8 62,034 0,265 0,583	1,804 12174,11 4,452 0,254 0,559	6,013 13040,35 49,461 0,271 0,596	4,509 13196,156 27,813 0,275 0,605
Четвёртая Uтр4 =9,643	V, м/с Pk, Н Rw,Н D0 D	15,518 6557,258 126,943 0,1298 0,286	12,11 7677,38 200,62 0,156 0,343	10,851 7934,6 161,07 0,162 0,356	2,906 7555,55 11,552 0,157 0,345	9,688 8093,160 128,396 0,166 0,365	7,266 8189,85 72,223 0,169 0,372
Пятая Uтр5 =7,666	V, м/с Pk, Н Rw,Н D0 D	25 4065,33 855,255 0,067 0,147	19,533 4759,78 521,944 0,088 0,194	17,502 4919,2 419,045 0,093 0,205	4,688 4684,25 30,065 0,097 0,213	15,626 5017,55 334,027 0,098 0,216	11,720 5077,5 187,906 0,102 0,224

1.2.2 Универсальная динамическая характеристика.

Для получения универсальной динамической характеристики автомобиля производят дополнительные построения. В верхней части построенной динамической характеристики наносится вторая ось абсцисс, на которой откладывают значения коэффициента загрузки автомобиля

В крайней слева точке верхней оси абсцисс коэффициент загрузки автомобиля равен единице, что соответствует порожнему автомобилю. Максимальное значение Г_max откладывают в точке координат, соответствующий V_max.

Умножив значения динамического фактора порожнего автомобиля на Г_max, получают значения динамического фактора полностью гружёного автомобиля и откладывают их на второй оси ординат:

и так далее для каждого значения порожнего динамического фактора. Данные занесены в таблицу 1 и обозначены D.

Соответствующие значения динамического фактора порожнего и гружёного автомобилей соединяют наклонными линиями. Точки пересечения этих наклонных линий с остальными вертикалями образуют масштабную шкалу для соответствующего коэффициента загрузки автомобиля.

1.3 Экономическая характеристика автомобиля.

1.3.1 Расчёт параметров экономической характеристики автомобиля.

Экономическая характеристика показывает, сколько литров топлива он расходует на 100 км пройденного пути при равномерном движении на разных скоростях и в различных дорожных условиях. На оси абсцисс откладывают скорости движения, на оси ординат - расход топлива в л/100 км. На характеристике наносится ряд кривых расхода топлива при движении автомобиля по дороге с тремя различными коэффициентами дорожного сопротивления. Строим характеристику при движении на прямой передаче с полной нагрузкой автомобиля. Определяем мощность для одного из трёх дорожных сопротивлений при движения с разными скоростями:

и так далее для каждого значения скорости, результаты заносим в таблицу 2.

Каждому значению скорости движения автомобиля находят соответствующие значения частоты вращения вала двигателя, используя скоростную и динамическую характеристики или формулу:

, то есть

и так далее для каждого значения скорости, результаты заносим в таблицу 2.

Определяем удельный расход топлива, соответствующий данному режиму работы:

,

где -коэффициент изменения удельного эффективного расхода топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

-коэффициент изменения удельного эффективного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности.

Для точки «А»= «В»

, ,

Отсюда

и так далее для точек «С», «Д». Результаты заносим в таблицу 2.

Согласно полученным значениям q_ex и N_{ex для} разных скоростей движения на прямой передаче определяем расход топлива на 100 км пути по формуле

_,

где -плотность топлива, кг/л; для бензина равен 0,725 кг/л;

время прохождения 100 км пути при скорости V, м/с;

И так далее для трёх случаев, и для разных коэффициентов дорожного сопротивления, причём ,;то есть для шравных 0,029,0,035,0,040;

значение	V,м/с	nx,об/сек	Rw,Н	nx /nн	К`	Nex,кВт	N	Nex/N	K”	qex,г/кВтч	Qs,л/100км
Ш=0,026	25 19,533 17,502 15,626 11,720 4,688	53,333 41,666 37,334 33,333 25 10	855 521 419 334 187 30	1 0,781 0,699 0,625 0,469 0,187	1,04 1,01 1,00 1,01 1,03 1,15	101,6 72,1 62,6 54,4 38,9 14,7	113,568 103,888 96,192 87,616 66,492 24,538	0,895 0,694 0,651 0,621 0,58 0,600	1,06 1,06 1,085 1,10 1,14 1,11	363,8 353,298 358,05 366,63 387,486 421,245	15,736 13,885 13,631 13,587 13,686 14,088
Ш=0,03	25 19,533 17,502 15,626 11,720 4,688	53,333 41,666 37,334 33,333 25 10	855 521 419 334 187 30	1 0,781 0,699 0,625 0,469 0,187	1,04 1,01 1,00 1,01 1,03 1,15	113,5681,46 70,97 61,88 44,50 16,97	113,568 103,888 96,192 87,616 66,492 24,538	1 0,784 0,738 0,706 0,669 0,691	1,11 1,015 1,03 1,06 1,08 1,06	380,95 338,29 339,9 353,298 367,1 402,3	18,418 15,02 14,670 14,891 14,835 15,503
Ш=0,035	25 19,533 17,502 15,626 11,720 4,688	53,333 41,666 37,334 33,333 25 10	855 521 419 334 187 30	1 0,781 0,699 0,625 0,469 0,187	1,04 1,01 1,00 1,01 1,03 1,15	128,51 93,14 81,44 71,23 51,51 19,78	113,568 103,888 96,192 87,616 66,492 24,538	1,131 0,896 0,85 0,8 0,774 0,806	- 1,06 1,03 1,00 1,015 1,00	- 353,298 339,9 333,3 344,999 379,5	- 17,933 16,833 16,147 16,137 17,038

Для анализа экономической характеристики проводим резюмирующие кривые: кривая а-а максимальных скоростей, движения на разных дорогах, и кривая экономических скоростей, проходящая по точкам, где расход топлива имеет минимальное значение. Слева кривые экономической характеристики ограничиваются линией, соединяющей точки, соответствующие минимально устойчивым скоростям.