Тяговый расчет автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Кафедра общепрофессиональных и специальных дисциплин

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Автомобили»

Тяговый расчет автомобиля

Исходные данные для расчёта и компоновочная схема автомобиля

Таблица 1 - Характеристики основных параметров.

№	Параметр, размерность, обозначение	Значение
1.	Тип автомобиля	КамАЗ 5320
2.	Колёсная формула	6х4
3.	Собственная масса Gо, кг	7080
	в том числе:
	на переднюю ось GО1	3320
	на заднюю ось GО2	3760
4.	Полная масса Gа, кг	15305
	в том числе:
	на переднюю ось G1	4375
	на заднюю ось G2	10930
5.	Дорожные просветы, м
	- под передней осью
	-под задней осью
6.	База, м
7.	Колея, м
	- передних колёс
	- задних колёс
8.	Габаритные размеры, м
	- длина
	- ширина
	- высота
9.	Радиус поворота, м
	- внешний	8,5
	- наружный	9,3
10.	Углы свеса, град
	- передний
	- задний
11.	Максимальная скорость Vmax, км/ч	80/100
12.	Контрольный расход топлива Q, при 60 км/ч, л/100км	35
13.	Ёмкость топливных баков, л
14.	Двигатель	Дизельный
15.	Число и расположение цилиндров	V-образный, 8 цилиндров
16.	Максимальная мощность двигателя Nmax, кВт	154,4
17.	Максимальный крутящий момент Mmax, Н*м
18.	Тип коробки передач и передаточные числа	5-ступ-ая; 7,82; 4,03; 2,5; 1,53; 1
19.	Тип главной передачи, передаточное число Uо

АННОТАЦИЯ

Пояснительная записка содержит ___ страниц, в том числе ___ рисунков, ___ таблиц, ___ источников. Графическая часть представлена на 2 листах формата А1.

В данном проекте изложены основные положения и произведен тяговый расчет проектируемого автомобиля, прототипом которого является автомобиль КамАЗ-5320. Тяговый расчет автомобиля позволяет оценить эксплуатационные свойства автомобиля на стадии проектирования.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Внешние скоростные характеристики автомобиля

2. Тягово-скоростные характеристики автомобиля

3. Разгон и ускорение автомобиля

4. Расчёт топливной экономичности автомобиля

5. Анализ проектируемого автомобиля

Заключение

Список используемой литературы

1. Внешние скоростные характеристики автомобиля

Таблица 2-Исходные данные для расчёта внешних характеристик двигателя.

Параметр	Размерность	Обознач.	Значение
Автомобиль(марка) Максимальная мощность Коэффициенты в уравнении мощности Минимальная частота вращения Максимальная частота вращения	кВт (л/с) об/мин об/мин	a b c	КамАЗ 5320
			154,4(210) 0,53 1,56 1,09 600 2600

Внешние скоростные (стендовые) характеристики двигателя, представляющие собой зависимости от частоты вращения коленчатого вала мощности и крутящего момента , рассчитываются для всего возможного диапазона оборотов и наносятся на график. Расчёт выполняется по формулам:

,(1)

где n_e- текущее значение частоты вращения коленчатого вала;

- текущие мощности двигателя;

- максимальное значение мощности двигателя;

a,b,c - коэффициенты, учитывающие тип двигателя, форму камеры сгорания, для карбюраторных двигателей a=b=c=1;

 ,(2)

Расчёт характеристик двигателя:

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

Данные расчетов заносим в таблицу.

Таблица 3-Расчётные значения внешних скоростных характеристик.

Параметр	Значение при оборотах , об/мин
	600	1000	1500	2000	2600	3000	3500
	0,23	0,38	0,58	0,77	1	1,15	1,35
	0,05	0,14	0,34	0,59	1	1,32	1,82
	0,001	0,05	0,2	0,46	1	1,48	2,46
,кВт	22,72	51,51	77,27	98,28	110,3	106,4	134,84
,	361,8	410,1	410,1	391,2	329,3	282,3	368

По данным из таблицы построим график, который представлен на рисунке 1.

2. Тягово-скоростные характеристики автомобиля

Тягово-скоростные характеристики, к которым относятся скорость движения, тяговые усилия на ведущих колесах и динамический фактор автомобиля, определяются по рассчитанным внешним скоростным характеристикам. Расчет выполняется для всех передач, и на основании полученных результатов делается заключение о тяговых и динамических свойствах автомобиля, В проекте представлены в табличном и графическом виде следующие характеристики:

скорости движения на разных передачах;

тяговые усилия на ведущих колесах на разных передачах;

силы сопротивления движению;

динамический фактор на разных передачах при полной и частичной загрузке автомобиля (динамический паспорт).

Расчет состоит в вычислении а заданном диапазоне частот (600-3500) вращения коленчатого вала n, скорости движения автомобиля V(a), тяговых усилий на ведущих колесах Р_Т, сил сопротивления движению Pд и P_В, динамического фактора по тяге D и сцеплению колес разных передачах.

Таблица 4-Исходные данные для расчета тягово-скоростных характеристик автомобиля.

Параметр	Размерность	Обозначение	Значение
Радиус качения	м		0,488
Передаточное число главной передачи			5,94
Передаточное число трансмиссии			--
Первичная передача			7,82
Вторичная передача			4,03
Третья передача			2,5
Четвертая передача			1,53
Пятая передача			1,00
КПД трансмиссии		n	0,85

Тягово-скоростные (стендовые) характеристики автомобиля рассчитываются по формулам:

,(3)

где r_k - радиус качения;

,(4)

Расчёт характеристик автомобиля для первой передачи:

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

Расчёт характеристик автомобиля для второй передачи:

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

Расчёт характеристик автомобиля для третьей передачи:

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

Расчёт характеристик автомобиля для четвертой передачи:

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

Расчёт характеристик автомобиля для пятой передачи:

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч,Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

км/ч, Н

Расчеты занесем в таблицу 5.

Таблица 5 -Расчётные значения тягово-скоростных характеристик автомобиля.

Передача	Значение при оборотах не, об/мин
	n, об/мин	600	1000	1500	2000	2600	3000	3500
	Me, Н*м	467,19	545,82	609,74	627,17	567,36	521,2	370,9
Первая	Vа, км/ч	2,38	3,97	5,96	7,94	10,32	11,91	13,9
	Pт	37799	44161	49333	50743	45904	42169	30009
Вторая	Vа, км/ч	4,63	7,71	11,57	15,42	20,05	23,13	26,99
	Pт	19480	22759	25424	26150	23657	21732	15465
Третья	Vа, км/ч	7,45	12,42	18,63	24,84	32,29	37,26	43,47
	Pт	12086	14120	15774	16225	14678	13483	9224
Четвертая	Vа, км/ч	12,18	20,3	30,45	40,59	52,77	60,89	71,04
	Pт	7396	8640	9652	9928	8980	8251	5871
Пятая	Vа,км/ч	18,63	31,06	45,58	62,11	80,74	93,17	108,69
	Pт	4835	5649	6311	6491	5872	5394	3839

Сила сопротивления качения:

,(5)

=149989 Н, =0,015,

Сила сопротивления дороги:

 ,(6)

Сила сопротивления воздуха:

,(7)

-коэффициент обтекаемости =0,6 Н*с²/м⁴,

-лобовая площадь = 7,39 м;

Сила сопротивления дороги:

,(8)

Мощность, подводимая к ведущим колёсам автомобиля:

,(9)

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

Мощность, затрачиваемая на силу сопротивления дороги:

, кВт(10)

кВт кВт

кВт кВт

кВт кВт

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивление воздуха:

,(11)

кВт кВт

кВт кВт

кВт кВт

Сила сопротивления воздуха для каждой передачи:

,(12)

-коэффициент обтекаемости =0,6 Н*с²/м⁴,

-лобовая площадь = 7,39 м;

Динамическая характеристика автомобиля

, (13)

где Р_Т - тяговая сила,

Р_В - сила сопротивления воздуха,

G₀ - собственная масса автомобиля;

Рассчитаем силу сцепления с дорогой:

,(14)

где G₂ - часть массы приходящейся на ведущие колеса автомобиля с полной нагрузкой,

G_a - полная масса автомобиля,

ц_х - коэффициент предельного сцепления 0,1…0,7;

m_Р2 - коэффициент перераспределения массы, для задней, ведущей оси автомобиля.

,,

,,

,,

,

,,

,,

,,

,

, (15)

где G_0,2 - масса автомобиля в снаряженном состоянии приходящаяся на ведущие колеса,

G₀ - масса автомобиля в снаряженном состоянии;

,

,

,

,

3. Разгон и ускорение автомобиля

автомобиль скоростной топливный силовой

К характеристикам разгона и ускорения, подлежащим расчету, относятся следующие:

ускорения автомобиля на разных передачах;

скорости, при которых происходит переключение передач;

время и путь разгона до предельной скорости;

Рассчитаем ускорения проектируемого автомобиля:

(16)

где д_врт - коэффициент учета вращающихся масс на m-ой передаче,

g - ускорение свободного падения;

,(17)

где i_km² - передаточное отношение на m-ой передаче;

м/с²м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

Расчеты занесем в таблицу:

Таблица 6-Расчетные данные

Передача		Значение при оборотах nе, об/мин
	n, об/мин	600	1000	1500	2000	2600	3000	3500
Первая	D	0,54	0,64	0,71	0,73	0,66	0,61	0,43
	Vа, км/ч	2,38	3,97	5,96	7,94	10,32	11,91	13,9
	Jm,м/с2	1,27	1,51	1,68	1,73	1,56	1,44	1
	Ш	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015
Вторая	D	0,28	0,33	0,37	0,38	0,34	0,31	0,22
	Vа, км/ч	4,63	7,71	11,57	15,42	20,05	23,13	26,99
	Jm,м/с2	1,41	1,68	1,89	1,95	1,73	1,57	1,09
	Ш	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015
Третья	D	0,17	0,2	0,23	0,23	0,21	0,19	0,12
	Vа, км/ч	7,45	12,42	18,63	24,84	32,29	37,26	43,47
	Jm,м/с2	1,13	1,35	1,57	1,57	1,43	1,28	0,77
	Ш	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015
Четвертая	D	0,11	0,12	0,13	0,14	0,12	0,1	0,06
	Vа, км/ч	12,18	20,3	30,45	40,59	52,77	60,89	71,04
	Jm,м/с2	0,81	0,89	0,98	1,07	0,89	0,72	0,38
	Ш	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015
Пятая	D	0,07	0,08	0,08	0,07	0,05	0,004
	Vа, км/ч	18,63	31,06	45,58	62,11	80,74	93,17
	Jm,м/с2	0,5	0,59	0,59	0,5	0,32	0,23
	Ш	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015

Расчет времени разгона проектируемого автомобиля.

При проведении расчетов принимается, что разгон на каждой передаче производится при открытой дроссельной заслонке от min до max частоты вращения коленчатого вала.

м/с²(18)

где J_i и J_i+1 - ускорение соответственно в начале и конце интервала скорости;

Расчет среднего значения ускорений для первой передачи:

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

Расчет среднего значения ускорений для второй передачи:

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

Расчет среднего значения ускорений для третьей передачи:

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

Расчет среднего значения ускорений для четвертой передачи:

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с² м/с²

Расчет среднего значения ускорений для пятой передачи:

м/с² м/с²

м/с² м/с²

м/с²

Расчет средней скорости проектируемого автомобиля:

м/с(19)

Расчет для первой передачи:

м/с м/с

м/с м/с

м/с м/с

Расчет для второй передачи:

м/с м/с

м/с м/с

м/с м/с

Расчет для третьей передачи:

м/с м/с

м/с м/с

м/с

Расчет для четвертой передачи:

м/с м/с

м/с м/с

м/с

Расчет для пятой передачи:

м/с м/с

м/с м/с

м/с

Определяем время разгона проектируемого автомобиля на каждом участке:

(20)

где J_ср.i - средняя величина ускорения;

Рассчитываем для первой передачи:

сек сек

сек сек

сек сек

Рассчитываем для второй передачи:

сек сек

сек сек

сек сек

Рассчитываем для третьей передачи:

сек сек

сек сек

сек сек

Рассчитываем для четвертой передачи:

сек сек

сек сек

сек сек

Рассчитываем для пятой передачи:

сек сек

сек сек

сек

Путь разгона автомобиля определяется в тех же интервалах изменения скоростей. И определяется по формуле:

,(21)

Расчеты производим для каждой передачи.

Для первой передачи:

м

м

м

м

м

м

Для второй передачи:

м

м

м

м

Для третьей передачи:

м

м

м

м

Для четвертой передачи:

м

м

м

м

Для пятой передачи:

м

м

м

м

м

м

Расчеты занесем в таблицу.

Таблица 7-Разгон автомобиля

передача	n,об/мин	Vi км/ч	Vi+1 км/ч	Vcp. м/с	Ji	Ji+1	Jcp.	ti	S
первая	600	2,38	3,97	0,88	1,27	1,51	1,39	1,14	1
	1000	3,97	5,96	1,38	1,51	1,68	1,6	1,24	1,71
	1500	5,96	7,94	1,93	1,68	1,73	1,71	1,16	2,4
	2000	7,94	10,32	2,54	1,73	1,56	1,65	1,44	3,66
	2600	10,32	11,91	3,09	1,56	1,44	1,5	1,06	3,28
	3000	11,91	13,9	3,59	1,44	1	1,22	1,63	5,85
	3500	13,9	-	-	1	-	-	-	-
вторая	600	4,63	7,71	1,71	1,41	1,68	1,55	1,99	3,4
	1000	7,71	11,57	2,68	1,68	1,89	1,79	2,16	5,79
	1500	11,57	15,42	3,76	1,89	1,95	1,92	2,01	7,54
	2000	15,42	20,05	4,93	1,95	1,75	1,85	2,5	12,33
	2600	20,05	23,13	4	1,73	1,57	1,65	1,87	7,47
	3000	23,13	26,99	6,96	1,57	1,09	1,33	2,9	20,18
	3500	26,99	-	-	1,09	-	-	-	-
третья	600	7,45	12,42	2,76	1,13	1,35	1,24	4,01	11,07
	1000	12,42	18,63	4,31	1,35	1,57	1,46	4,25	18,32
	1500	18,63	24,84	6,04	1,57	1,57	1,57	3,96	23,92
	2000	24,84	32,29	7,94	1,57	1,43	1,5	4,97	39,46
	2600	32,29	37,26	9,66	1,43	1,28	1,36	3,65	35,26
	3000	37,26	43,47	11,21	1,28	0,77	1,03	6,03	67,6
	3500	43,47			0,77	-	-	-	-
четвертая	600	12,18	20,3	4,51	0,81	0,89	0,85	9,55	43,07
	1000	20,3	30,45	7,05	0,89	0,98	0,94	10,8	76,14
	1500	30,45	40,59	9,87	0,98	1,07	1,03	9,84	97,12
	2000	40,59	52,77	12,97	1,07	0,89	0,98	12,43	161,22
	2600	52,77	60,89	15,79	0,89	0,72	0,81	10,02	158,22
	3000	60,89	71,04	18,33	0,72	0,38	0,55	18,45	338,19
	3600	71,04	-	-	0,38	-	-	-	-
пятая	600	18,63	31,06	6,9	0,5	0,59	0,55	22,6	155,94
	1000	31,06	45,58	10,64	0,59	0,59	0,59	24,61	261,85
	1500	45,58	62,11	14,96	0,59	0,5	0,55	30,05	449,55
	2000	62,11	80,74	19,84	0,5	0,32	0,41	45,44	901,53
	2600	80,74	93,17	24,16	0,32	0,23	0,28	44,39	1072,5
	3000	93,17	-	-	0,23	-	-	-	-
	3500	-	-	-	-	-	-	-	-

Путь, пройденный автомобилем за время переключения передач определяется по формуле:

м(22)

где V_H - скорость в начале переключения передач

м

м

м

м

4. Расчет топливной экономичности автомобиля

Топливная экономическая характеристика представляет собой график зависимости путевого расхода топлива от скорости движения для различных дорожных условий. Путевой расход топлива определяется формуле:

, (23)

где g_e - удельный эффективный расход топлива ,

с_Т - плотность топлива для бензина 740(0,74),

для диз.топлива 800(0,8);

Удельный расход топлива зависит от числа оборотов коленчатого вала и степени использования мощности и определяется по формуле:



где g_N - удельный расход топлива при max мощности двигателя,

g_N для бензина 298,6

g_N для диз.топлива 258,4

К_об - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от оборотов коленчатого вала

К_и - коэффициент учитывающий изменение удельного расхода топлива от степени использования мощности.

На основании проведённых исследований И.С. Шлиппе разработана методика расчёта измерения g_e от n_e/n_N и от U. Результаты экспериментальных исследований представлены на рисунках.

Наиболее рациональными режимами движения с точки зрения топливной экономичности является n_e/n_N=0,8 и U= 0,8. Рассчитаем удельный и путевой расход топлива для данных режимов движения.

Определим путевой расход топлива:

,

5. Анализ эксплуатационных свойств проектируемого автомобиля

Проект автомобиля прототипом которого является КамАЗ 5320 имеет следующие свойства:

-максимальную скорость движения автомобиля по асфальтобетонному покрытию в удовлетворительном состоянии, составляет 80,74 км/ч. С ухудшением дорожных условий, в частности при движении по дороге с гравийным покрытием (f=0,05) скорость движения снижается.

-скорость движения при которых происходит переключение передач составляют на первой передаче 10 км/ч, на второй 20 км/ч, на третьей 32 км/ч, на четвёртой 52 км/ч.

-максимальный подъём преодолеваемый автомобилем составляет на дороге с асфальтобетонным покрытием И .

-минимальная скорость движения автомобиля при движении на высшей передаче составляет 18 км/ч.

-время разгона до максимальной скорости составляет 286,15 сек.

-путь разгона до максимальной скорости автомобиля составляет 3985,37 м.

-максимальной ускорение автомобиля при разгоне изменяется от 0,59 до 1,95 м/с² в том числе на первой передаче оно составляет 1,73 м/с², на второй передаче 1,95 м/с²_, на третьей передаче 1,57 м/с², на четвёртой передаче 1,07 м/с², на пятой передаче 0,59 м/с².

-среднее ускорение при разгоне автомобиля составляет на первой передаче оно составляет 1,71 м/с², на второй передаче 1,92 м/с²_, на третьей передаче 1,57 м/с², на четвёртой передаче 1,03 м/с², на пятой передаче 0,59 м/с².

-максимальная сила тяги на крюке Р_Т составляет для первой передачи 50742,56 H, для второй передачи 26150,48 H, для третьей передачи 16224,89 H, для четвёртой передачи 9928,1 H, для пятой передачи 6491,21 H.

-динамический фактор автомобиля изменяется от 0,73 до 0,04 , в том числе на первой передаче максимальная величина его составляет 0,73 , на второй 0,38 , на третьей 0,23 , на четвёртой передаче 0,14 , на пятой передаче 0,08.

-динамический фактор Д_сц составляет 0.63 величину.

-q_п удельный эффективный расход топлива в зависимости от числа оборотов коленчатого вала и степени использования мощности изменяется при ц=0,015

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте выполнен тяговый расчет проектируемого автомобиля исходные данные которого взяты на уровне автомобиля-прототипа КамАЗ 5320.

На основании исходных данных и формул предложенных Лейдерманом С.Р. выполнен расчет и построена внешняя скоростная характеристика двигателя, на основании которой произведен расчет тягово-экономической характеристики автомобиля.

Рассчитаны и построены графики силового и мощностного баланса автомобиля, а также динамическая характеристика и динамический паспорт автомобиля.

Определенны характеристики разгона автомобиля, к которым относятся: ускорение автомобиля на разных передачах, скорости при которых происходит переключение передач и путь разгона до предельной скорости.

Произведен расчет топливной экономичности автомобиля.

Рассчитанные характеристики в основном совпадают с характеристиками автомобиля-прототипа, полученные на стендовых испытаниях. В отдельных случаях они не совпадают из-за неточности расчета и износа автомобиля и испытательного оборудования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Краткий автомобильный справочник./НИИАТ. М. Транспорт, 1988 - 224 с.

2. Теория автомобиля и автомобильного двигателя: М.Д. Артомонов, В.В. Илларионов, М.М. Морин. М., Машиностроение, 1968 - 283 с.

3. Вахламов В.К. Автомобили: Эксплуатационные свойства: Учебник для студентов высших учебных заведений - М.: Издательский центр «Академия», 2005 - 240 с.

4. Горлатов С.Е. Теория эксплуатационных свойств автомобиля: Методические указания к курсовой работе. - Оренбург: ОГУ, 2002 - 28 с.

5. Чудаков Е.А. Теория автомобиля. - М.: Машгиз, 1950 - 384 с.

6. Фалькевич Б.С. Теория автомобиля. М.: Машгиз, 1963 - 263 с.

Размещено на Allbest.ru