Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчет тягово-динамических параметров автомобиля (РГР)

1.1 Выбор основных параметров

В ходе выполнение расчетной работы выбирается и рассчитывается ряд параметров проектируемого автотранспорта средства и составляется таблица 1 основных параметров автомобиля УАЗ 3153.

Таблица 1 Основные параметры УАЗ 3153

Параметры	Обозначение	Размерность	Значение
Полная масса		кг	2600
Грузоподъемность		кг	800
Двигатель УМЗ-4218, 2.9 л
Максимальный крутящий момент		Н*м	250
Угловая частота вращение калевала двигателя при максимальном крутящем моменте		рад/с (об/мин)	2000
Максимальная мощность двигателя		кВт(л.с)	105(98.0
Угловая частота вращения калевала двигателя при максимальной мощности		рад/с (об/мин)	4400
Коробка передач
Передаточные числа КПП: I II III IV		- - - -	4,12 2,64 1,98 1
Передаточное число главной передачи		-	4,63
Максимальная скорость		км/ч	120
КПД трансмиссии		-	0,91
Коэффициент обтекаемости		Н*/м	0,25
Габаритные размеры: высота ширина длина	h B l	мм мм мм	2025 2010 4514



1.2 Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Внешняя скоростная характеристика двигателя имеет следующие характерные точки

1) - минимально устойчивая угловая частота вращения калевала двигателя, рад/с;

2) рад/с - угловая частота вращение калевала двигателя, соответствующую максимальному крутящему моменту;

3) =4400 рад/с - угловая частота вращение коленвала двигателя, соответствующая максимальной мощности;

4) - угловая частота вращение коленвала двигателя, при которой срабатывает ограничитель или регулятор (дизель) частоты вращения коленвала двигателя рад/с

.

Текущее значение мощности определяется по формуле:

,

где - значение мощности двигателя при заданной угловой частоте вращения двигателя ,

кВт; - максимальная мощность, кВт;

- угловая частота вращения коленвала двигателя, рад/с;

- обороты вращения коленвала при максимальной мощности, рад/с;

- постоянные коэффициенты, зависящие от конструкции двигателя.

Двигатель УМЗ - 4218 снабжен регулятором частоты вращения коленвала двигателя, поэтому коэффициенты вычисляются по формулам

;

, Н*м;

%;

;

;

;

проверяя, получим - расчеты проведены верно.

Тяговая мощность определяется по формуле

,

где - трансмиссии (табл. 1). Рассчитанные значения мощности записываем в таблицу 2.

Таблица 2 Данные для построения внешней скоростной характеристики

	рад/с	92	104	157	209	314	387	419	461
	об/мин	880	1000	1500	2000	3000	3700	4000	4400
	кВт	22,61	25,80	39,16	52,41	77,40	92,61	98,32	105,00
	л.с	49,1	57,1	91,6	124,7	171,3	174,4	165,1	140,8
	Н*м	245,79	248,08	249,41	250,78	246,50	239,32	234,65	227,77
	кВт	20,58	23,48	35,63	47,70	70,43	84,28	89,47	95,55

По результатам расчетов (табл.2) строим графики , , (рис 1).

1.3 Построение лучевой диаграммы

Диаграмму строят исходя из условия

;

где - частота вращения калевала двигателя, рад/с; - радиус качение колеса; - передаточное число передачи; - передаточное число главной передачи.

Кинематический радиус определяют при условии максимальной скорости автомобиля и номинальных оборотах двигателя на высшей передаче в метрах:

;

Расчет скорости при рад/с на четвертой(прямой) передаче:

;

Таблица 3 Результаты расчета лучевой диаграммы

Передача	1	2	3	4
	4,12	2,64	1,58	1,00
	4,63
,рад/с	4400
,м	0,035
,км/ч	29	45	76	120

По результатам расчетов (табл.3) строим лучевую диаграмму.

1.4 Построение тяговой характеристики автомобиля

Тяговая характеристика или мощностной баланс показывает распределение мощности на всех передачах по отдельным видам сопротивлений

, кВт;

где - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивление воздуха, кВт; - мощность, затрачиваемая на преодоление суммарного дорожного сопротивление, кВт; - мощность, затрачиваемая на преодоление инерции, кВт; - потери мощности в трансмиссии, кВт.

Разность между мощностью двигателя и мощностью на ведущих колесах представляет собой мощность механических потерь (табл.4).

Потери мощности на преодоление сопротивления воздуха определяем по формуле

кВт;

где =0,25 - коэффициент обтекаемости; - скорость,

м/с; - лобовое сечение автомобиля, .

, .



Расчет мощности сопротивления воздуха при скорости v= 29 км/ч

кВт;

значение - при различных скоростях заносим в таблицу 5.

Величину мощности суммарного дорожного сопротивления можно найти по формуле

где - полный вес транспортного средства, кг; - скорость транспортного средства, м/с; - суммарный коэффициент дорожного сопротивления; -коэффициент сопротивления подъему (при построении мощностного баланса принимаем , т.к. рассматриваем движение по горизонтальному участку дороги); - коэффициент сопротивления качению.

;

где - коэффициент сопротивления качению определяется по формуле

;

*g Н.

Таким образом,

кВт.

Значение - при различных скоростях заносим в таблицу 5.

В таблице 5 дополнительно рассчитываем суммарные потери мощности на преодоление сопротивления воздуха и дорожных сопротивлений.

Таблица 4 Результаты расчета мощностного баланса

		,рад/с	92	104	157	209	314	387	419	461
I	4,12	, км/ч	6	7	10	13	20	24	26	29
		, кВт	22,61	25,80	39,16	52,41	77,40	92,61	98,32	105,00
		, кВт	20,58	23,48	35,63	47,70	70,43	84,28	89,47	95,55
II	2,64	, км/ч	9	10	15	21	31	38	41	45
		, кВт	22,61	25,80	39,16	52,41	77,40	92,61	98,32	105,00
		, кВт	20,58	23,48	35,63	47,70	70,43	84,28	89,47	95,55
III	1,58	, км/ч	15	17	26	35	52	64	69	76
		, кВт	22,61	25,80	39,16	52,41	77,40	92,61	98,32	105,00
		, кВт	20,58	23,48	35,63	47,70	70,43	84,28	89,47	95,55
IV	1	, км/ч	24	27	41	55	82	101	109	120
		, кВт	22,61	25,80	39,16	52,41	77,40	92,61	98,32	105,00
		, кВт	20,58	23,48	35,63	47,70	70,43	84,28	89,47	95,55

Таблица 5 Результаты расчета мощностного баланс

, км/ч	29	45	76	120
,кВт	3,374	5,427	9,887	18,641
,кВт	0,432	1,641	7,653	30,185
,кВт	3,805	7,067	17,540	48,827

По результатам расчетов (табл.4) и (табл.5) строим график мощностного баланса.

1.5 Построение графика силового баланса

Силовой баланс показывает распределение полной окружной силы на ведущих колесах по отдельным видам сопротивлений



, Н;

где - сила сопротивления воздуха, Н; - сила суммарного дорожного сопротивления, Н; - сила сопротивления инерция, Н.

Полная окружная сила на всех передачах определяется по формуле

, Н.

Расчет полной окружной силы для движения на первой передаче = 4,12 при =92 рад/с.

Н.

Сила суммарного дорожного сопротивления определяется по формуле

, Н.

где =25506 Н - полный вес автомобиля; - коэффициент сопротивления качению; - коэффициент сопротивления подъёму (горизонтальной участок дороги).

Расчет силы суммарного дорожного сопротивления при км/ч:

Н.

Силу сопротивления воздуха находят по формуле

, Н;

где - коэффициент обтекаемости; - скорость автомобиля, м/с; м² - площадь поперечного сечения.

Расчет силы сопротивления воздуха при км/ч:

Н.

Расчетные значения сил , , , заносим в табл.6.

Максимально возможная скорость автомобиля определяется точкой пересечения графика для 4 - ой передачи с кривой суммарного сопротивления.

Таблица 6 Результаты расчета силового баланса

, км/ч	29	45	76	120
, Н	417,00	429,78	468,64	559,24
, Н	53,35	129,93	362,74	905,56
, Н	470,35	559,71	831,39	1464,80

Таблица 7

	,рад/с	92	104	157	209	314	387	419
4,12	, км/ч	6	7	10	13	20	24	26
	, Н	121640,7	122771,1	123431,6	124110,1	121989,2	118435,7	116126,8
2,64	, км/ч	9	10	15	21	31	38	41
	, Н	77944,55	78668,89	79092,12	79526,86	78167,81	75890,81	74411,33
1,58	, км/ч	15	17	26	35	52	64	69
	, Н	46648,63	47082,14	47335,44	47595,62	46782,25	45419,5	44534,05
1	, км/ч	24	27	41	55	82	101	109
	, Н	29524,45	29798,82	29959,14	30123,81	29609,02	28746,52	28186,11

По данным таблиц 6 и 7 строим график силового баланса.

1.6 Построение динамической характеристики автомобиля

Динамический фактор определяется по формуле

,



где - полная окружная сила, Н; - сила сопротивление воздуха, Н; - свободная сила тяги, Н; - суммарная нормальная опорная реакция всех колес автомобиля. Полученные значения динамического фактора при определенной скорости автомобиля заносим в таблицу 8.

Расчет значение динамического фактора ведем для , рад/с, = 6 км/ч. Определяем по лучевой диаграмме скорость автомобиля, затем по графику силового баланса находим значение = 121232,29 Н, тогда

Расчет коэффициента сопротивления качения при = 29 км/ч

.

Расчетные значение заносим в таблицу 9.

Таблица 8 Результаты расчета динамического фактора

		,рад/с	92	104	157	209	314	387	419
I	4,12	, км/ч	6	7	10	13	20	24	26
			4,75	4,80	4,82	4,85	4,77	4,63	4,54
II	2,64	, км/ч	9	10	15	21	31	38	41
			3,04	3,07	3,08	3,10	3,05	2,96	2,90
III	1,58	, км/ч	15	17	26	35	52	64	69
			1,81	1,83	1,84	1,85	1,82	1,76	1,73
IV	1	, км/ч	24	27	41	55	82	101	109
			1,14	1,15	1,16	1,16	1,14	1,11	1,08

Таблица 9 Результаты расчета коэффициента сопротивления качения

, км/ч	29	45	76	120
	0,02052	0,02702	0,04676	0,09280



По данным табл.9 строим график , где пересечение кривой с кривой даст максимальную скорость автомобиля.

1.7 Определение ускорения автомобиля

Величину ускорение можно определить по формуле

, м/с²

где величину можно определить по динамической характеристике, где - ускорение свободного падения, м/с²; - коэффициент учета вращающихся масс

Расчет на первой передаче

Расчет ускорения автомобиля на первой передаче при рад/с. Находим значение по графику динамической характеристике при скорости, соответствующей рад/с

, м/с²;

где величину можно определить по динамической характеристике, , где - ускорение свободного падения, м/с²; - коэффициент учета вращающихся масс, его величину определяют по эмпирической формуле .

Расчет на первой передачи :

.

Расчет ускорение автомобиля на первой передаче при , рад/с. Находим значение по графику динамической характеристике при скорости , соотвествующей , рад/с

м/с².

Расчетные значение на различных передачах заносим в табл.10.

Таблица 10 Результаты расчета ускорения

		,рад/с	92	104	157	209	314	387	419
1,72	4,12	, км/ч	6	7	10	13	20	24	26
		, м/с2	27,005	27,258	27,404	27,553	27,072	26,271	25,751
1,32	2,64	, км/ч	9	10	15	21	31	38	41
		, м/с2	22,468	22,678	22,795	22,914	22,495	21,810	21,369
1,14	1,58	, км/ч	15	17	26	35	52	64	69
		, м/с2	15,438	15,581	15,648	15,710	15,362	14,833	14,501
1,08	1	, км/ч	24	27	41	55	82	101	109
		, м/с2	10,183	10,272	10,281	10,271	9,894	9,406	9,117

По данным таблицы 10 строим график ускорения.

1.8 Построение графиков обратного ускорения

Время и путь разгона следует определять графоаналитическим методом. Для определения времени разгона строится график величин, обратных ускорений. Поскольку величина, обратная ускорению, при скорости, близкой к максимальной имеет большое значение, построение следует ограничить скоростью.

.

км/ч.

Поданным таблицам 10 считаем значения обратных ускорений , с²/м; и заносим их в таблицу 11.



Таблица 11. Результаты расчёта обратного ускорения.

		,рад/с	92	104	157	209	314	387	419
1,72	4,12	, км/ч	8	11	16	20	21	23	7
		1/, м/с2	0,036	0,036	0,037	0,038	0,039	0,040	0,045
1,32	2,64	, км/ч	12	17	25	31	33	36	12
		1/, м/с2	0,044	0,044	0,044	0,046	0,047	0,048	0,065
1,14	1,58	, км/ч	21	28	41	51	55	61	19
		1/, м/с2	0,064	0,064	0,065	0,067	0,069	0,071	0,098
1,08	1	, км/ч	33	44	65	81	87	96	-
		1/, м/с2	0,097	0,097	0,100	0,104	0,107	0,112	-

По данным таблицы 11 аналогично графику ускорений строится График обратных ускорений.

1.9 Определение времени и пути разгона автомобиля

Для определения времени разгон график обратных ускорений разбивают на ряд интервалов скоростей, в каждом из которых определятся площадь, заключённая между кривой величин обратных ускорению и осью абсцисс - это площадь времени движения.

Время движения на каждом участке определятся по формуле

,c;

где - порядковый номер интервала ; - площадь , заключённая между кривой и осью абсцисс ,; - масштабный коэффициент скорости , показывающий на графике 1/ количество мм в 1 с²/м; - масштабный коэффициент скорости, показывающий на графике скорости количество мм в м/с.

,

.

Расчётные значения времени разгона на различных интервалах заносим в таблицу 12 , а на графике время разгона откладывается нарастающим итогом.

Таблица 12 Результаты расчёта времен разгона

Интервал	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
,мм2	198	216	228	234	252	276	300	330	372	390	390	450	546	600
, с	0,99	1,08	1,14	1,17	1,26	1,38	1,5	1,65	1,86	1,95	1,95	2,25	2,73	3

По таблице 12 определяем общее время разгона c.

Для определения пути разгона график времени разгона разбиваем на интервалы и подсчитываем площади , заключённые между кривой и осью ординат.

Путь разгона на каждом участке определяется по формуле

м,

где - путь разгона на - том интервале скоростей , м; - площадь между кривой и осью ординат , мм² ; c - масштабный коэффициент времени , показывающий на графике количество мм в одну секунду.

с =4 мм в 1 с.

Расчёт пути разгона на первом интервалe

м.

Значение заносим в табл.13. Найденный в каждом интервале путь разгона последовательно суммируем и строит график .



Таблица 13

Интервал	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
,мм2	12	36	60	90	126	156	192	228	264	312	366	414	468	528
, м	1,5	4,5	7,5	11,3	15,8	19,5	24,0	28,5	33,0	39,0	45,8	51,8	58,5	66,0

По таблице 13 найдём суммарное значение пути =484,5м.

1.10 Топливная экономичность (путевой расход топлива)

Путевой расход топлива

,

где - плотность топлива , для бензина 0,75 кг/л; - удельный расход топлива , г/кВт*ч.

Значения определяют по зависимости

где - коэффициенты, учитывающие изменение , соответственно от нагрузки и угловой скорости .

Принимаем г/кВт*ч.

Определяем

,

,

где , и равны соответственно 2,75; (-4,61) и 2,86 для бензиновых двигателей; И - коэффициент использования мощности двигателя ; , и равны соответственно 1,23; (-079) и 0,56 для обоих двигателей. Коэффициент использования мощности двигателя определяется

.

Расчёты следует выполнять только для высшей передачи и трёх значений дорожного сопротивления: 1) ; 2) ; .

Результаты заносим в таблицу 14, 15, 16 для дорожного сопротивления

Таблица 14 Результаты расчета топливной экономичности автомобиля при

	рад/с	92	104	157	209	314	387	419
	кВт	22,613	25,800	39,157	52,413	77,400	92,615	98,318
	кВт	3,002	3,505	6,033	9,491	20,439	32,384	38,830
	-	0,146	0,149	0,169	0,199	0,290	0,384	0,434
	-	2,138	2,125	2,051	1,946	1,653	1,401	1,288
	-	2,655	2,643	2,589	2,537	2,436	2,367	2,337
	м/с	7	8	11	15	23	28	30
	г/кВт*ч	1816,56	1797,41	1699,70	1580,05	1288,37	1060,94	963,15
	л/100км	9,25	9,40	10,20	11,19	13,10	13,86	13,95

Таблица 15 Результаты расчета экономичности при

	рад/с	92	104	157	209	314	387	419
	кВт	22,613	25,800	39,157	52,413	77,400	92,615	98,318
	кВт	3,348	3,899	6,638	10,323	21,798	34,188	40,849
	-	0,163	0,166	0,186	0,216	0,309	0,406	0,457
	-	2,076	2,063	1,991	1,886	1,597	1,351	1,241
	-	2,655	2,643	2,589	2,537	2,436	2,367	2,337
	м/с	7	8	11	15	23	28	30
	г/кВт*ч	1763,45	1744,81	1649,19	1531,58	1244,83	1022,82	928,34
	л/100 км	10,01	10,15	10,89	11,80	13,50	14,10	14,15



Таблица 16 Результаты расчета топливной экономичности автомобиля при

	рад/с	92	104	157	209	314	387	419
	кВт	22,613	25,800	39,157	52,413	77,400	92,615	98,318
	кВт	3,693	4,293	7,242	11,155	23,157	35,993	42,868
	-	0,179	0,183	0,203	0,234	0,329	0,427	0,479
	-	2,015	2,003	1,931	1,828	1,543	1,303	1,198
	-	2,655	2,643	2,589	2,537	2,436	2,367	2,337
	м/с	7	8	11	15	23	28	30
	г/кВт*ч	1711,71	1693,57	1600,04	1484,52	1202,96	986,69	895,70
	л/100 км	10,72	10,85	11,53	12,36	13,86	14,32	14,33

По значениям и из таблиц 14 , 15 , 16 строим график для (рис.10).

1.11 Тормозной и остановочные пути

динамический автомобиль тормозной топливный

Для определения тормозного и остановочного путей

,

.

Принимаем следующие значения параметров : =0,1 с - для гидропривода; =0,4 с - для легковых автомобилей, =0,8 с - время реакции водителя . В расчётах следует брать =0,7 для легковых автомобилей . Результаты расчёта заносим в таблицу 17, причём установившееся замедление будет равно



Таблица 17 Результаты расчёта тормозного и остановочного пути

	м/с	5	10	16,7	20	23
	м
	м

По данным табл.17 строим график на котором наносим значение

при =60 км/ч.

Размещено на Allbest.ru