Размещено на http://www.allbest.ru/

Кафедра эксплуатации автотранспортных средств

курсовоЙ проект

Тема: Расчет эксплуатационных характеристик легкового автомобиля класса «С»

Студент Филиппенков Алексей Павлович

Группа ИХС - 401



Оглавление

Введение

Раздел 1. Расчет необходимой мощности и построение внешней скоростной характеристики двигателя автомобиля

Раздел 2. Тяговая характеристика автомобиля

Раздел 3. Динамическая характеристика автомобиля

Раздел 4. Ускорение автомобиля

Раздел 5. Время разгона автомобиля

Раздел 6. Характеристика разгона автомобиля по пути

Раздел 7. Топливная экономичность автомобиля

Раздел 8. Расчет передней подвески

Общие выводы

Литература



Введение

Выполнение сегодняшних задач и движение к прогрессу требует от специалистов, связанных с производством и эксплуатацией автомобильных двигателей, глубоких знаний теории, конструкции и расчета двигателей внутреннего сгорания.

Прогресс в автомобильной промышленности, дальнейшее увеличение грузооборота автомобильного транспорта предусматривает не только количественный рост автопарка, но и значительное улучшение использования имеющихся автомобилей, повышение, культуры эксплуатации, увеличение межремонтных сроков службы.

Расчет эксплуатационных характеристик автомобиля позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого автомобиля, а также проверить степень совершенства реально работающего автомобиля.

В автомобильных и тракторных двигателях номинальная мощность равна максимальной мощности при нормальной частоте вращения коленчатого вала. Выбор или задание номинальной мощности определяется прежде всего назначением двигателя (для легкового или грузового автомобилей, трактора); его типом (бензиновый-карбюраторный или двигатель с впрыском топлива, газовый, дизель); условиями эксплуатации и т.д. Мощность современных автомобильных и тракторных двигателей колеблется в очень широких пределах - 15-500 кВт.



Раздел 1. Расчет необходимой мощности и построение внешней скоростной характеристики двигателя автомобиля

Исходные данные:

m_а = 2,325 т - полная масса автомобиля;

з_Т = 0,92 - КПД трансмиссии автомобиля;

V_тах = 155 км/ч (43,1 м/с) - максимальная скорость автомобиля;

f₀ = 0,03 - коэффициент сопротивления качению в начале движения автомобиля;

Н·с²/м⁴ коэффициент обтекаемости автомобиля (здесь: с_х - коэффициент аэродинамического сопротивления = 0,527 Н·с²/м·кг; с - плотность воздуха = 1,25 кг/м³);

F = 3,31 м² - лобовая площадь автомобиля;

g_N = 260 г /(кВт ^. ч) - удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности двигателя;

n_N = 5000 мин ^-1 - частота вращения вала двигателя на максимальной мощности;

n_н = 5600 мин ^-1 - номинальная (тах) частота вращения коленчатого вала двигателя;

n_min= 1000 мин ^-1 - минимальная частота вращения коленчатого вала ДВС.

Расчетные зависимости:

Необходимая мощность двигателя для обеспечения заданной максимальной скорости автомобиля N_v (Вт) при движении по горизонтальной дороге без ускорения:

= = 127,619 кВт, где f_V - коэффициент сопротивления качению при максимальной скорости автомобиля V_тах:

= 0,03·(1+6,5·10^-4·38,9²) = 0,06

V_тах - максимальная скорость автомобиля, м/с: (1 м/с = 3,6 км/ч);

G_а = m_а·g - вес автомобиля, 22808 Н (g = 9,81 м/с²).

Максимальная мощность двигателя: = = 131,638 кВт, где a, b и с - эмпирические коэффициенты, приведенные в табл. 1; л = n_mах /n_N. Принимаем: л = 1,12.

Таблица 1. Значения коэффициентов для расчета внешней скоростной характеристики двигателя

Тип двигателя	а	b	с
Бензиновый двигатель	1	1	1
Дизель	0,53	1,56	1,09

По полученному значению N_тах (кВт) рассчитываем внешнюю скоростную характеристику двигателя по формуле:

,

где n_е - текущие, в пределах рабочей зоны от n_min до n_н, значения частоты вращения коленчатого вала двигателя (мин ^-1); эта рабочая зона произвольно разбивается на шесть отрезков: n₁ = n_min = 1000 мин ^-1, n₂ = 2000 мин ^-1, n₃ = 3000 мин ^-1, n₄ = 4000 мин ^-1, n₅ = n_N = 5000 мин ^-1 , n₆ = n_н = 5600 мин ^-1.

N_e - текущее расчетное значение эффективной мощности двигателя (кВт).

Для построения кривой эффективного момента М_е (кН·м) используем формулу:

, кН·м.

При построении кривой удельного эффективного расхода топлива g_e для каждого выбранного значения n_е используем эмпирическую зависимость для бензиновых двигателей:

, г /(кВт· ч)

Часовой расход топлива определяют по формуле:

G_т = g_e ^. N_e ^. 10^-3, кг/ч.

Полученные при выполнении расчетов данные для построения кривых внешней скоростной характеристики двигателя заносим в таблицу:

Таблица 2. Параметры внешней скоростной характеристики

nе, мин -1	Ne, кВт	Ме, кН.м	ge, г/кВт.ч	Gт , кг/ч
n1 = nmin =1000	30,54	291,66	268,32	8,19
n2 = 2000	65,29	311,76	241,28	15,75
n3 = 3000	97,94	311,78	230,88	22,61
n4 = 4000	122,16	291,66	237,12	28,97
n5 = nN = 5000	131,64	251,43	260	34,23
n6 = nн = 5600	127,62	217,64	281,72	35,95



Рис.1 Внешняя скоростная характеристика бензинового ДВС.

Раздел 2. Тяговая характеристика автомобиля

Исходные данные:

-передаточные числа пятиступенчатой КП u_кп приведены в табл.1;

-максимальная скорость автомобиля v_мах = 140 км/ч = 38,9 м/с;

-радиус качения ведущих колес автомобиля r_к = 0,335 м;

-КПД трансмиссии з_Т = 0,92;

-коэффициент сопротивления качению в начале движения автомобиля f₀ = 0,03;

-коэффициент обтекаемости автомобиля k_w = 0,329;

-лобовая площадь автомобиля F = 3,31 м²;

-полная масса автомобиля m_а = 2,325 кг.

Порядок проведения расчета.

1. Рассчитываем передаточное число главной передачи u₀, которое обеспечивает заданную максимальную (кинематическую) скорость автомобиля v_тах на пятой передаче (u_кп = 0,77) при номинальной (максимальной) угловой скорости (частоте вращения 5600 мин^-1) вала двигателя (щ_тах =рn_н/30) по формуле:

= = 4,5 (1)

2. По формуле рассчитываем значения скоростей на различных передачах и частотах вращения вала двигателя, данные расчета заносим в таблицу:

Таблица 3. Значения скорости движения автомобиля v на различных передачах в зависимости от частоты вращения вала двигателя n_е:

№	n, мин-1	v, м/с
		1	2	3	4	5
1	1000	1,57	2,51	3,69	5,19	6,95
2	2000	3,14	5,02	7,38	10,39	13,9
3	3000	4,71	7,54	11,07	15,58	20,84
4	4000	6,28	10,05	14,76	20,78	27,79
5	5000	7,84	12,56	18,45	25,97	34,74
6	5600	8,79	14,07	20,66	29,09	38,91
uкп	3,41	2,13	1,45	1,03	0,77

3. Для различных значений n, М_е и u_кп рассчитываем величину тяговой силы Р_к по формуле:

, Н. (2)

М_е - значения крутящего момента (по внешней скоростной характеристике) для различных частот вращения вала ДВС

Результаты расчетов заносим в таблицу 4.

4. По данным таблицы 4 строим тяговую характеристику автомобиля.



Таблица 4. Значения тяговых усилий Рк на ведущих колесах автомобиля v на различных передачах в зависимости от частоты вращения вала двигателя n_е:

№	n, мин-1	Ме, Н·м	Рк, Н, для различных передач
			1	2	3	4	5
1	1000	291,66	17900,9	11181,5	7611,82	5407,02	4042,14
2	2000	311,76	19134,56	11952,09	8136,4	5779,65	4320,71
3	3000	311,78	19135,79	11952,85	8136,92	5780,02	4320,98
4	4000	291,66	17900,9	11181,5	7611,82	5407,02	4042,14
5	5000	251,43	15431,75	9639,19	6561,89	4661,2	3484,59
6	5600	217,64	13357,86	8343,76	5680,03	4034,78	3016,29
uкп	3,41	2,13	1,45	1,03	0,77

Далее при помощи графика силового (тягового) баланса определяем основные показатели движения автомобиля при равномерном движении по горизонтальной дороге. Для этого на полученной характеристике дополнительно строим кривые, характеризующие изменение силы сопротивления качения в зависимости от скорости движения автомобиля Р_f = f(v), и силы воздушного сопротивления Р_w = f(v). Затем сложением ординат строим суммарную силу сопротивления движению: Р_f +Р_w как функцию от скорости движения автомобиля (табл. 3).

Таблица 5. Изменение сил сопротивления качению и воздуха в зависимости от скорости движения автомобиля:

v, км/ч	v, м/с	f	Рf, Н	Рw, Н	Рf +Рw,, Н
0	0	0,03	684,25	0	684,25
20	5,56	0,0306	697,93	33,66	731,59
40	11,11	0,0324	738,99	134,42	873,41
60	16,67	0,0354	807,41	302,62	1110,03
80	22,22	0,0396	903,21	537,67	1440,88
100	27,78	0,045	1026,37	840,4	1866,77
120	33,33	0,0517	1179,19	1209,75	2388,94
140	38,91	0,0595	1357,09	1648,72	3005,81



По полученной характеристике можно определить показатели движения автомобиля. Максимальную скорость v_max определяют по абсциссе точки пересечения кривых Р_f +Р_w = Р_к. Заметим, что в этом случае, когда автомобиль движется по горизонтальной дороге (без подъемов) и без ускорения, запасы силы тяги на подъем и ускорение равны нулю. То есть данный автомобиль с такой скоростью не может преодолевать подъемы и двигаться с ускорением. Кроме того, если кривая Р_к проходит ниже суммарной кривой Р_f +Р_w, то автомобиль по такой дороге может двигаться только замедленно.

Анализ дорожных условий движения автомобиля без буксования ведущих колес.

На построенной тяговой характеристике автомобиля наносим горизонтальные линии, соответствующие силе сцепления ведущих колес автомобиля с дорогой Р_ц, для коэффициентов сцепления ц= 0,2 (обледенелая дорога); ц = 0,4 (мокрая глинистая дорога); ц = 0,6 (грунтовая сухая дорога); ц = 0,85 (асфальтовая сухая дорога).

Силу сцепления ведущих колес с дорогой автомобиля определяем как: Р_ц = G_цц, где G_ц - сцепной вес автомобиля колесной формулы 4х2: G_ц = л_ц G (л_ц - доля веса автомобиля, приходящегося на ведущие колеса; для легкового автомобиля принимаем: л_ц = 1).

Р_ц1 = 2325·9,81·0,2 = 4562 Н

Р_ц2 = 2325·9,81·0,4 = 9123 Н

Р_ц3 = 2325·9,81·0,6 = 13685 Н

Р_ц4 = 2325·9,81·0,85 = 19387 Н

По данным тяговой характеристики автомобиля определяем, на каких передачах возможно движение автомобиля без буксования ведущих колес по дорогам с различными условиями сцепления ведущих колес (ц). Анализ ведем, используя неравенство: Р_к ? Р_ц .



Рис.2 Тяговая характеристика легкового автомобиля

Раздел 3. Динамическая характеристика автомобиля

Исходные данные:

m_а = 2,325 т - полная масса автомобиля;

з_Т = 0,92 - КПД трансмиссии автомобиля;

k_w = 0,329 - коэффициент обтекаемости автомобиля;

F = 3,31 м² - лобовая площадь автомобиля;

Шины мод. 225/75R16 (радиус качения r_k = 0,335 м).

Параметры трансмиссии (u_кп, u₀) автомобиля приведены в таблице 3.

Динамическая характеристика автомобиля - это зависимость динамического фактора D от скорости v движения автомобиля.

Из раздела №1 заимствуем значения тяговых усилий Р_к на ведущих колесах на различных передачах в зависимости от частоты вращения вала двигателя n_е. Значения v в зависимости от n_е для различных передач КП заимствуем из предыдущего раздела.

Используя эти данные, значения динамического фактора для каждой скорости и передачи подсчитываем по формуле:

.



Результаты расчета заносим в таблицу:

Таблица 6. Значения динамического фактора для различных скоростей движения автомобиля и передач:

1-ая передача:

№	nе, мин-1	v, м/с	Рк, Н	Рw, Н	D
1	1000	1,57	17900,9	2,68	0,7847
2	2000	3,14	19134,56	10,74	0,8385
3	3000	4,71	19135,79	24,16	0,8379
4	4000	6,28	17900,9	42,95	0,783
5	5000	7,84	15431,75	66,94	0,6736
6	5600	8,79	13357,86	84,14	0,582

2-ая передача:

№	nе, мин-1	v, м/с	Рк, Н	Рw, Н	D
1	1000	2,51	11181,5	6,86	0,4899
2	2000	5,02	11952,09	27,44	0,5228
3	3000	7,54	11952,85	61,91	0,5213
4	4000	10,05	11181,5	109,99	0,4854
5	5000	12,56	9639,19	171,79	0,4151
6	5600	14,07	8343,76	215,58	0,3564

3-я передача:

№	nе, мин-1	v, м/с	Рк, Н	Рw, Н	D
1	1000	3,69	7611,82	14,83	0,3331
2	2000	7,38	8136,4	59,31	0,3541
3	3000	11,07	8136,92	133,45	0,3509
4	4000	14,76	7611,82	237,24	0,3233
5	5000	18,45	6561,89	370,69	0,2714
6	5600	20,66	5680,03	464,82	0,2287

4-ая передача:

№	nе, мин-1	v, м/с	Рк, Н	Рw, Н	D
1	1000	5,19	5407,02	29,33	0,2358
2	2000	10,39	5779,65	117,56	0,2482
3	3000	15,58	5780,02	264,34	0,2418
4	4000	20,78	5407,02	470,24	0,2164
5	5000	25,97	4661,2	734,46	0,1722
6	5600	29,09	4034,78	921,53	0,1365

5-ая передача:

№	nе, мин-1	v, м/с	Рк, Н	Рw, Н	D
1	1000	6,95	4042,14	52,6	0,1749
2	2000	13,9	4320,71	210,4	0,1802
3	3000	20,84	4320,98	472,95	0,1687
4	4000	27,79	4042,14	841,01	0,1403
5	5000	34,74	3484,59	1314,27	0,0952
6	5600	38,91	3016,29	1648,72	0,06

По данным табл.1 строим характеристику D = f(v). На построенную характеристику наносим кривую изменения коэффициента сопротивления качению для асфальтовой (f₀₂ = 0,03) горизонтальной дороги, которую предварительно рассчитываем по формуле: . В этой формуле значение v имеет размерность км/ч.

Таблица 7. Изменение коэффициента сопротивления качению в зависимости от скорости:

v,км/ч	0	20	40	60	80	100	120	140
f02	0,03	0,0306	0,0324	0,0354	0,0396	0,045	0,0517	0,0595

Рис.3 Динамическая характеристика легкового автомобиля.



Раздел 4. Ускорение автомобиля

В практических расчетах принимаем, что ускорение во время разгона определяется для случая движения автомобиля по горизонтальной дороге при максимальном использовании мощности двигателя (ВСХ). Ускорение определяем с использованием выражения: передняя подвеска торсион

, или .

Здесь значение коэффициента учета вращающихся масс двигателя, коробки передач и колес автомобиля принимаем как в_вр = 1,1.

Разгонять автомобиль можно при достижения двигателем минимально устойчивой частоты вращения ДВС (1000 мин^-1) на первой передаче, т.е. в нашем случае это возможно при достижении автомобилем скорости v₀ = 1,57 м/с. Значения D и f для подсчета величины разности (D - f) для каждого из семи выделенных интервалов v на оси абсцисс берем из таблиц предыдущего раздела, как запас динамического фактора, т.е. как разность ординат кривых D = f(v) и f = f(v). Данные расчета записываем в таблицу:

Таблица8. Значения величин ускорений для различных передач КП и скоростей движения автомобиля:

1 передача

N	ne	D	f	D-f	va	j	1/j
	мин-1	-	-	-	км/ч	м/с2	с2/м
1	1000	0,7847	0,03	0,7547	5,7	6,73	0,15
2	2000	0,8385	0,0302	0,8083	11,3	7,21	0,14
3	3000	0,8379	0,0304	0,8075	17	7,2	0,14
4	4000	0,783	0,0308	0,7522	22,6	6,71	0,15
5	5000	0,6736	0,0312	0,6424	28,2	5,73	0,17
6	5600	0,582	0,0315	0,5505	31,6	4,91	0,2



2 передача

N	ne	D	f	D-f	va	j	1/j
	мин-1	-	-	-	км/ч	м/с2	с2/м
1	1000	0,4899	0,0301	0,4598	9	4,1	0,24
2	2000	0,5228	0,0305	0,4923	18,1	4,39	0,23
3	3000	0,5213	0,0311	0,4902	27,1	4,37	0,23
4	4000	0,4854	0,032	0,4534	36,2	4,04	0,25
5	5000	0,4151	0,0331	0,382	45,2	3,41	0,29
6	5600	0,3564	0,0339	0,3225	50,7	2,88	0,35

3 передача

N	ne	D	f	D-f	va	j	1/j
	мин-1	-	-	-	км/ч	м/с2	с2/м
1	1000	0,3331	0,0303	0,3028	13,3	2,7	0,37
2	2000	0,3541	0,0311	0,323	26,6	2,88	0,35
3	3000	0,3509	0,0324	0,3185	39,9	2,84	0,35
4	4000	0,3233	0,0342	0,2891	53,1	2,58	0,39
5	5000	0,2714	0,0366	0,2348	66,4	2,09	0,48
6	5600	0,2287	0,0383	0,1904	74,4	1,7	0,59

4 передача

N	ne	D	f	D-f	va	j	1/j
	мин-1	-	-	-	км/ч	м/с2	с2/м
1	1000	0,2358	0,0305	0,2053	18,7	1,83	0,55
2	2000	0,2482	0,0321	0,2161	37,4	1,93	0,52
3	3000	0,2418	0,0347	0,2071	56,1	1,85	0,54
4	4000	0,2164	0,0384	0,178	74,8	1,59	0,63
5	5000	0,1722	0,0432	0,129	93,5	1,15	0,87
6	5600	0,1365	0,0465	0,09	104,7	0,8	1,25

5 передача

N	ne	D	f	D-f	va	j	1/j
	мин-1	-	-	-	км/ч	м/с2	с2/м
1	1000	0,1749	0,0309	0,144	25	1,28	0,78
2	2000	0,1802	0,0338	0,1464	50	1,31	0,76
3	3000	0,1687	0,0385	0,1302	75	1,16	0,86
4	4000	0,1403	0,045	0,0953	100	0,85	1,18
5	5000	0,0952	0,0535	0,0417	125,1	0,37	2,7
6	5600	0,06	0,0595	0,0005	140	0	-

Результаты расчета, помещенные в табл.8, используем для построения графиков зависимости j = f(v) .

Рис.4 График ускорения легкового автомобиля.

Раздел 5. Время разгона автомобиля

Так как j = , то dt = . Отсюда путем интегрирования полученного уравнения находим время разгона t в заданном интервале изменения скоростей от v₁ до v₂:

.

Следовательно, время разгона в определенном интервале скоростей пропорционально величине площади, лежащей под кривой (j) и ограниченной линиями v = v₁ и v = v₂. Такая площадь равна интегралу:



. (1)

В данном расчете время на переключение передач, приводящее к завышению времени разгона, примем равным 1 с. С учетом сделанного допущения время разгона на каждом участке приращения скорости Дv определится как: t_i = Дv/j_i , с. По полученным данным строим график времени разгона t = f(v). Полное время разгона от минимально устойчивой скорости автомобиля v₀ = 1,57 м/с до значений 38,9 м/с определяют как сумму времени разгона по всем участкам:

t₁ = Дv/j₁ , t₂ = t₁ +(Дv/j₂) , t₃ = t₂ +(Дv/j₃) и так далее до t_т конечного времени разгона:

.

Здесь t₁ - время разгона от скорости v₀ до скорости v₁; t₂ - время разгона до скорости v₂;… t_n - время разгона до скорости v_n; v₀ = 1,57 м/с - минимальная устойчивая скорость автомобиля.

Таблица 9. Значения зависимости времени от скоростей движения автомобиля

V км/ч	V м/c	ДV, м/c	jср, м/с2	1/jср, c2/м	Дt, с	t, с
5,7	1,57	1,57	3,37	0,3	0,47	0,47
11,3	3,14	1,57	6,97	0,14	0,22	0,69
17	4,71	1,57	7,21	0,14	0,22	0,91
22,6	6,28	1,57	6,96	0,14	0,22	1,13
28,2	7,84	1,56	6,22	0,16	0,25	1,38
31,6	8,79	0,95	5,32	0,19	0,18	1,56
вторая передача
31,6	8,79	0	0	-	1	2,56
36,2	10,05	1,26	4,48	0,22	0,28	2,84
45,2	12,56	2,51	3,73	0,27	0,68	3,52
50,7	14,07	1,51	3,15	0,32	0,48	4
третья передача
50,7	14,07	0	0	-	1	5
53,1	14,76	0,69	2,73	0,37	0,26	5,26
66,4	18,45	3,69	2,34	0,43	1,59	6,85
74,4	20,66	2,21	1,9	0,53	1,17	8,02
четвертая передача
74,4	20,66	0	0	-	1	9,02
74,8	20,78	0,12	1,65	0,61	0,07	9,09
93,5	25,97	5,19	1,37	0,73	3,79	12,88
104,7	29,09	3,12	0,98	1,02	3,18	16,06
пятая передача
104,7	29,09	0	0	-	1	17,06
125,1	34,74	5,65	0,59	1,69	9,55	26,61
140	38,91	4,17	0,19	5,26	21,93	48,54

По данным таблицы 9 строим график времени разгона автомобиля, где время на переключение передач условно, равное 1 с для иллюстрации момента переключения.

Рис.5 Характеристика времени разгона автомобиля.

Раздел 6. Характеристика разгона автомобиля по пути

Путь разгона в интервале изменения скоростей от v₁ до v₂ равен: . То есть, для получения зависимости пути разгона S от скорости автомобиля необходимо провести графическое интегрирование зависимости t = f(v), полученной в разделе 5.

Кривая этой зависимости разбивается на интервалы по времени, для каждого из которых находятся соответствующие значения v_{cр k}. Площадь элементарного прямоугольника есть путь, который проходит автомобиль от отметки t₄ до отметки t₅, двигаясь условно с постоянной скоростью v_{cр 5}. Величина площади элементарного прямоугольника определится как: ДS_k = v_{cр k} (t _k - t _k-1) = v_{cр k} · Дt _k , где k = l…n - порядковый номер интервала.

Путь разгона от скорости V₀ до скорости V₁ : S₁ = ДS₁; до скорости V₂ : S₂ = ДS₁ + ДS₂;… до скорости V_n : S_n = ДS₁ + ДS₂ + … + ДS_n = .

При построении графика пути разгона удобно пользоваться таблицей.

Таблица 10. Зависимость пути разгона автомобиля от скорости

1 передача

V км/ч	V м/c	ДV, м/c	Vср, м/с	ДS, м	S, м	Дt, с
5,7	1,57	1,57	0,79	0,37	0,37	0,47
11,3	3,14	1,57	2,36	0,52	0,89	0,22
17	4,71	1,57	3,93	0,86	1,75	0,22
22,6	6,28	1,57	5,5	1,21	2,96	0,22
28,2	7,84	1,56	7,06	1,77	4,73	0,25
31,6	8,79	0,95	8,32	1,5	6,23	0,18
2 передача
31,6	8,79	0	8,79	8,79	15,02	1
36,2	10,05	1,26	9,42	2,64	17,66	0,28
45,2	12,56	2,51	11,31	7,69	25,35	0,68
50,7	14,07	1,51	13,32	6,39	31,74	0,48
3 передача
50,7	14,07	0	14,07	14,07	45,81	1
53,1	14,76	0,69	14,42	3,75	49,56	0,26
66,4	18,45	3,69	16,61	26,41	75,97	1,59
74,4	20,66	2,21	19,56	22,89	98,86	1,17
4 передача
74,4	20,66	0	20,66	20,66	119,52	1
74,8	20,78	0,12	20,72	1,45	120,97	0,07
93,5	25,97	5,19	23,38	88,61	209,58	3,79
104,7	29,09	3,12	27,53	87,55	297,13	3,18
5 передача
104,7	29,09	0	29,09	29,09	326,22	1
125,1	34,74	5,65	31,92	304,84	631,06	9,55
140	38,91	4,17	36,83	807,68	1438,74	21,93

По данным таблицы 10 строим график пути разгона автомобиля.

Рис.6 Характеристика пути разгона автомобиля.

Раздел 7. Топливная экономичность автомобиля

Исходные данные:

m_а = 2,235 т - полная масса автомобиля;

з_Т= 0,92 - КПД трансмиссии автомобиля;

f₀ = 0,03 - коэффициент сопротивления качению;

k_w = 0,329 - коэффициент обтекаемости автомобиля;

F = 3,31 м² - лобовая площадь автомобиля;

g_N = 260 г /(кВт^.ч) - удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности двигателя N_емах;

с = 0,72 кг/л - плотность топлива.

Шины модификации 225/75R16 (радиус качения r_k = 0,335 м).

Параметры трансмиссии автомобиля приведены в таблице11

Таблица 11.

Передаточные числа Кпuкп	3,41	2,13	1,45	1,03	0,77
Передаточное число ГП u0	6,55

Мощность двигателя, которая затрачивается на движение автомобиля по горизонтальной дороге, определяем:

или (1)

Путевой расход топлива при данной затрате мощности:

или . (2)

Удельный эффективный расход топлива двигателемg_eв зависимости от режима работы ДВС определяем по эмпирической зависимости:

g_e = g_N·k_n·k_N, (3)

где g_N - удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности двигателя;

k_n - коэффициент, учитывающий изменение удельного эффективного расхода топлива в зависимости от частоты вращения вала двигателя (таблица 12);

k_N- коэффициент, учитывающий изменение удельного эффективного расхода топлива в зависимости от мощности двигателя (таблица 12).

Частота вращения вала двигателя для рассчитываемого скоростного режима автомобиля v определяется как:

, (4)

где u_к - передаточное число коробки передач;

u₀ - передаточное число главной передачи;

r_k - радиус качения колеса автомобиля.

Таблица 12. Значение коэффициентов k_N и k_n для бензиновых двигателей и дизелей

Режим работы двигателя	kN для бензинового двигателя	kN для дизеля	knдля всех двигателей
Ne /Nемах ,nе/nN
0,2	1,25	0,85	1,1
0,4	0,88	0,82	1,0
0,6	0,75	0,72	0,8
0,8	0,72	0,72	0,8
1,0	0,75	0,75	1,0

Результаты расчета заносим в таблицу 13. Повторив расчеты для других значений v, по полученным точкам строим топливно-экономическую характеристику автомобиля для данной передачи. Аналогичным образом проводим расчет и построение топливно-экономической характеристики автомобиля для другой передачи.

Таблица 13. Данные для топливно-экономической характеристики автомобиля

четвертая передача

V, км/ч	V, м/c	ne об/мин	ne/nN	кn	Ne, Вт	Ne/Nemax	кN	ge, г/(кВт·ч)	Qs, л/100км
20	5,56	1070	0,21	1,1	8473,9	0,06	1,25	357,5	21,04
40	11,11	2139	0,43	1	18149,3	0,14	1,25	325	20,48
60	16,67	3209	0,64	0,8	30279,9	0,23	1,25	260	18,22
80	22,22	4278	0,86	0,8	46038	0,35	0,88	183,04	14,63
100	27,78	5348	1,07	1	66699,3	0,51	0,75	195	18,06
104,7	29,08	5599	1,12	1	72364,9	0,55	0,75	195	18,72
пятая передача
25	6,94	999	0,2	1,1	10718,9	0,08	1,25	357,5	21,29
50	13,89	1999	0,4	1	23833,4	0,18	1,25	325	21,52
75	20,83	2998	0,6	0,8	41682,6	0,32	0,88	183,04	14,13
100	27,78	3998	0,8	0,8	66699,3	0,51	0,75	156	14,45
120	33,33	4797	0,96	1	93405,3	0,71	0,72	187,2	20,24
140	38,91	5600	1,12	1	127608,6	0,97	0,75	195	24,69

По данным таблицы 13 строим экономическую характеристику автомобиля:

Рис.7 Топливно-экономическая характеристика легкового автомобиля.

Раздел 8. Расчет передней подвески

Подвеской автомобиля называется совокупность устройств, обеспечивающих упругую связь между несущей системой и мостами или колесами автомобиля, при этом достигается:

· уменьшение динамических нагрузок на автомобиль, пассажиров и грузы;

· гашение вертикальных и угловых колебаний кузова и колес;

· регулирование положения кузова автомобиля во время движения.

По назначению детали подвески делятся на упругие элементы, стабилизаторы поперечной устойчивости, направляющее устройство и гасящее устройство.

Упругий элемент передает вертикальные нагрузки и снижает уровень динамических нагрузок, возникающих при движении автомобиля по неровностям поверхности дороги, обеспечивая при этом необходимую плавность хода автомобиля.

Направляющее устройство подвески передает несущей системе автомобиля силы и моменты между колесом и кузовом и определяет характер перемещения колес относительно несущей системы автомобиля. В зависимости от конструкции направляющее устройство полностью или частично освобождает упругий элемент от дополнительных нагрузок, передаваемых колесами раме (кузову) автомобиля. Гасящее устройство, а также трение в подвеске обеспечивают затухание колебаний кузова и колес автомобиля, при котором механическая энергия колебаний переходит в тепловую.

Рассчитаем переднюю торсионную подвеску легкового автомобиля. Допускаемые напряжения кручения для материала пружины [ф _доп] = 500 МПа. Прогиб подвески легкового автомобиля: f = 200…250 мм под статической нагрузкой Р (сила реакции дороги на колесо), воздействующей на рычаг стержня.

P = 0,25•G_a = 0,25•22808,3 = 5702,08 H;

Сначала, задавшись из конструктивных соображений длиной рычага стержня L (L = 728 мм), находим диаметр d стержня с таким расчетом, чтобы напряжение кручения ф_cm не превышало 500 МПа. При расчете используем известное из теории кручения круглого бруса выражение:

Формула для расчета диаметра стержня:

d = = = 0,035 м = 35 мм.

Задавшись величиной статического прогиба f подвески, определяем необходимую минимальную длину l стержня:

= = 0,11м

где G --модуль упругости материала торсиона при скручивании, равный 9·10⁴ МПа.

Вывод: для данной подвески минимальная длина стержня торсиона составляет 0,11м. Запаса прочности можно достичь, увеличивая его длину.

Рис.8 Торсионная подвеска



Общие выводы

1. Максимальная скорость автомобиля по построенной тяговой характеристике приблизительно равна 140 км/ч, или 38,9 м/с

2. Без пробуксовки автомобиль может проехать на всех передачах по асфальтовой сухой дороге, на 2,3,4 и 5 передаче по грунтовой дороге и на 3,4 и 5 передаче по глинистой дороге. По обледенелой дороге автомобиль проезжает без пробуксовки на 5 передаче.

3. Оценка максимального значения динамического фактора на 1-ой передаче D_тах1 = 0,8385 при скорости движения автомобиля v₁ = 3,14 м/c

4. Оценка снижения динамической характеристики на 5-ой передаче: D_тах5 = 0,1802 при скорости v₅ = 13,9 м/c.

5. Оценка величины максимальной скорости автомобиля v_тах при движении по асфальтовой (f₀₂ = 0,03) дороге. Максимальная скорость, равна 38,9 м/с .

6. По данным характеристики времени разгона можно сделать вывод, что наш автомобиль разгоняется до 100 км/ч примерно за 15 секунд.

7. До максимальной скорости автомобиль может разогнаться за 48,5 секунды.

8. Экономия топлива получается при движении на 4 передачи до скорости 71 км/ч, затем необходимо переключиться на 5 передачу.

9. Экономичный скоростной режим движения автомобиля приблизительно равен 95 км/ч на 5 передаче.



Литература

1. Гришкевич А.И. Автомобили. Теория. - М.: Высшая школа, 1986. - 208 с.

2. Кутьков Г.М. Теория трактора и автомобиля. Учебное пособие М.: Колос, 1996.- 287 с.

3. Литвинов А.С. Управляемость автомобиля. М.: Машгиз, 1972.-245 с.

4. Литвинов А.С._, Фаробин Я.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. - М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

5. Лукин П.П., Гаспарянц Г.А., Родионов В.Ф. Конструирование и расчет автомобиля. М.: Машиностроение, 1994.- 438 с.

6. М.М. Бендик, В.М. Фомин. Автомобили. Методические рекомендации по выполнению курсового проекта. Для студентов вузов по специальности 150201 - «Автомобили и автомобильное хозяйство». М.: РУДН, 2005.- 36 c.

7. Основы теории и конструкции автомобиля / М.Д. Артамонов и др.- М.: Машиностроение, 1974.

8. Петров В.А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин. М.: Машиностроение, 1988.- 432 с.

9. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин.-М.: Машиностроение,1990.- 352 с.

10. Токарев В.А. Топливная экономичность и тягово-скоростные качества автомобиля М.: Машиностроение,1982.- 432 с.

11. Чернышев В.А. Тягово-динамический расчет автомобиля. - Учебное пособие М.: МГАУ им.В.П.Горячкина, 1994.

12. Чудаков Е.Д. Теория автомобиля. М.:Машгиз, 1950.- 430 с.

Размещено на Allbest.ru