Тягово-динамический и топливно-экономический расчеты автомобиля УАЗ-3151

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет)

Факультет «Автотракторный»

Кафедра «Колесные, гусеничные машины и автомобили»

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Теория автомобиля»

Тягово-динамический и топливно-экономический расчеты автомобиля УАЗ-3151

Челябинск

2015

Оглавление

автомобиль шина разгон тяговый

Введение

1. Исходные данные

2. Расчетные параметры

2.1 Определение полной массы автомобиля

2.2 Выбор шин

3. Выбор двигателя и построение его внешней скоростной характеристики

4. Определение передаточного числа главной передачи

5. Выбор числа передачи определение передаточных чисел КПП

6. Тяговая и динамическая характеристики автомобиля

7. Ускорение автомобиля

8. Определение времени и пути разгона

9. Мощностной баланс

10. Топливная экономичность автомобиля

Заключение

Библиографический список



Введение

Тягово-скоростные свойства автомобиля - это совокупность свойств, определяющих выходные характеристики его прямолинейного движения в различных условиях, при работе двигателя на внешней скоростной характеристике.

Тяговый режим характеризуется передачей мощности от двигателя к ведущим колесам достаточной для преодоления сопротивления движению. Скорость движения автомобиля выбирают, исходя из эксплуатационных условий.

К показателям выходных характеристик, оценивающих тягово-скоростные свойства автомобиля, относятся: для заданных дорожных условий максимальная скорость движения, максимальное ускорение, максимальные преодолеваемые подъемы и минимальное время разгона до определенной скорости.

Тягово-скоростные свойства имеют важное значение при эксплуатации автомобиля. Они во многом определяют его среднюю скорость и производительность, которые являются важнейшими его показателями.

1. Исходные данные

Техническое задание:

- легковой автомобиль с приводом на переднюю и заднюю ось;

- вместимость - 7 человек;

- используется на дорогах общей сети с грунтовыми дорогами и пересеченной местности.

Выбираемые параметры:

- прототип - УАЗ-3151

- масса снаряженного автомобиля =1600 кг

- максимальная скорость = 110 км/ч

- максимальный угол подъема, преодолеваемый автомобилем …...= 31є

- фактор обтекаемости = 1,0 Н•сІ/мІ

- распределение веса по осям автомобиля П/З = 41/59

Коэффициент полезного действия трансмиссии рассчитываем, опираясь на знания, полученные по курсу «Детали машин» з_тр=0,82.

Рисунок 1. Коробка передач УАЗ

2. Расчетные параметры

2.1 Определение полной массы автомобиля

Полную массу автомобиля рассчитывают по формуле:

m_a = m₀ + (m_ч + m_б) • n, (1)

где m_a - полная масса автомобиля, кг;

- масса снаряженного автомобиля, = 1600 кг;

- масса водителя или пассажира, = 75 кг;

- число мест для сиденья, n = 7;

- масса багажа на одного человека (= 10 кг).

m_a = 1600 + (75 + 10) 7 = 2195 кг.

2.2 Выбор шин

Так как проектируемый автомобиль предназначен только для движения по дорогам общей сети, в том числе и с асфальтобетонным и цементобетонным покрытием, то принимаем колесную формулу 6х6.

Для определения нагрузки на переднюю ось воспользуемся развесовкой автомобиля - прототипа при полной нагрузке:

m_п = 0,59•m_a, (2)

где m_п - масса приходящаяся на переднюю ось автомобиля, кг;

m_a - полная масса автомобиля, кг.

m_п = 0,59•2195 = 1295,05 кг,

соответственно на заднюю ось приходится остальная часть нагрузки, численно равная:

m_з = m_a - m_п, (3)

где m_з - масса, приходящаяся на заднюю ось автомобиля, кг;

m_п - масса приходящаяся на переднюю ось автомобиля, кг;

m_a - полная масса автомобиля, кг.

m_з = 2195 - 1295,05 = 899,95 кг.

Выбор шин осуществляем в соответствии с рекомендациями завода - изготовителя.

Выбираем следующий размер шин: 215/90R15, где 215 - ширина профиля шины, мм;

90 - отношение высоты профиля к ширине (в процентах);

R - радиальная шина;

15 - посадочный диаметр, соответствующий диаметру обода колеса d, дюйм.

Рассчитываем радиус качения колеса с выбранной шиной:

(4)

где r_к - радиус качения колеса с выбранной шиной, м;

- статический радиус колеса, определяемый по формуле

где - диаметр обода колеса, м;

- коэффициент, учитывающий вертикальную деформацию шин,

= 0,88…0,9;

Н - высота профиля шины, м;



3. Выбор двигателя и построение его внешней скоростной характеристики

В настоящее время на автомобилях наиболее широкое распространение получили двигатели внутреннего сгорания. На легковых автомобилях применяют бензиновые двигатели.

Определим максимальную мощность двигателя . Для этого сначала найдем мощность двигателя при выбранной максимальной скорости автомобиля при движении на горизонтальной асфальтобетонной дороге. Мощность двига - теля при рассчитаем по формуле:

(8)

где - мощность двигателя при максимальной скорости, кВт;

G_a - полный вес автомобиля, Н.

Ши з- коэффициенты сопротивлению дороги и КПД трансмиссии при максимальной скорости;

(9)

ѓ₀ = 0,012...0,015 - коэффициент сопротивления качения для асфальто-бетона, относящийся к малым скоростям;



А мощность двигателя при выбранной максимальной скорости:

На транспортных автомобилях, устанавливается двигатель несколько завышенной мощности для того, чтобы создать собственную приспосабливае -мость его к внешним перегрузкам и уменьшить количество вынужденных переключений передач.

Для бензиновых двигателей без ограничителя числа оборотов степень использования равна:

Максимальная мощность двигателя определим по формуле:

(10)

где N_max - максимальная мощность двигателя, кВт;

- мощность двигателя при максимальной скорости, кВт;

a, b и c - коэффициенты, характеризующие тип и конструкцию двигателя внутреннего сгорания (для бензинового ДВС a = b = c = 1).

Определим стендовую мощность:



, (11)

где =1,1….1,2.

Величину двигателя проектируемого автомобиля используют лишь для сравнения ее с данными существующих двигателей и установления возможности применения выпускаемых промышленностью двигателей.

Внешняя скоростная характеристика может быть получена из решения следующей эмпирической формулы:

(12)

где - текущее значение мощности, кВт;

N_max - максимальная мощность двигателя, кВт;

n_m - текущее значение числа оборотов вала двигателя, об/мин;

n_N - максимальное значение числа оборотов вала двигателя, об/мин;

а, b и с - коэффициенты, характеризующие тип и конструкцию двигателя внутреннего сгорания (для бензинового ДВС a = b = c = 1).

700 об/мин; 4300 об/мин.

Зададим в интервале от до ряд значений , находим соответствующие значения и строим кривую зависимости , а затем , имея ввиду, что:



Н•м, (13)

Н•м, (14)

где - угловая частота вращения коленчатого вала, 1/с;

M_m - текущее значение крутящего момента, Н•м.

Результаты расчета занесем в таблицу 1.

Таблица 1. Внешняя скоростная характеристика двигателя

Частота вращения коленчатого вала , об/мин	Мощность Nm, кВт	Крутящий момент Mm, Н·м
700	9,23	125,95
1100	18,37	159,49
1500	25,78	164,15
1900	33,06	166,15
2300	39,85	165,48
2700	45,85	162,16
3100	50,69	156,17
3500	54,07	147,53
3900	55,63	136,23
4300	55,05	122,26

График зависимости и представлен на рисунке 2.



Рисунок 2. Внешняя скоростная характеристика двигателя

Определим рабочий объем (литраж) двигателя по формуле:

(15)

где V_h - рабочий объем (литраж) двигателя, л;

- тактность двигателя (для четырехтактного двигателя =4);

N_max - максимальное значение мощности, кВт;

- среднее эффективное давление при максимальной мощности, МПа.

n_max - максимальное значение числа оборотов вала двигателя, об/мин.

Для современных автомобильных двигателей = 0,6...1,6 МПа.

По полученному рабочему объему двигателя можно установить класс и некоторые характеристики проектируемого легкового автомобиля. Автомобиль - среднего класса (II), первой группы.



4. Определение передаточного числа главной передачи

Так как в техническом задании определена максимальная скорость движения автомобиля, то передаточное число главной передачи определяется, исходя из соотношения:

(16)

где i₀ - передаточное число главной передачи;

- обороты коленчатого вала, соответствующие максимальной скорости автомобиля, об/мин;

- передаточное число коробки передач на высшей передаче, =1,0

- передаточное число высшей передачи в раздаточной коробке;

V_max - максимальная скорость движения, км/ч.



5. Выбор числа передач и определение передаточных чисел КПП

При выборе числа передач в коробке передач обычно учитывают два фактора:

чем выше число передач, тем выше динамические качества автомобиля и меньше расход топлива;

с увеличением числа передач растут габариты, металлоемкость и стоимость коробки передач.

Исходя из этого обычно выбирают для легковых автомобилей при механической трансмиссии 4...5 передач.

Передаточное число первой передачи выбирают из условия преодоления максимального сопротивления дороги и отсутствия буксования ведущих колес при заданном значении коэффициента сцепления :

(17)

где G_a - полный вес автомобиля, Н;

G_сц - вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса, Н;

r_к - радиус качения колеса с выбранной шиной, м;

М_мах - максимальный крутящий момент, Н•м;

з_ТР - КПД трансмиссии;

- передаточное число высшей передачи в раздаточной коробке;

i₀ - передаточное число главной передачи;

(18)



( - для полноприводных автомобилей на низшей передаче в раздаточной коробке);

.

Если все колеса ведущие, то ; G_сц = G_ап.

Передаточное число первой передачи должно удовлетворять условию обеспечения минимально устойчивой скорости движения :

(19)

где - минимальная частота вращения коленчатого вала, об/мин;

V_min - минимальная скорость движения, км/ч.

При двухвальной коробке передач, в которой отсутствует прямая передача, промежуточные передачи выбирают по геометрической прогрессии по формуле:

(20)

где - передаточное число промежуточной передачи;

m - номер произвольной промежуточной передачи;

n - номер расчетной высшей передачи.

Для улучшения разгона автомобиля учитывают возрастающее сопротивление воздуха при движении на более высоких скоростях. Практически это осуществляют, уменьшая на 5...15% передаточные числа промежуточных передач, вычисленных по формулам геометрической прогрессии, до получения соотношения:

>>…> (21)

Принимаем: i₁=4,477; i₂=2,58; i₃=1,56; i₄=1,00.

Передаточное число‚ низшей передачи дополнительной коробки рассчитывают, исходя из условия получения минимальной скорости:

где - минимальное число оборотов коленчатого вала в минуту,

=2…3 км/ч;



6. Тяговая и динамическая характеристики автомобиля

Тяговая и динамическая характеристика представляют собой графики зависимостей и на всех передачах, а также на горизонтальной дороге, которые рассчитываются:

а) сила тяги на колесе

(22)

где Р_к - сила тяги на колесе, Н;

i_ТР - передаточное число трансмиссии при наличии коробки передач, дополнительной коробки и главной передачи, ;

з_ТР - КПД трансмиссии;

M_m - текущее значение крутящего момента, Н•м;

r_Д - радиус качения колеса (при движении без пробуксовывания), м.

б) скорость движения

(23)

где V - скорость движения, км/ч;

n_m - текущее значение числа оборотов вала двигателя, об/мин.

в) сила сопротивления дороги

(24)



где Р_Ш - сила сопротивления дороги, Н;

G_a - полный вес автомобиля, Н;

Ш - коэффициент сопротивления дороги.

при б = 0, (25)

где - табличное значение коэффициента сопротивления дороги;

f₀ = 0,012 - 0,015;

V - текущая скорость движения, км/ч;

г) сила сопротивления воздуха

(26)

где P_w - сила сопротивления воздуха, Н;

V - текущая скорость движения, км/ч;

П - количество прицепов или полуприцепов, П = 0;

- коэффициент, учитывающий влияние прицепа или полуприцепа на сопротивление воздуха; k_З = 0,4…0,5

kF - фактор обтекаемости, Н•сІ/мІ; kF = 0,6…0,7;

Динамический фактор

(27)

где D - динамический фактор;

Р_к - сила тяги на колесе, Н;

- сила сопротивления воздуха, Н;

G_a - полный вес автомобиля, Н.

Угол подъема, который преодолевает автомобиль на каждой передаче при разных значениях равномерной скорости и заданном коэффициенте сопротивления качению определяется по уравнению:

. (28)

Вычисленные значения внесем в таблицу 2.

Таблица 2. Тяговая и динамическая характеристика автомобиля

n, об/мин	V, м/с	V, км/ч	Pk, Н	Pw, Н	D	ш	б, є	Pш, Н
Движение на пониженной передаче
700	0,56	2,0	13591,3	0,3	0,59	0,01500	35,3	345,5
1100	0,87	3,1	17210,9	0,8	0,75	0,01501	47,7	345,6
1500	1,19	4,3	17713,1	1,4	0,77	0,01501	49,4	345,7
1900	1,51	5,4	17928,4	2,3	0,78	0,01502	50,2	345,9
2300	1,83	6,6	17856,6	3,3	0,77	0,01503	49,9	346,1
2700	2,14	7,7	17497,9	4,6	0,76	0,01504	48,6	346,4
3100	2,46	8,9	16852,1	6,0	0,73	0,01505	46,1	346,7
3500	2,78	10,0	15919,4	7,7	0,69	0,01507	42,8	347,0
3900	3,10	11,1	14699,6	9,6	0,64	0,01508	38,8	347,4
4300	3,41	12,3	13192,9	11,6	0,57	0,01510	34,1	347,8
Движение на I передаче
700	1,11	4,0	6797,3	1,2	0,30	0,01501	16,3	345,7
1100	1,75	6,3	8607,5	3,0	0,37	0,01503	21,1	346,1
1500	2,38	8,6	8858,7	5,6	0,38	0,01505	21,7	346,6
1900	3,02	10,9	8966,3	9,1	0,39	0,01508	22,0	347,3
2300	3,65	13,1	8930,4	13,3	0,39	0,01512	21,9	348,1
2700	4,28	15,4	8751,0	18,3	0,38	0,01516	21,4	349,1
3100	4,92	17,7	8428,1	24,1	0,36	0,01521	20,5	350,3
3500	5,55	20,0	7961,6	30,8	0,34	0,01527	19,2	351,7
3900	6,19	22,3	7351,6	38,2	0,32	0,01534	17,6	353,2
4300	6,82	24,6	6598,0	46,4	0,28	0,01541	15,6	354,8
Движение на II передаче
700	1,9	7,0	3905,4	3,7	0,169	0,01503	8,9	346,2
1100	3,0	10,9	4945,4	9,2	0,214	0,01508	11,5	347,3
1500	4,1	14,9	5089,7	17,1	0,220	0,01515	11,8	348,9
1900	5,2	18,9	5151,6	27,5	0,222	0,01524	12,0	351,0
2300	6,3	22,9	5131,0	40,2	0,221	0,01535	11,9	353,6
2700	7,5	26,8	5027,9	55,4	0,216	0,01549	11,6	356,7
3100	8,6	30,8	4842,3	73,1	0,207	0,01564	11,1	360,2
3500	9,7	34,8	4574,3	93,2	0,195	0,01582	10,3	364,3
3900	10,8	38,8	4223,8	115,7	0,178	0,01602	9,4	368,8
4300	11,9	42,8	3790,9	140,6	0,158	0,01623	8,2	373,9
Движение на III передаче
700	3,19	11,5	2368,	10,1	0,102	0,01509	5,0	347,5
1100	5,01	18,0	2998,7	25,0	0,129	0,01522	6,5	350,5
1500	6,83	24,6	3086,2	46,5	0,131	0,01541	6,6	354,9
1900	8,66	31,21	3123,7	74,7	0,132	0,01566	6,7	360,5
2300	10,48	37,7	3111,2	109,4	0,130	0,01596	6,5	367,6
2700	12,30	44,3	3048,7	150,8	0,126	0,01632	6,3	375,9
3100	14,12	50,8	2936,2	198,8	0,119	0,01674	5,9	385,6
3500	15,94	57,4	2773,7	253,4	0,109	0,01722	5,3	396,7
3900	17,77	64,0	2561,2	314,6	0,098	0,01776	4,6	409,0
4300	19,59	70,5	2298,7	382,5	0,083	0,01836	3,7	422,7
Движение на IV передаче
700	4,97	17,9	1517,9	24,7	0,0648	0,01522	2,8	350,4
1100	7,82	28,1	1922,2	60,9	0,0808	0,01554	3,6	357,8
1500	10,66	38,4	1978,3	113,3	0,0810	0,01599	3,7	368,3
1900	13,50	48,6	2002,3	181,8	0,0791	0,01660	3,6	382,2
2300	16,34	58,8	1994,3	266,3	0,0750	0,01733	3,3	399,3
2700	19,19	69,1	1954,2	367,0	0,0689	0,01822	2,9	419,6
3100	22,03	79,3	1882,1	483,8	0,0607	0,01925	2,3	443,2
3500	24,87	89,5	1777,9	616,8	0,0504	0,02041	1,7	470,1
3900	27,72	99,8	1641,7	765,8	0,0380	0,02172	0,9	500,2
4300	30,56	110,0	1473,4	930,9	0,0236	0,02317	0,1	533,6

Строим графики зависимостей (см. рис. 3); и (см. рис. 4).



Рисунок 3. Динамический баланс автомобиля



7. Ускорение автомобиля

Время равномерного движения автомобиля обычно мало по сравнению с общим временем его работы. Например, в городах оно составляет 15...25% времени движения, от 30 до 45% - ускоренное движение и 30...40% - движение накатом и торможение.

Показателями динамических свойств автомобиля при неравномерном движении служат величины ускорений, а также путь и время, необходимые для движения в определенном интервале изменения скорости.

Ускорение движения, которое может развивать автомобиль при заданных условиях, характеризует приемистость автомобиля: чем больше ускорение, тем выше при прочих равных условиях средняя скорость движения, а следовательно, и производительность автомобиля.

Ускорение автомобиля найдем по формуле:

(28)

где j - ускорение автомобиля, м/с²;

D - динамический фактор;

Ш - коэффициент сопротивления дороги;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

д - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля.

В этом уравнении величина, стоящая в скобках, определяется по динамическому балансу автомобиля отрезком, заключенным между кривой динамической характеристики и линией, соответствующей коэффициенту сопротивления дороги.

Коэффициент учета вращающихся масс автомобиля (коэффициент условного увеличения поступательно движущейся массы автомобиля):



(29)

где J_m - момент инерции вращающихся масс двигателя, ;

- суммарный момент инерции колес, ;

i_к - передаточное число коробки передач на выбранной передаче;

- передаточное число высшей передачи в раздаточной коробке;

I₀ - передаточное число главной передачи;

G_a - полный вес автомобиля, Н;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

r_Д - динамический радиус колеса, м.

r_к - радиус качения колеса, м;

з_ТР - КПД трансмиссии.

Полученные значения ускорений внесем в таблицу 3.



Таблица 3. Ускорение и обратное ускорения автомобиля

Jнизш, м/сІ	1/Jнизш, сІ/м	J1, м/сІ	1/J1, сІ/м	J2, м/сІ	1/J2, сІ/м	J3, м/сІ	1/J3, сІ/м	J4, м/сІ	1/J4, сІ/м
1,991	0,502	1,900	0,526	1,274	0,785	0,790	1,266	0,467	2,141
2,545	0,393	2,366	0,423	1,646	0,607	1,034	0,967	0,615	1,626
2,614	0,382	2,433	0,411	1,696	0,590	1,051	0,952	0,613	1,632
2,649	0,377	2,499	0,400	1,711	0,584	1,058	0,946	0,589	1,698
2,614	0,382	2,499	0,400	1,702	0,587	1,037	0,965	0,543	1,840
2,580	0,388	2,432	0,411	1,660	0,603	0,997	1,003	0,478	2,094
2,476	0,404	2,299	0,435	1,584	0,631	0,930	1,076	0,391	2,560
2,337	0,428	2,165	0,462	1,483	0,674	0,834	1,199	0,283	3,539
2,164	0,462	2,031	0,492	1,341	0,746	0,729	1,371	0,153	6,519
1,922	0,520	1,764	0,567	1,173	0,852	0,588	1,702	0,040	246,6

Строим кривые зависимости ускорений и обратных ускорений автомобиля от скорости движения (см. рис. 4 и рис. 5).

Рисунок 4. График ускорений



Рисунок 4. График обратных ускорений



8. Определение времени и пути разгона

Ускорение, полностью характеризуя способность автомобиля к быстрому разгону, не дает достаточно наглядного представления о приемистости автомобиля. Поэтому определяют время и путь разгона, которые позволяют выявить приемистость автомобиля в более наглядной форме и сравнить автомобили по этим показателям.

Так как отсутствует аналитическая связь между обратным ускорением 1/j и скоростью V, то время разгона обычно определяют графоаналитически.

Для построения зависимости времени разгона от скорости всю площадь под кривой 1/j = f(V) разбивают вертикальными линиями на участки с интервалом скоростей 10 км/ч.

Для упрощения подсчета площадь каждого участка заменяют площадью равновеликого участка с высотой , где и - обратные ускорения в начале и в конце интервала скорости. Тогда для участка, например, при изменении скорости от V₁ до V₂ время разгона:

, (30)

где t₁ - время, с;

V₁ - скорость в начале интервала, м/с;

V₂ - скорость в конце интервала, м/с;

j - ускорение, м/сІ.

Аналогично определяются по остальным участкам.

Путь разгона определяют из соотношения



(31)

Этот интеграл решают также графоаналитически, используя график t= f(V).

Для построения графика S= f(V) эту площадь разбивают горизонтальными линиями на несколько участков. Для упрощения подсчета площадь каждого участка заменяем площадью равновеликого участка с тем же основанием и высотой

, (32)

где V₁ - скорость в начале участка, км/ч;

V₂ - скорость в конце участка, км/ч.

При изменении скорости от V₁ до V₂

, (33)

где S₁ - расстояние, м;

t₂ - время в конце интервала времени, с;

t₁ - время в начале интервала времени, с;

V'_ср - средняя скорость на интервале, м/с.

Аналогично определяются значения по остальным участкам.

Полученные значения расчетных точек внесем в таблицу 4.



Таблица 4. Определение времени и пути разгона

V, км/ч	t, c	S, м
0	0	0
10	1,1	1,5
20	2,0	5,6
30	3,1	12,9
40	4,9	27,2
50	6,7	46,5
60	9,2	76,7
70	11,4	110,8
80	15,1	167,8
90	17,5	218,8
100	22,4	311,1
110	28,7	438,5

По найденным значениям построим график и (см. рис. 6).

Рисунок 6. Время и путь разгона автомобиля



9. Мощностной баланс

Для оценки тягово-скоростных свойств и тяговой экономичности используют уравнение мощностного баланса, которое иллюстрирует распределение мощности по видам сопротивления:

(34)

где N_k - мощность на ведущих колес, кВт;

N_m - мощность двигателя при текущих оборотах, кВт;

з_ТР - КПД трансмиссии;

N_Ш - мощность на преодоление сопротивления дороги, кВт;

N_щ - мощность на преодоление сопротивления воздуха, кВт;

N_j - pазность мощности подводимая к ведущим колесам, кВт.

Разность мощности подводимая к ведущим колесам есть:

(35)

Определим значения мощности, найденные значения запишем в таблицу 5 и в таблицу 6.

Таблица 5. Тягово-скоростные свойства

Пониженная передача	I передача	II передача
n, об/мин	Nm, кВт	V, км/ч	n, об/мин	Nm, кВт	V, км/ч	n, об/мин	Nm, кВт	V, км/ч
700	9,23	2,0	700	9,23	4,0	700	9,23	7,0
1100	18,37	3,1	1100	18,37	6,3	1100	18,37	10,9
1500	25,78	4,3	1500	25,78	8,6	1500	25,78	14,9
1900	33,06	5,4	1900	33,06	10,9	1900	33,06	18,9
2300	39,85	6,6	2300	39,85	13,1	2300	39,85	22,9
2700	45,85	7,7	2700	45,85	15,4	2700	45,85	26,8
3100	50,69	8,9	3100	50,69	17,7	3100	50,69	30,8
3500	54,07	10,0	3500	54,07	20,0	3500	54,07	34,8
3900	55,63	11,1	3900	55,63	22,3	3900	55,63	38,8
4300	55,05	12,3	4300	55,05	24,6	4300	55,05	42,8
III передача	IV передача
n, об/мин	Nm, кВт	V, км/ч	n, об/мин	Nm, кВт	V, км/ч
700	9,23	11,5	700	9,23	17,9
1100	18,37	18,0	1100	18,37	28,1
1500	25,78	24,6	1500	25,78	38,4
1900	33,06	31,21	1900	33,06	48,6
2300	39,85	37,7	2300	39,85	58,8
2700	45,85	44,3	2700	45,85	69,1
3100	50,69	50,8	3100	50,69	79,3
3500	54,07	57,4	3500	54,07	89,5
3900	55,63	64,0	3900	55,63	99,8
4300	55,05	70,5	4300	55,05	110,0

Таблица 6. Мощностной баланс

V, км/ч	Pщ, Н	ш	Pш, Н	Nш/з, кВт	Nш+Nщ/з, кВт
0	0	0,0150	345,5	0	0
10	7,7	0,0151	347,0	1,2	1,5
20	30,8	0,0153	351,7	2,4	3,1
30	69,2	0,0156	359,4	3,7	5,2
40	123,1	0,0161	370,3	5,0	7,8
50	192,3	0,0167	384,3	6,5	11,2
60	276,9	0,0174	401,4	8,2	15,6
70	376,9	0,0183	421,6	10,0	21,1
80	492,3	0,0193	444,9	12,1	28,0
90	623,1	0,0205	471,4	14,4	36,5
100	769,2	0,0218	500,9	17,0	46,8
110	930,8	0,0232	533,6	19,9	54,8

По найденным значениям строим график мощностного баланса (см. рис. 7).



Рисунок 7. Мощностной баланс



10. Топливная экономичность автомобиля

Топливная экономичность характеризует способность автомобиля выполнять перевозки с минимальным расходом топлива.

Топливная экономичность зависит от:

- совершенства конструкции двигателя и всего автомобиля;

- квалификации водителя;

- организации транспортного потока;

- дорожно-климатических условий.

Топливную экономичность необходимо рассчитывать при установившемся и неустановившемся движении. При установившемся движении расчет ведется на высшей передаче, здесь же необходимо рассчитать расход топлива при некотором значении ускорения. При неустановившемся движении, с максимальной интенсивностью разгона строится на каждой передаче.

При установившемся движении скорость постоянна и ускорение рано нулю:

.

При неустановившемся движении скорость не постоянна и ускорение не равно нулю:

. (36)

Для построения графика зависимости расхода топлива от скорости движения воспользуемся следующей формулой:



(37)

где Q - расход топлива при текущей скорости движения, кг/100км;

g_e - удельный эффективный расход топлива, г/кВтч;

V - текущая скорость движения, км/ч;

з_ТР - КПД трансмиссии;

N_Ш - мощность на преодоление сопротивления дороги, кВт;

N_щ - мощность на преодоление сопротивления воздуха, кВт;

N_j - pазность мощности подводимая к ведущим колесам, кВт.

Удельный эффективный расход топлива определяется по следующей формуле:

(38)

где g_N - удельный расход топлива при максимальной мощности, г/кВтч;

K_u- коэффициент использования мощности двигателя;

K_щ - коэффициент использования частоты вращения коленчатого вала.

(39)

(40)

где U - степень использования мощности

(41)



Е - степень использования оборотов двигателя

. (42)

Найденные значения расхода топлива при установившемся движении представлены в таблице 7.

Таблица 7. Расход топлива

V, м/с	V, км/ч	U	KU	Е	Кщ	ge, г/кВтч	Q, кг/100км
4,97	17,9	0,246	1,751	0,16	1,116	644,8	8,2
7,82	28,1	0,217	1,882	0,26	1,055	654,9	9,3
10,66	38,4	0,243	1,767	0,35	1,013	590,8	9,6
13,5	48,6	0,281	1,611	0,44	0,984	522,9	9,9
16,34	58,8	0,333	1,429	0,53	0,965	454,9	10,3
19,19	69,1	0,401	1,236	0,63	0,955	389,5	10,4
22,03	79,3	0,491	1,058	0,72	0,956	333,7	10,5
24,87	89,5	0,610	0,932	0,81	0,964	296,2	10,9
27,72	99,8	0,769	0,902	0,91	0,980	291,6	12,5
30,56	110	0,991	0,996	1,00	1,000	328,6	15,3

Зададим ускорение j = 0,153 м/сІ. Найденные значения расхода топлива при движения автомобиля на высшей передаче при определенном ускорении представлены в таблице 8.

Таблица 8. Топливная экономичность на высшей передаче при заданном ускорении

V, м/с	V, км/ч	U	KU	Е	Кщ	ge, г/кВтч	Q, кг/100км
4,97	17,9	0,492	1,057	0,16	1,116	389,2	11,80
7,82	28,1	0,412	1,212	0,26	1,055	421,8	11,31
10,66	38,4	0,431	1,168	0,35	1,013	390,5	11,32
13,50	48,6	0,467	1,098	0,44	0,984	356,5	11,33
16,34	58,8	0,520	1,017	0,53	0,965	324,0	11,41
19,19	69,1	0,592	0,943	0,63	0,955	297,4	11,69
22,03	79,3	0,689	0,900	0,72	0,956	283,9	12,52
24,87	89,5	0,819	0,915	0,81	0,964	290,9	14,40
27,72	99,8	0,997	0,998	0,91	0,980	322,7	17,93
30,56	110,0	Ускорение j = 0,153 м/сІ не обеспечивается

По данным таблицы 7 и таблицы 8 строим экономическую характеристику автомобиля (см. рис. 8).

Рисунок 8. Топливная экономичность на высшей передаче при заданном ускорении

Определим расход топлива при движении на каждой передаче. Найденные значения запишем в таблицу 9 и построим график (см. рис. 10).

Таблица 9. Расход топлива

V, м/с	V, км/ч	Nш, кВт	Nщ, кВт	Nj, кВт	ge, г/кВтч	Q, кг/100км
Движение на пониженной передаче
0,56	2,0	0,19	0,0002	7,42	369,2	205,5
0,87	3,1	0,30	0,0007	14,73	347,6	203,4
1,19	4,3	0,41	0,0017	20,69	334,1	200,7
1,51	5,4	0,52	0,0034	26,60	324,7	197,6
1,83	6,6	0,63	0,0060	31,81	317,3	190,6
2,14	7,7	0,74	0,0098	36,72	314,7	186,7
2,46	8,9	0,85	0,0148	40,51	314,6	179,3
2,78	10,0	0,96	0,0214	43,21	317,5	170,9
3,10	11,1	1,08	0,0298	44,61	323,7	161,7
3,41	12,3	1,19	0,0396	43,59	328,8	146,4
Движение на I передаче
1,11	4,0	0,38	0,001	7,29	369,2	102,1
1,75	6,3	0,61	0,005	14,30	347,6	100,3
2,38	8,6	0,82	0,013	20,00	334,1	99,1
3,02	10,9	1,05	0,027	26,07	324,7	98,9
3,65	13,1	1,27	0,048	31,51	317,3	96,7
4,28	15,4	1,50	0,078	35,96	314,7	93,5
4,92	17,7	1,72	0,118	39,07	314,6	88,6
5,55	20,0	1,95	0,170	41,51	317,5	84,5
6,19	22,3	2,19	0,236	43,43	323,7	81,2
6,82	24,6	2,42	0,316	41,56	328,8	72,3
Движение на II передаче
1,9	7,0	0,66	0,007	6,74	369,2	59,3
3,0	10,9	1,04	0,027	13,74	347,6	58,1
4,1	14,9	1,43	0,070	19,35	334,1	57,5
5,2	18,9	1,83	0,143	24,76	324,7	56,5
6,3	22,9	2,23	0,253	29,83	317,3	55,1
7,5	26,8	2,68	0,416	34,64	314,7	53,6
8,6	30,8	3,10	0,629	37,90	314,6	51,6
9,7	34,8	3,53	0,904	40,03	317,5	49,3
10,8	38,8	3,98	1,249	40,29	323,7	46,2
11,9	42,8	4,45	1,673	38,83	328,8	42,1
Движение на III передаче
3,19	11,5	1,11	0,032	6,38	369,2	36,2
5,01	18,0	1,76	0,125	13,12	347,6	35,3
6,83	24,6	2,42	0,318	18,18	334,1	34,7
8,66	31,21	3,12	0,647	23,21	324,7	34,3
10,48	37,7	3,85	1,147	27,53	317,3	33,4
12,30	44,3	4,62	1,855	31,07	314,7	32,5
14,12	50,8	5,44	2,807	33,27	314,6	31,3
15,94	57,4	6,32	4,039	33,68	317,5	29,7
17,77	64,0	7,27	5,590	32,82	323,7	28,2
19,59	70,5	8,28	7,493	29,18	328,8	25,6
Движение на IV передаче
4,97	17,9	1,74	0,12	5,67	369,2	22,9
7,82	28,1	2,80	0,48	11,75	347,6	22,6
10,66	38,4	3,93	1,21	15,97	334,1	22,4
13,50	48,6	5,16	2,45	19,43	324,7	22,0
16,34	58,8	6,52	4,35	21,68	317,3	21,4
19,19	69,1	8,05	7,04	22,42	314,7	20,8
22,03	79,3	9,77	10,66	21,05	314,6	20,1
24,87	89,5	11,7	15,34	17,20	317,5	19,1
27,72	99,8	13,9	21,23	10,37	323,7	17,9
30,56	110,0	16,3	28,45	2,99	328,8	17,4

Рисунок 9. Расход топлива



Заключение

В данной работе программой Excel, автоматизированными методами расчетов параметров автомобиля, найден оптимальный вариант конструктивной схемы автомобиля: тип двигателя, его расположение, схема и тип трансмиссии, развесовка и колесная формула, определение характеристик двигателя и трансмиссии, обеспечивающих требуемые тягово-скоростные свойства, автомобиля в заданных условиях эксплуатации, проведен анализ тяговых и динамических качеств будущего автомобиля и выполнен топливно-экономический расчет.



Библиографический список

1. Вахламов В.К. Автомобили: Конструкция и эксплуатационные свойства: учебное пособие - М.: Издательский центр «Академия», 2009.

2. Галимзянов Р.К. Теория автомобиля: учебное пособие - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007.

Размещено на Allbest.ru