Теория автомобилей

Государственный комитет по делам науки

и высшей школы РФ

Расчетно-пояснительная

записка

к курсовой работе

по дисциплине: «Теория эксплутационных свойств автомобиля».

Сургут 1999 г.

Содержание

1. Тяговый расчет автомобиля 4

1.1.Определение полной массы автомобиля

и распределение ее по осям 4

1.2. Расчет координат центра тяжести автомобиля 4

1.3. Выбор шин 4

1.4. Определение характеристик двигателя 5

1.4.1. Определение подкапотной мощности двигателя

необходимой для движения автомобиля с максимальной

скоростью 5

1.4.2. Расчет стендовой мощности двигателя 6

1.4.3. Построение внешней скоростной характеристики

двигателя 6

1.4.4. Определение крутящего момента 6

1.4.5. Определение литража двигателя 7

1.4.6. Определение хода поршня (S) и диаметра поршня(D) 7

1.5. Определение конструктивных параметров автомобиля 8

1.5.1. Определение передаточного числа главной передачи 8

1.5.2. Определение передаточного числа 1-ой передачи 8

1.5.3. Выбор количества передач 8

1.5.4.Определение передаточных чисел промежуточных передач 8

1.5.5. Определение скорости автомобиля на различных

передачах 9

1.6. Расчет тягового баланса автомобиля 9

1.6.1. Определяем силу сопротивления вспомогательного

оборудования 10

1.6.2. Сила сопротивления дороги 10

1.6.3. Сила аэродинамического сопротивления 11

1.6.4. Сила сопротивления трансмиссии 11

1.7. Мощностной баланс автомобиля 12

1.8. Динамический паспорт автомобиля 13

1.8.1. Динамический фактор 13

1.8.2. Номограмма загрузки автомобиля (D0) 14

1.8.3. Номограмма контроля буксования 15

1.9. Характеристика ускорений 15

1.10. Характеристика разгона 16

2. Топливная характеристика установившегося

движения автомобиля 20

3. Сравнительная характеристика и анализ

спроектированного автомобиля 23

Литература 26


1. Тяговый расчет автомобиля.


Тяговый расчет автомобиля

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Литер

Лист

Листов

3

26

1.Тяговый расчет автомобиля

1.1.Определение полной массы автомобиля и распределение ее по осям:

, где :

mo=1020 (кг)-масса снаряженного автомобиля (прототип);

mгр=150 (кг)- номинальная грузоподъемность автомобиля;

qo=70 (кг)- расчетная масса пассажира;

qбг=10 (кг)- расчетная масса багажа;

Nсум=5 (чел.)- кол-во перевозимых пассажиров (суммарно) с учетом водителя;

.

ma1= 46% = 563,2(кг)- вес приходящийся на переднюю ось;

ma2= 54% = 766,8(кг)- вес приходящийся на заднюю ось.

1.2. Расчет координат центра тяжести автомобиля:

- расстояние от передней балки

до центра тяжести;

-расстояние от заднего моста

до центра тяжести;

h=(0,25)L = 0,25* 2424 = 606(мм) – высота центра тяжести;

где:

L=2424(мм)- колесная база автомобиля.

1.3. Выбор шин:

Определение осевой нагрузки, действующей на шину.

Изм.

Лист

№ докум

Дата

Подп

Тяговый расчет автомобиля

Лист

4


где :

- количество шин на передней балке ;

-количество шин установленных на заднем мосту ;

.

Размеры шин :

175/70 S R13

где :

175 – ширина профиля (мм);

R – радиальная;

13 – диаметр диска;

S – индекс скорости допускает максимальную скорость 180 км/ч.

Статический радиус колеса:

Радиус качения:

Наружный диаметр: = 600(мм)

1.4. Определение характеристик двигателя.

1.4.1. Определение подкапотной мощности двигателя необходимой для движения автомобиля с максимальной скоростью.


где:

- сила тяжести автомобиля g = 9,81 (м/с2) – ускорение свободного падения;

- коэффициент сопротивления качению колеса;

Изм.

Лист

№ докум

Дата

Подп

Тяговый расчет автомобиля

Лист

5

f0 = 0,012 – коэффициент, зависящий от состояния дороги;

Vmax=140 (км/ч) = 39 (м/с) – максимальная скорость автомобиля;

- КПД трансмиссии;

k = 0,28 – коэффициент обтекаемости автомобиля;

F = 0,78*1,443*1,62 = 1,82 (м2) – лобовая площадь сечения автомобиля;

где:

ВГ = 1,62 (м) – габаритная ширина автомобиля;

НГ = 1,443 (м) – наибольшая габаритная высота автомобиля;

1.4.2. Расчет стендовой мощности двигателя

где:

Nv – подкапотная мощность двигателя;

- коэффициент потери мощности двигателя на привод

вспомогательного оборудования;

1.4.3.Построение внешней скоростной характеристики двигателя.

мощность двигателя.

где:

- подкапотная мощность двигателя;

А=В=С=1 – коэффициенты;

ne= 500 – 6000 (об/мин) – текущие обороты двигателя;

nN= 5500(об/мин) – обороты при максимальной мощности двигателя;

1.4.4. Определение крутящего момента.

где:

Ne – мощность двигателя при текущих оборотах;

nе – текущие обороты двигателя;

Изм.

Лист

№ докум

Дата

Подп

Тяговый расчет автомобиля

Лист

6

Расчеты сводим в таблицу 1.1.

ne

Ne, кВт

Ме, Н м

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

0,09

0,18

0,27

0,36

0,45

0,54

0,63

0,72

0,81

0,9

1

1,09

0,0081

0,0324

0,0729

0,1296

0,2025

0,2916

0,3969

0,5184

0,6561

0,81

1

1,1881

4,388

9,309

14,567

19,963

25,3

30,382

35,011

38,991

42,124

44,212

45,069

44,306

83,81

88,9

92,742

95,323

96,646

96,715

95,529

93,09

89,395

84,444

78,255

70,52

Табл. 1.1.

1.4.5. Определение литража двигателя.

где:

-максимальная мощность двигателя;

- литровая мощность двигателя.

1.4.6. Определение хода поршня (S) и диаметра поршня(D).


ход поршня.

где:

литраж двигателя;

i = 4 – число цилиндров.

Изм.

Лист

№ докум

Дата

Подп

Тяговый расчет автомобиля

Лист

7

диаметр поршня.

1.5. Определение конструктивных параметров автомобиля.

1.5.1. Определение передаточного числа главной передачи.

передаточное число главной передачи;

где:

rk = 285 мм = 0,285 м – статический радиус колеса;

nv = 6000 об/мин. – обороты двигателя при максимальной скорости;

iкв = 0,75 – передаточное отношение высшей передачи КПП;

Vamax = 140 км/ч = 39 м/с – максимальная скорость автомобиля;

1.5.2. Определение передаточного числа 1-ой передачи.

передаточное число 1-ой передачи.

где:

Ga =13916 Н – сила тяжести автомобиля;

- КПД трансмиссии;

Мemax = 96,715 – максимальный крутящий момент (табл. 1.1.);

максимальное дорожное сопротивление;

rк = 0,285 м – статический радиус колеса;

i0 = 5,39 – передаточное число главной передачи.

1.5.3. Выбор количества передач.

У данного прототипа ВАЗ-21047 имеется пятиступенчатая коробка переключения передач.

1.5.4.Определение передаточных чисел промежуточных передач.

где:

к – порядковый номер рассчитываемой передачи;

Изм.

Лист

№ докум

Дата

Подп

Тяговый расчет автомобиля

Лист

8

n – общее число передач не учитывая ускоряющую передачу и передачу заднего хода;

- передаточное число 2-ой передачи;

- передаточное число 3-ей передачи;

- передаточное число 4-ой передачи;

- передаточное число 5-ой передачи;

-передаточное число заднего хода.

1.5.5. Определение скорости автомобиля на различных передачах.

- скорость автомобиля.

где:

ne – текущие обороты автомобиля;

rк = 290 мм = 0,29 м – радиус качения колеса;

iк – передаточное число соответствующей передачи автомобиля;

i0 = 5,39 – передаточное число главной передачи.

Расчеты сводим в таблицу 1.2.

ne об/мин.

Va м/с

1

2

3

4

5

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

0,86

1,72

2,6

3,45

4,32

5,18

6,04

6,91

7,77

8,64

9,5

10,37

1,27

2,55

3,82

5,1

6,38

7,65

8,93

10,21

11,48

12,76

14,04

15,31

1,89

3,78

5,67

7,57

9,46

11,35

13,25

15,14

17,03

18,93

20,82

22,71

2,78

5,5

8,34

11,13

13,91

16,6

19,48

22,26

25,04

27,82

30,61

33,39

3,97

7,95

11,92

15,9

19,87

23,85

27,82

31,8

35,78

39,75

43,73

47,7

Табл. 1.2.


Изм.

Лист

№ докум

Дата

Подп

Тяговый расчет автомобиля

Лист

9

1.6. Расчет тягового баланса автомобиля

где:

Pe – полная эффективная сила тяги;

1.6.1. Определяем силу сопротивления вспомогательного оборудования.

Pb- сила сопротивления вспомогательного оборудования;

где:

Mb – момент сопротивления создаваемый вспомогательным оборудованием;

где:

Mb0 – момент сопротивления вспомогательного оборудования при

низкой частоте вращения коленчатого вала;

bE - коэффициент учитывающий влияние скоростного режима на

увеличение момента сопротивления;

где;

Pb0 = 0,01 мПа – среднее расчетное давление газов, обеспечивающее

привод вспомогательных механизмов, на низкой частоте вращения

коленчатого вала;

bE0 – коэффициент скоростных потерь на привод вспомогательного

оборудования =

1.6.2. Сила сопротивления дороги.

Изм.

Лист

№ докум

Дата

Подп

Тяговый расчет автомобиля

Лист

10

где:

Ga – сила тяжести автомобиля;

f0 – коэффициент сопротивления качению колеса;

Va – скорость автомобиля на высшей передачи.

1.6.3. Сила аэродинамического сопротивления.

где:

k – коэффициент обтекаемости;

F – площадь лобового сечения.

1.6.4. Сила сопротивления трансмиссии.

где:

nтр = 2 – количество агрегатов в трансмиссии;

- нагрузка на ведущий мост при полном использование грузоподъемности;

- коэффициент, учитывающий тип автомобиля;

Рх0 = 30 (Н) – сила сопротивления проворачивания валов, агрегата

трансмиссии;

- коэффициент скоростных потерь;

- коэффициент силовых потерь в трансмиссии.

Результаты сводим в таблицы 1.3. и 1.4.

N

передач.

Показатели

Частота вращения кол. вала.

обоз.

размерн.

500

1 1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

1

Ре

Рb

Реb

Va

Н

H

H

м/с

5103

57

5046

0,86

5413

82

5330

1,72

5647

124

5523

2,6

5804

184

5620

3,45

5885

260

5625

4,32

5889

354

5535

5,18

5817

464

5353

6,04

5668

592

5076

6,91

5443

736

4707

7,77

5142

897

4245

8,64

4765

1076

3689

9,5

4294

1271

3023

10,37

2

Pe

Pb

Pe-Pb

Va

H

H

H

м/с

3445

38,6

3407

1,27

3665

55,85

3609

2,55

3823

84,6

3798

3,82

3930

124,8

3805

5,1

3984

176,6

3808

6,38

3987

239,8

3747

7,65

3938

314,6

3623

8,93

3837

400,8

3437

10,21

3685

498,9

3187

11,48

3481

607,8

2874

12,76

3226

730,6

2496

14,04

2907

863,2

2044

15,31

3

Pe

Pb

Pe-Pb

Va

H

H

H

м/с

2330

26,02

2304

1,89

2471

37,6

2433

3,78

2578

57,04

2521

5,67

2650

84,1

2566

7,57

2686

119

2567

9,46

2688

161,7

2527

11,35

2655

212,1

2443

13,25

2587

270,2

2317

15,14

2484

336,2

2148

17,03

2347

409,8

1939

18,92

2175

492,6

1683

20,82

1960

582

1378

22,71

Табл. 1.3.

Изм.

Лист

№ докум

Дата

Подп

Тяговый расчет автомобиля

Лист

11

продолжение табл. 1.3.

4

Pe

Pb

Pe-Pb

Va

H

H

H

м/с

1585

17,7

1568

2,78

1681

25,5

1655

5,5

1753

38,8

1714

8,34

1802

57,2

1745

11,13

1827

81

1746

13,91

1829

110

1719

16,6

1806

144,2

1662

19,48

1760

183,8

1577

22,26

1690

228,7

1462

25,04

1597

278,7

1319

27,82

1479

335,1

1144

30,61

1333

395,9

938

33,39

5

Pe

Pb

Pe-Pb

Va

H

H

H

м/с

1109

12,39

1097

3,97

1176

17,85

1159

7,95

1227

27,16

1200

11,92

1261

40,04

1221

15,9

1279

56,7

1223

19,87

1280

77

1203

23,85

1264

100,9

1164

27,82

1232

128,6

1140

31,8

1183

160

1023

35,78

1117

175

922

39,75

1035

234,5

801

43,73

933,5

277,1

656,4

47,7

Табл. 1.3.

Силы сопротивления движению автомобиля (табл. 1.4.)

№ п/п

Наименование силы

Обозн.

Разм,

Va м/с

3,97

7,95

11,92

15,9

19,87

23,85

27,82

31,8

35,78

39,75

43,73

47,7

1

Трансмиссии

Ртр

Н

35,14

36,2

38,01

40,43

43,66

47,55

52,14

57,44

63,45

70,16

77,58

85,7

2

Дороги

РY

Н

168,7

174

182,8

195,3

210,9

230,3

253,2

279,5

309,5

342,8

379,8

420,2

3

Воздуха

РW

Н

8,03

32,2

72,4

128,8

201,1

289,8

394,4

515,3

652,4

805,2

974,5

1159

4

Суммарная

Pсум.

Н

211,9

242,4

293,2

364,4

455,8

567,7

699,7

852,3

1025

1218

1431

1665

Табл. 1.4.

1.7. Мощностной баланс автомобиля.

на привод вспомогательного оборудования;

где:

Va – скорость автомобиля (м/с);

Рb – сила сопротивления вспомогательного оборудования;

Ne – мощность двигателя;

Мощность, подводимая к колесу автомобиля (табл. 1.5.)

Наим.

Показатели

Частота вращения коленчатого вала об/мин.

Обозн.

Разм.

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

Мощн. ДВС

Ne

кВт

4,388

9,309

14,56

19,96

25,3

30,38

35,01

38,99

42,12

44,21

45,07

44,3

Мощн. потерь прив.

Nb

кВт

0,04

0,14

0,32

0,63

1,12

1,83

2,8

4,08

5,72

7,75

10,25

13,2

Ne-Nb

кВт

4,3

9,1

14, 3

19,3

24,2

28,5

32,2

34,92

36,3

36,4

34,8

31,1

Перед.

Va

м/с

1

Va1

м/с

0,86

1,72

2,6

3,45

4,32

5,18

6,04

6,91

7,77

8,64

9,5

10,3

2

Va2

м/с

1,27

2,55

3,82

5,1

6,38

7,65

8,93

10,21

11,48

12,76

14,04

15,3

3

Va3

м/с

1,89

3,78

5,67

7,57

9,46

11,35

13,25

15,14

17,03

18,93

20,82

22,7

4

Va4

м/с

2,78

5,5

8,34

11,13

13,91

16,6

19,48

22,26

25,04

27,82

30,61

33,3

5

Va5

м/с

3,97

7,95

11,92

15,9

19,87

23,85

27,82

31,8

35,78

39,75

43,73

47,7

Изм.

Лист

№ докум

Дата

Подп

Тяговый расчет автомобиля

Лист

12

Табл. 1.5.

трансмиссии.

где:

Ртр – сила сопротивления трансмиссии;

- мощность, затраченная на преодоление

сопротивления воздуха;

где:

РY - сила сопротивления дороги;

РW - сила аэродинамического сопротивления.

Мощность сопротивления движению автомобиля (табл. 1.6.)

№ п/п

Наим.

Обоз.

Разм.

Va м/с

3,97

7,95

1,92

15,9

19,87

23,85

27,82

31,8

35,78

39,75

43,78

47,7

1

Трансм.

Nтр

кВт

0,13

0,28

0,45

0,64

0,86

1,1

1,4

1,8

2,2

2,8

3,4

4,08

2

Дороги

NY

кВт

0,66

1,38

2,17

3,1

4,2

5,5

7,04

8,9

11,07

13,6

16,6

20,04

3

Воздуха

NW

кВт

0,03

0,25

0,86

2,04

3,99

6,9

10,97

16,3

23,34

32

42,5

55,3

4

Суммар.

NСУМ

кВт

0,82

2,19

3,48

5,78

9,05

13,9

19,41

27

36,6

48,4

62,5

79,5

Табл. 1.6.

1.8. Динамический паспорт автомобиля.

1.8.1. Динамический фактор.

D = (Pe - ( Pb + Pтр+ PW)) / Ga

где:

Ре и Рb – данные таблицы 1.3.

Ртр и РW – данные таблицы 1.4.

Расчеты динамического фактора сносим в таблицу 1.7.

Изм.

Лист

№ докум

Дата

Подп

Тяговый расчет автомобиля

Лист

13

№ пер.

Показат.

Частота вращения кол. вала об/мин.

Обоз

Разм

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

1

Va

м/с

0,86

1,72

2,6

3,45

4,32

5,18

6,04

6,91

7,77

8,64

9,5

10,3

Pe

Н

5103

5413

5647

5804

5885

5889

5817

5668

5443

5142

4765

4294

Pb

Н

57

82

124

184

260

354

464

592

736

897

1076

1271

Pтр

Н

34,8

34,9

35

35,1

35,2

35,4

35,6

35,9

36,1

36,5

36,8

37,2

PW

Н

0,3

1,5

3,4

6,06

9,5

13,6

18,5

24,3

30,7

38,04

45,9

54,8

Pсум

Н

91

143

162,4

Актуально: