Содержание
1. Тяговый расчет автомобиля………………………………………………..2
1.1 Определение технических параметровавтомобиля……………….2
1.1.1. Фактор обтекаемости……………………………………………..2
1.1.2. Коэффициент сопротивления дороги
1.1.3. Максимальный коэффициент сопротивлениядороги ……..3
1.1.4. Снаряженная масса автомобиля………………………………....3
1.1.5. Распределение полной массы автомобиля поосям……………..3
1.1.6. КПД трансмиссии………………………………………………....3
1.1.7. Подбор шин………………………………………………………..3
1.2. Определение максимальной мощности двигателя ипостроение
егоскоростной характеристики..……………………………………….4
1.3. Определение передаточных чиселтрансмиссии………………….5
1.3.1. Определение максимального передаточного
числатрансмиссии………………………………………………………5
1.3.2. Определение передаточного числа главнойпередачи и максимального передаточногочисла коробки передач…………………….6
2.Тягово-динамические характеристикиавтомобиля………………………7
2.1.1Мощностной баланс………………………………………………..7
2.1.2 Тяговый баланс…………………………………………………….7
2.1.3Динамическая характеристика автомобиля………………………8
2.1.4 Ускорение автомобиля……………………………………………8
2.1.5 Определение времени разгона автомобиля………………………8
2.1.6 Определение пути разгона автомобиля…………………………..9
Литература………………………………………………………………………11
Приложение
1. Тяговый расчет автомобиля.
Тяговый расчёт служит дляопределения основных параметров двигателя и трансмиссии автомобиля,обеспечивающих ему требуемые тягово-скоростные свойства в заданных условияхдвижения.
1.1 Определение технических параметров автомобиля
Исходные данные для расчета:
Тип автомобиля:
Легковой среднего класса
Колесная формула:
4х2
Снаряженная масса, кг:
1400
Тип двигателя:
Поршневой бензиновый инжекторный
Тип трансмиссии:
Механическая ступенчатая
Максимальная скорость, км/ч
165
1.1.1. Фактор обтекаемости.
Аэродинамическиесвойства автомобиля зависят от фактора обтекаемости:
, где
cX-коэффициент лобового сопротивления, , Ав-площадьмиделева сечения.
Численныезначения cX выбираем по прототипу: сx=0,39 .
Ав=2,3м2
W=0,39·1,225 ·2,3/2=0,549 Нс2/м2.[6с.89]
1.1.2. Коэффициентсопротивления дороги
Принимаем с учетом условий движения автомобиля
=f0+Kf·Vmax^2;
Kf=0.7·10-5;
f0=0,02; [8 c.19]
=0,0345
1.1.3. Максимальный коэффициентсопротивления дороги .
Где по прототипу выбирают
-максимальный моментдвигателя;
1.1.4. Снаряженная масса автомобиля.
m0=1400 кг принимаем по прототипу
Полнаямасса — ma=m0+mб·n+mп·n, где
mб-масса багажа,
mп-масса пассажира,
n-количествопассажиров.
ma=1400+10·5+68·5=1790кг [1 c.9]
1.1.5. Распределение полноймассы автомобиля по осям.
ma1= 0,48 ma=0,48*1790=859,2кг-полная масса автомобиля, приходящаяся на переднюю ось;
ma2=0,52 ma=0,52*1790=930,8 кг — полная масса автомобиля, приходящаяся на заднюю ось;[1 c.12]
1.1.6. КПД трансмиссии.
0,95-КПД коробки передач,
0,95-КПД главной передачи,
0,995-КПД карданного шарнира.[1 c.8]
1.1.7. Подбор шин.
Максимальнодопустимая нагрузка на одну шину:
Условиеподбора:
c.9]
Для автомобиля максимальная нагрузка наколесо будет 4561Н.
км/ч
Выбираемшины 195/65R15ГОСТ 4754-97,
Категорияскорости-Н
rст=0,29 м.
rk= 0,308м.
1.2. Определениемаксимальной мощности двигателя и построение его скоростной характеристики.
Максимальная мощностьдвигателя исходя из заданноймаксимальной скорости движения автомобиля
Pev=(Yv Ga Vmax+W V3max)/1000hТ
Pev ==89,6кВт.
Находим максимальнуюмощность двигателя по формуле
Реmax=;
где a,b,c-коэффициенты характеризующие тип двигателя;
= — для инжекторныхдвигателей с ограничителем.
По прототипудвигательЗМЗ-406.2.
Pemax=106,6кВт nep=5200мин-1 -1
Temax=200,9Hм neт =4000мин-1 -1
Находим коэффициенты KT,K
K= Tep=9550м
KT =
а=
b=
c=
Проверка:
a+b-c=1
0,737+0,751-0,488=1 -верно.
Реmax==97,8 кВт.
.
Максимальная стендовая мощность
Кс=0,96 [1 c.12]
Выбираем двигатель ЗМЗ-406.2
На основании рассчитанных данных построим внешнюю скоростную характеристикудвигателя.
Мощность двигателя:
Pe=Pemax(awe/wep+b(we/wep)2-c(we/wep)3), где
Pemax — максимальная мощность двигателя;
ve — угловаяскорость коленчатого вала двигателя;
wep — угловая скорость коленчатого вала двигателя при его максимальной мощности;
a,b,c — поправочные коэффициенты.
Крутящий момент наколенчатом валу двигателя:
По результатамрасчетов построены графики зависимостимощности и крутящего момента от угловойскорости коленчатого вала двигателя(Рис. 1.).
1.3. Определение передаточныхчисел трансмиссии.
1.3.1. Определение максимальногопередаточного числа трансмиссии.
Uтрmax=Ymax·Ga·rд/(Temax·hT),где
Ga-полный вес автомобиля, Н
rд-динамический радиус колеса, м ;
Tеmax — максимальный крутящий момент двигателя, Нм;
hТ — КПД трансмиссии;
ymax — максимальный коэффициентсопротивления дороги.
Uтрmax=0,48·1790·9,81·0,29/(192,8·0,9)=14,08-из условияпреодоления автомобилем максимального сопротивления дороги.
По условию отсутствия буксования ведущих колес:
Umaxj=jх·mсц·ga·rд/( Temax·hT), где
jх — коэффициент сцепления шин с дорогой; φх=0,8;[1 c.13]
mсц=mR2ma2–сцепная масса
mR2 -коэффициентизменения нормальных реакций на ведущих колесах, m=1,3; [1 c.13]
Uтр maxj=0,8·1,3·930,8·9,81·0,29/(192,8·0,9)=15,87-по условиюотсутствия буксования ведущих колес.
Условие отсутствия буксования ведущих колес:
Uтрmaxтр maxj — условие выполняется
UтрV=0,105*nemin*rк/Vmin=5.82-условие обеспеченияминимальной устойчивости скорости движения.
nemin-минимальная устойчивая угловая скоростьвращения вала двигателя. [1,c14 ]
Vmin=5 м/cминимальная скоростьдвижения[1,c.14]
UтрV
Принимаем Uтрmax=14,08
1.3.2. Определениепередаточного числа главной передачи и максимального передаточного числа коробки передач
Минимальное передаточное число трансмиссии Uminвыбирается из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля.
Umin=wеv·rk/vmax
Где ωev=0.105λnep=0.105*5200*0.9=491.4рад/с
Umin=491.4·0,3/45.8=3,11 -минимальное передаточное число трансмиссии ;
U0=Uтрmin/ Ukmin=3,11/0,794=3.91
Максимальноепередаточное число коробки передач -UКmах=Umax/ U0, где:
Umax=14,08-максимальное передаточное число трансмиссии;
UКmах=14.08/3.91=3.6,
1.1.9.4 Определение передаточных чисел промежуточных передач КПП.
Диапазон передаточных чисел трансмиссии:
Дт= Uтрmax/ Umin=14,08/3,11=4,52
Полученныезначения не попадают в диапазон указанный в [1,c14 ] .
Для проектируемого автомобиля выбираем 5-тиступенчатую трёхвальную, мех.коробку передач, поскольку такого типа коробкапередач устанавливается на прототипе.
Число ступеней-5
UKmin=0,794
Передаточные числа промежуточных передач
Ukm=Uk1n-m/(n-1)·Uknm-1/(n-1), где:
Uk1=3.6-передаточное числопервой передачи
n — количество передач вКПП: n=5;
m — номер передачи, длякоторой рассчитывается передаточное число.
Ukm=, где:
[1,c18 ]
Uk2= 2.22
Uk3= 1.52
Uk4=1
Uk5=0,794
Так как расчётные передаточные числа не значительноотличаются от прототипа то их берём по прототипу
Номер передачи
Передаточное число
1
3.618
2
2,188
3
1,304
4
1
5
0,794
главная
3,9
2..Тягово-динамические характеристикиавтомобиля
2.1… Данный проект представляет собой выбор ирасчет основных параметров двигателя и трансмиссии автомобиля. Расчет включаетдва этапа. На первом этапе, задавшись определенными условиями движения,рассчитывают конструктивные параметры двигателя и трансмиссии. На втором этапес использованием этих параметров строят ряд графиков, по которым затемопределяют показатели тягово-скоростных свойств автомобиля.
2.1.1 Мощностной баланс.
Pт=Pf+Pw+Pi+Pа, где
Pт-мощность на ведущих колесах автомобиля,
Pf-мощность, затрачиваемая на преодолениесопротивления качению,
Pw — мощность, затрачиваемая на преодолениесопротивления воздуха,
Pi — мощность, затрачиваемая на преодолениесопротивления подъему,
Pа- мощность, затрачиваемая на преодолениесопротивления разгону.
Pт=Pe·hT
Пересчёт угловой скорости вращения коленчатого валадвигателя в скорость автомобиля
V=rk·we/(Uik·U0) , где
Uк-передаточное число ступениКПП;
Uo-передаточное число главнойпередачи.
Pf=f·Ga·V, где
f=f0+Kf·V^2; -коэффициент сопротивления качению
Kf=0.7·10-5;
f0=0,02; [8 c.19]
Pw=W·V3
По результатам расчетов построены графики балансамощности(Рис.3).
2.1.2 Тяговый баланс
Fт=Ff+Fw+Fi+Fа, где
Fт-тяговая сила на ведущихколесах автомобиля,
Ff-сила сопротивлениякачению,
Fw — сила сопротивлениявоздуха,
Fi — сила сопротивленияподъему,
Fа- сила сопротивленияразгону.
Fт=Te·Uк·Uо·hT/ rд,
Ff=f·Ga,
Fw=W·V2
По результатам расчетов построены графики тяговогобаланса(Рис.4).
2.1.3 Динамическаяхарактеристика автомобиля
Динамический фактор
D=(Fт-Fw)/Ga
По результатам расчетов построены графикидинамической характеристики(Рис.5).
2.1.4 Ускорение автомобиля
δ=1+σ1*uki2+ σ2 — коэффициент учёта влияния вращающихся масс;
σ1=0,004…0,006; σ2 =0,03…0,05 — меньшие значения относятся к автомобилям большей грузоподъемности [7, стр.17];
принимаем:
σ1=0,005
σ2=0,04
По результатам расчетов построены графики ускоренияавтомобиля(Рис.6).
2.1.5 Определение времени разгона автомобиля.
Время разгона автомобиля на каждой передаче
где:
V1 — скорость в началеразгона;
V2 — скорость в концеразгона;
ax — ускорение автомобиля.
Наиболее выгодно переключать передачи в точкахпересечения графиков ускорений на разных передачах.
Интеграл удобно вычислить численным методом. Дляэтого разобьем ускорение на каждой передаче на 3 интервала. Обозначим:
j — номер передачи;
i — номер интервала;
Vi — скорость в конце i-гоинтервала;
Vi-1 — скорость в начале i-гоинтервала;
axi-1 — ускорение в начале i-гоинтервала;
axi — ускорение в конце i-гоинтервала.
Тогда:
— изменение времени наi-ом интервале;
DVi=Vi-Vi-1 — изменение скорости на i-оминтервале;
— среднее ускорение наинтервале.
Кроме того, необходимо учесть время переключенияпередач Dtпj,которое примем равным tn=1 секунде [8 c.20].
Тогда времяразгона
n — количество передач;
m — количество интерваловразбиения времени.
2.1.6 Определение пути разгона автомобиля.
Путьразгона автомобиля на каждой передаче
где
t1 — время в начале разгона;
t2 - время вконце разгона;
V — скорость автомобиля.
Интеграл удобно вычислить численным методом. Для этого разобьём путь разгона накаждой передаче на 3 интервала. Обозначим:
j — номер передачи;
i — номер интервала;
Vi — скорость в конце i-гоинтервала;
Vi-1 — скорость в начале i-гоинтервала;
Si-1 — путь в начале i-гоинтервала;
Si — путь в конце i-гоинтервала.
Тогда
где
Dti — изменение времени на I-ом интервале;
Vcp — средняя арифметическаяскорость автомобиля на i–ом интервале;
Также необходимо учесть путь, пройденныйавтомобилем в период переключения передачи SПj.Тогда путь разгона
где
где
— средняя арифметическая скорость автомобиля в период переключенияпередачи.
По результатам расчетов построены графики времени ипути разгона автомобиля (Рис.7,8)
Все результаты расчетовсведены в таблицы (см. приложение).
Литература.
1.Тяговый расчет автомобиля: Метод. разработка по специальным дисциплинамдля студентов спец. 150100 «Автомобиле- и тракторостроение»всех форм обучения / НГТУ; Сост.: В.Н.Кравец.- Н.Новгород, 2003.- 20с.
2.Расчет тягово-скоростных свойств автомобиля в электронных таблицах MicrosoftExel/НГТУ; Сост.: Д.В.Соловьев, Н.Ю.Ломунова и др. Н.Новгород, 2000.- 18с.
3.Техническое обоснование выбора параметров и показателей проектируемогоавтомобиля: Метод. разработка по специальным дисциплинам для студентовспециальности 15.02 — «Автомобиле- и тракторостроение» всех формобучения / ННПИ; Сост.: В.Н.Кравец, С.М.Кудрявцев. Н.Новгород, 1992.- 35с.
4.Формулы и алгоритмы для решения задач по теории автомобиля: Метод. разработкидля студентов специальностей 15.02 — «Автомобиле- и тракторостроение»и 15.05 — «Автомобильное хозяйство» всех форм обучения / ГПИ; Сост.:Л.В.Барахтанов, В.В.Беляков, А.М.Грошев и др. Горький, 1990.- 57с.
5.Автомобильный справочник. Б.С.Васильев, М.С.Высоцкий, Х.А.Гаврилов и др. Подобщей редакцией В.М.Приходько. М.: ОАО «Издательство»Машиностроение",2003.-670с.
6. Курсовое и дипломноепроектирование колесных и гусенечных транспортных машин: Учебное пособие./НГТУ; сост.: Л.В. Барахтанов, и др., -Н.Новгород, 2000 .
7. Тяговый расчет автомобиля. Методические указания квыполнению курсовой работы / Сост. Н.Н. Шевченко, Г.Г. Петров. — Томск: Изд-воТомского архитектурно-строительного университета, 2002 .
8. Машиностроение.Энциклопедия в сорока томах. Том IV– 15. Колесные и гусеничныемашины.- М.: Машиностроение, 1997.-688с.