Министерство образования Российской Федерации
Петрозаводский Государственный Университет
Кафедра “Механизации сельского хозяйства”
Курс “Тракторы и автомобили”
Курсовая работа
“Тяговый и топливно-экономический расчёт автомобиля”
Пояснительная записка к курсовой работе
Выполнил: студент гр. 43203
Богданов Е. Р.
Руководитель: преподаватель
Черняев Л.А.
Петрозаводск
2009
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Контрольное задание
1. Выбор параметров двигателя
1.1 Двигатель
1.2 Передаточное число главной передачи автомобиля
1.3 Передаточное число 1 передачи коробки передач
1.4 Передаточные числа промежуточных передач
2. Тяговый расчёт автомобиля
2.1 График тягового баланса
2.2 График баланса мощности
2.3 График динамического фактора
2.4 График ускорений
2.5 График времени разгона
2.6 График пути разгона
3. Топливно-экономический расчёт автомобиля
Заключение
Технические характеристики автомобиля
Двигатель и его системы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Список использованных источников
ВВЕДЕНИЕ
Курсовая работа является самостоятельной работой студента, завершающей изучение расчетного курса «Тракторы и автомобили» и подводящей к дипломному проекту по специальности.
Цель курсовой работы:
Обобщение и углубление знаний, полученных при изучении расчётного курса «Тракторы и автомобили»;
2. Закрепление навыков в использовании методов определения показателей эксплуатационных свойств автотракторной техники.
Задачи курсовой работы:
1. Закрепление знаний по конструкции автомобиля;
2. Развитие навыков в использовании специальной литературы и других источников;
3. Стимулирование творческой инициативы студента в изучении и применении расчётных приёмов;
4. Развитие умения критически оценивать полученные данные и сопоставлять их с результатами других работ.
Курсовая работа состоит из пояснительной записки и графической части.
Используемые методические указания написаны с учетом разработок кафедры «Трактора и автомобили» СПГАУ, кафедры «Трактора и автомобили» МГАУ им. Горячкина, ЛИФ ПетрГУ.
КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
1. Грузоподъемность автомобиля-/>, Н
2. Максимальная скорость автомобиля-/>, км/ч (м/с)
3. Удельный расход топлива при максимальной мощности-/>, г/кВт*ч
4. Частота вращения коленчатого вала двигателя
при максимальной мощности-n, мин-1
40000
75 (20,8)
328
3300
1 ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ АВТОМОБИЛЯ
1.1 Двигатель
Подбор осуществляется исходя из условия движения с максимальной скоростью /> по хорошей дороге:
/>, кВт
(1)
где
/>— полный вес автомобиля, Н;
/>— собственный вес автомобиля, Н;
/> – коэффициент использования автомобиля,/>;
/> – коэффициент сопротивления дороги, />;
/>– КПД трансмиссии автомобиля,/>;
/> – коэффициент обтекаемости,/>;
/> – лобовая площадь автомобиля, />;
/>– максимальная скорость движения.
/>— грузоподъёмность автомобиля:
/>
тогда
/>, Н
/>, Н
/>, кВт
Максимальная мощность двигателя
/>, кВт
(2)
/>, кВт
Максимальная частота вращения вала двигателя определяется из соотношения:
/>, об/мин
(3)
/>, об/мин--PAGE_BREAK--
Чтобы получить точки для построения кривой внешней характеристики двигателя проектируемого автомобиля, воспользуемся формулой профессора Хлыстова:
/>, кВт
(4)
где
/> – текущее значение частоты вращения вала двигателя, при которых определяется мощность;
/>— коэффициент, />.
Полученные значения сведём в таблицу № 1
Крутящий момент двигателя определим при тех же значениях частоты вращения вала n из соотношения:
/>, Н*м
(5)
Полученные значения крутящего момента двигателя сведены в таблицу 1.
Таблица 1 – Мощность и крутящий момент двигателя.
Частота, об/мин
Мощность, Н*м
Момент, кВт
800
14,18
169,3215
1050
18,90
171,9
1300
24,14
177,3362
1550
29,06
179,0471
1800
33,53
177,8953
2050
37,95
176,7915
2300
41,95
174,1837
2550
45,90
171,9
2800
47,04
160,44
3050
48,50
151,845
3300
49,50
143,25
По данным таблицы 1 строим графики внешней характеристики двигателя
/>и />.
1.2 Передаточное число главной передачи автомобиля
Скорость движения автомобиля выражаем через число оборотов в минуту двигателя n:
/>, м/с
(6)
где
/> – диаметр качения колеса, м;
/> – передаточное число главной передачи;
/> – передаточное число коробки передач.
Значение />определяем из условия движения автомобиля с заданной максимальной скоростью /> на прямой передаче коробки передач, т.е. при />:
/>
(7)
Для вычисления />необходимо знать размер шин проектируемого автомобиля.
Подбор шин производим исходя из нагрузки, приходящейся на колесо автомобиля. При определении нагрузки на колесо руководствуемся таким распределением веса гружёного автомобиля по осям: для автомобилей с колёсной формулой 6×4 нагрузка на переднюю ось:
/>
Выбираем шины: 215-380 (8,40-15), наружный диаметр 810-5 мм.
Диаметр качения колеса /> определяем из формулы:
/>, м
(8)
где
/> – коэффициент смятия шины, />;
/> – коэффициент увеличения диаметра шины при накачивании, />.
тогда
/>
Вычисляем передаточное число главной передачи, по формуле 7:
/>
1.3 Передаточное число 1 передачи коробки передач
Передаточное число на 1 передаче />определяем из условия движения по наиболее тяжёлой дорог при коэффициенте сопротивления />. Из уравнения тягового баланса известно, что при условиях движения:
/>
Откуда
/>
(9)
/>
1.4 Передаточные числа промежуточных передач
Передаточные числа первой и прямой передач известны. Определим промежуточные числа для четырёх ступенчатой коробки передач:
/>
/>;
/>
2 ТЯГОВЫЙ РАСЧЁТ АВТОМОБИЛЯ
Тяговый расчёт автомобиля включает в себя построение графиков:
тягового баланса/>;
баланса мощности/>;
динамического фактора/>; продолжение
--PAGE_BREAK--
ускорений автомобиля/>;
времени разгона/>;
пути разгона/>.
Значения входящих в формулы величин и коэффициентов мы берём из первой части данного расчёта.
2.1 График тягового баланса
При построении исходим из уравнения тягового баланса. При установившемся движении:
/>,
где
/>— тяговое усилие на ведущих колёсах, Н;
/>— сила сопротивления дороги, Н;
/>— сила сопротивления воздуха, Н;
/> – радиус колеса, м.
Подставляем числовые значения и результаты расчёта сводим в таблицу 2
Таблица 2 — Значение тягового усилия на ведущих колесах, силы сопротивления дороги и силы сопротивления воздуха.
Частота, об /мин
Скорость, м/с.
Момент, н*м
тяговое усилие, Н
сила сопротивления дороги, Н
сила сопротивления воздуха, н
800,00
0,549953
169,3215
22696,35237
1600
0,302448
1050,00
0,721813
171,9
23041,98211
0,436622
1300,00
0,893673
177,3362
23770,66017
0,540579
1550,00
1,065533
179,0471
24000
0,644537
1800,00
1,237394
177,8953
23845,60679
0,748494
2050,00
1,409254
176,7915
23697,64826
0,852452
2300,00
1,581114
174,1837
23348,0954
0,956409
2550,00
1,752974
171,9
23041,98211
1,060367
2800,00
1,924834
160,44
21505,84997
1,164324
3050,00
2,096695
151,845
20353,75086
1,268282
3300,00
2,268555
143,25
19201,65175
1,37224
Вторая передача
800,00
1,115062
169,3215
11193,922
1600
0,674497
1050,00
1,463519
171,9
11364,38781
0,885277
1300,00
1,811976
177,3362
11723,77443
1,096057
1550,00
2,160433
179,0471
11836,88566
1,306837
1800,00
2,50889
177,8953
11760,73838
1,517617
2050,00
2,857347
176,7915
11687,7647
1,728398
2300,00
3,205804
174,1837
11515,36398
1,939178
2550,00
3,554261
171,9
11364,38781
2,149958
2800,00
3,902718
160,44
10606,76196
2,360738
3050,00
4,251175
151,845
10038,54257
2,571518
3300,00
4,599632
143,25
9470,323179
2,782299
Третья передача
800,00
2,260856
169,3215
5520,882282
1600
1,367583
1050,00
2,967374
171,9
5604,956631
1,794952
1300,00
3,673891
177,3362
5782,207395
2,222322
1550,00
4,380409
179,0471
5837,994255
2,649691
1800,00
5,086926
177,8953
5800,438144
3,077061
2050,00
5,793444
176,7915
5764,447267
3,50443
2300,00
6,499961
174,1837
5679,418617
3,9318
2550,00
7,206479
171,9
5604,956631
4,359169
2800,00
7,912996
160,44
5231,292856
4,786539
3050,00
8,619514 продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
3050,00
2,096695
20353,75
1,26828202
0,254406032
0,599984
3300,00
2,268555
19201,65
1,372239563
0,240003494
0,599983
Вторая передача
800,00
1,115062
11193,92
0,674496612
0,139915594
0,599992
1050,00
1,463519
11364,39
0,885276803
0,142043782
0,599989
1300,00
1,811976
11723,77
1,096056995
0,14653348
0,599986
1550,00
2,160433
11836,89
1,306837186
0,147944735
0,599984
1800,00
2,50889
11760,74
1,517617377
0,14699026
0,599981
2050,00
2,857347
11687,76
1,728397568
0,146075454
0,599978
2300,00
3,205804
11515,36
1,93917776
0,14391781
0,599976
2550,00
3,554261
11364,39
2,149957951
0,142027973
0,599973
2800,00
3,902718
10606,76
2,360738142
0,132555015
0,59997
3050,00
4,251175
10038,54
2,571518333
0,125449638
0,599968
3300,00
4,599632
9470,323
2,782298525
0,118344261
0,599965
Третья передача
800,00
2,260856
5520,882
1,367582585
0,068993934
0,599983
1050,00
2,967374
5604,957
1,794952143
0,070039521
0,599978
1300,00
3,673891
5782,207
2,222321701
0,072249813
0,599972
1550,00
4,380409
5837,994
2,649691258
0,072941807
0,599967
1800,00
5,086926
5800,438
3,077060816
0,072467014
0,599962
2050,00
5,793444
5764,447
3,504430374
0,072011785
0,599956
2300,00
6,499961
5679,419
3,931799932
0,070943585
0,599951
2550,00
7,206479
5604,957
4,35916949
0,070007468
0,599946
2800,00
7,912996
5231,293
4,786539048
0,065331329
0,59994
3050,00
8,619514
4951,045
5,213908605
0,061822889
0,599935
3300,00
9,326031
4670,797
5,641278163
0,058314449
0,599929
Четвертая передача
800,00
4,584022
2722,919
2,772856221
0,034001825
0,599965
1050,00
6,016529
2764,385
3,63937379
0,034509316
0,599955
1300,00
7,449036
2851,805
4,50589136
0,035591243
0,599944
1550,00
8,881543
2879,32
5,372408929
0,03592434
0,599933
1800,00
10,31405
2860,797
6,238926498
0,035681973
0,599922
2050,00
11,74656
2843,046
7,105444067
0,035449257
0,599911
2300,00
13,17906
2801,11
7,971961636
0,03491422
0,5999
2550,00
14,61157
2764,385
8,838479205
0,034444327
0,59989
2800,00
16,04408
2580,092
9,704996774
0,032129841
0,599879
3050,00
17,47658
2441,873
10,57151434
0,03039127
0,599868
3300,00
18,90909
2303,654
11,43803191
0,028652698
0,599857
2.4 График ускорений
Данный график показывает величину ускорения, которую может иметь проектируемый автомобиль при различной скорости движения на каждой передаче при условии движения по дороге, характеризуемой коэффициентом Ψ.
Ускорение определим по формуле:
/>, м/с2
(11)
где
g – ускорение силы тяжести;
δ – коэффициент учёта вращающихся масс, определяемый с достаточной точностью на всех передачах по формуле: продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
(12)
Для грузовых автомобилей принимаем: />;/>
Коэффициент учёта вращающихся масс:
Первая передача: />
Вторая передача: />
Третья передача: />
Четвёртая передача: />
Результаты подсчёта ускорений сведём в таблицу 5 и по данным этой таблицы построим график/>.
2.5 График времени разгона
Из курса теории известно, что время разгона автомобиля при изменении скорости от V1 до V2:
/>, с
(13)
Это интегральное уравнение решим графически, для чего построим вспомогательный график величин, обратных ускорениям:
/>, с2/м
Результаты подсчёта величин, обратных ускорениям сведём в таблицу 5 и по данным этой таблицы построим график.
Таблица 5 — Таблица ускорений при движении автомобиля на различных передачах и величины обратной ускорению.
Скорость, м/с
Динамический фактор
/>
Ускорение, м/с2
/>
1
2
3
4
5
Первая передача
0,55
0,283701
0,263701
0,572517569
1,746671287
0,72
0,288019
0,268019
0,581893841
1,718526523
0,89
0,297126
0,277126
0,601666333
1,662050784
1,07
0,299992
0,279992
0,607887476
1,645041294
1,24
0,298061
0,278061
0,603694638
1,656466593
1,41
0,29621
0,27621
0,599676427
1,667565964
1,58
0,291839
0,271839
0,590187224
1,694377579
1,75
0,288012
0,268012
0,581876913
1,718576518
1,92
0,268809
0,248809
0,540185594
1,851215601
2,10
0,254406
0,234406
0,508916398
1,964959282
Вторая передача
1,12
0,139916
0,119916
0,260347448
3,841020946
1,46
0,142044
0,122044
0,264967934
3,774041584
1,81
0,146533
0,126533
0,274715468
3,640129935
2,16
0,147945
0,127945
0,277779429
3,599978603
2,51
0,14699
0,12699
0,275707178
3,627036501
2,86
0,146075
0,126075
0,273721053
3,65335435
3,21
0,143918
0,123918
0,269036616
3,716966176
3,55
0,142028
0,122028
0,264933611
3,77453052
3,90
0,132555
0,112555
0,244366974
4,092206006
Третья передача
2,26
0,068994
0,048994
0,1063702
9,401129298
2,97
0,07004
0,05004
0,108640262
9,204690595
3,67
0,07225
0,05225
0,113439003
8,815310178
4,38
0,072942
0,052942
0,114941384
8,70008665
5,09
0,072467
0,052467
0,113910566
8,778816884
5,79
0,072012
0,052012
0,112922223
8,855652778
6,50
0,070944
0,050944 продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
0,97
312,07
0,00
0,00
2800
14,58
0,87
1,39
448,35
0,95
307,36
0,00
0,00
3200
16,67
0,90
1,33
429,23
0,94
303,67
0,00
0,00
3600
18,75
0,94
1,24
402,06
0,95
307,63
0,00
0,00
4000
20,83
1,00
1,18
381,14
0,00
0,00
0,00
0,00
Приложение Г
Таблица 12 — Расход топлива при движении по различным типам дорог на прямой передаче (кг/100 км).
n, об/мин
V, м/с
Ψ=0,02
Ψ=0,025
Ψ=0,04
q1
N’Ψ+ N’w, кВт
Qs1
q2
N’Ψ+ N’w, кВт
Qs2
q3
N’Ψ+ N’w, кВт
Qs3
800
15,00
600,99
3,96
0,02
366,38
8,73
0,02
0,00
16,38
0,00
1200
22,50
570,81
6,18
0,02
370,42
13,35
0,02
0,00
24,82
0,00
1600
30,00
537,20
8,71
0,02
351,36
18,26
0,02
0,00
33,55
0,00
2000
37,50
501,85
11,63
0,02
319,61
23,58
0,02
0,00
42,69
0,00
2400
45,00
469,48
15,05
0,02
312,07
29,38
0,02
0,00
52,32
0,00
2800
52,50
448,35
19,07
0,02
307,36
35,79
0,02
0,00
62,55
0,00
3200
60,00
429,23
23,78
0,02
303,67
42,89
0,02
0,00
73,47
0,00
3600
67,50
402,06
29,29
0,02
307,63
50,79
0,02
0,00
85,20
0,00
000
75,00
381,14
35,69
0,02
0,00
59,58
0,00
0,00
97,81
0,00
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Черняев Л.А. Тяговый и топливно-экономический расчет автомобиля. Методические указания. Петрозаводск: Петрозаводский государственный университет, 1995. 26с.
2. Краткий автомобильный справочник. Гос. НИИавтомоб. трансп. 8-е изд., перераб. и доп. – М. Транспотр, 1979. 464с. ил., табл.