Тяговый расчет автомобиля

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕРВИСА ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ СЕРВИСА КАФЕДРА “АВТОСЕРВИС” РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ “АВТОТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА” НА ТЕМУ: “ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ МАРКИ PORSHE 911 TURBO” МОСКВА 2005 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тип кузова - 2 Со 2+2 Эффективная мощность, кВт (л. с.) - 300 (408) при частоте вращения коленчатого вала, мин-1 - 5750 Максимальный крутящий момент, Н × м - 540 при частоте вращения коленчатого вала, мин-1 - 4500 Максимальная скорость, км/ч - 290 Разгон от 0 до 100 км/ч, с -

4,5 Снаряженная масса, кг - 1500 Полная масса, кг - 1840 Масса на единицу мощности, кг/кВт - 5 Расход топлива, л/100 км - 8,2/10,3/21,0 Октановое число топлива, RON - 98 Емкость топливного бака, л - 92 Рабочий объем двигателя, см3 - 3600 Диаметр цилиндра/ход поршня, мм - 100/76,4 Степень сжатия - 8 Удельная мощность, кВт/л -

83,3 Тип двигателя - 6 Вх Система питания - Motronik, AT, lc Генератор (14В), А - 115 Аккумулятор (12В), А × h - 75 Расположение двигателя - h-aa 21. Передаточное число 1/2 передача - 3,82/2,15 3/4 передача - 1,56/1,21 5/6 передача - 0,97/0,75 Главная передача -

3,44 Количество передач Н (А) - 6 Охлаждение - Lk Длина автомобиля, мм - 4245 Ширина автомобиля, мм - 1795 Высота автомобиля, мм - 1285 База автомобиля, мм - 2270 Колея передняя/задняя, мм - 1410/1505 Диаметр поворота, м - 11,7 Величина дорожного просвета, мм - 90 Подвеска колес, передняя -

DQI-F-Sf-Ku Подвеска колес, задняя - Ea-Ma-DQI-QI-SL-Sf-Ku Шины - передние 225/40 ZR 18; задние 285/30 ZR 18 Тормозная система - 4Sb-Sv-ABS ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ ПРИ V max = 290 км/ч. Расчет потребной мощности. Мощность двигателя определяется из условия максимальной скорости движения автомобиля.

Потребная мощность двигателя Nv; N v = G a × y v a max × V a max + Kb × H × B × V a max^3 / 1000 h тр. y v a max - коэффициент сопротивления дороги V a max - максимальная скорость автомобиля ¦ - коэффициент сопротивления качению y v a max = ¦ = 0,12 (13 × V amax / 20000 + 1) = 0,12 × (13 × 290 / 2000+1)= = 0,22632. Ga - полный вес автомобиля (m × g) Kb - коэффициент обтекаемости автомобиля = 0,24

В - ширина автомобиля Н - высота автомобиля h тр. = 0,92 Nv = 18032 × 0,22632 × 290 + 0,24 × 1,285 × 1,795 × 24389000 = 1000 × 0,92 » 11792,07 1081365, Максимальная мощность двигателя N max. Расчетные данные: N v; V a max. Ориентировочные данные взяты из технической характеристики прототипа V a max - 290 км / ч, N v = 14675233723,36. N max =

Nv кВт al + bl^2 - cl^3 где a, b и с - это эмпирические системы a = b = c = 1. l - эмпирический коэффициент для карбюраторных двигателей, равна 1,1 1,3. N max = 11792,07 = 10720,06 кВт 1,1 N max = 11792,07 = 11792,07 = 2281,3 кВт . 1,3 + 1,69 + 2,179 5,169 Максимальные обороты двигателя n max n max; l = n max / nN => n max = l × nN N - это номинальные обороты двигателя (тех. хар.) 1) n max = 1,1 × 6200 = 6820

Минимальные обороты n min n min = (15 20%) nN n min = 800 Внешняя скоростная характеристика. ВСХ автомобиля представляет собой зависимость его эффективной мощности Ne, крутящего момента Ме и удельного рахода топлива qe от частоты вращения n коленчатого вала двигателя при полностью открытой дросельной заслонки карбюраторного двигателя. Ne Ne Me qe n 1. Эффективная мощность Ne. Ne = N max [n / nN + (n / nN)^2 - (n / nN)^3]; (кВт) n

- значение оборотов двигателя при котором учитывается мощность двигателя об / мин. Расчет проводят для ряда значений оборотов. Принимаем 8 значений оборотов двигателя: n1 = n min = 800 об / мин n2 = 1000 n3 = 2000 n4 = 2700 n5 = 3000 n6 = 4000 n7 = 5000 n8 = n max = 6200 об / мин; Ne1 = 2281,3 [800 / 6200 + (800 / 6200)^2 - (800 / 6200)^3] = = 327,3535716843 Ne2 = 2281,3 [1000 / 6200 + (1000 / 6200)^2 - (1000 / 6200)^3] = = 416,9023713547

Ne3 = 2281,3 [2000 / 6200 + (2000 / 6200)^2 - (2000 / 6200)^3] = =894,9488616376 Ne4 = 2281,3 [2700 / 6200 + (2700 / 6200)^2 - (2700 / 6200)^3] = = 1236,2641307625 Ne5 = 2281,3 [3000 / 6200 + (3000 / 6200)^2 - (3000 / 6200)^3] = = 1368,78 Ne6 = 2281,3 [4000 / 6200 + (4000 / 6200)^2 - (4000 / 6200)^3] = = 1808,3611305375 Ne7 = 2281,3 [5000 / 6200 + (5000 / 6200)^2 - (5000 / 6200)^3] = = 2126,2386337192

Ne8 = 2281,3 [6200 / 6200 + (6200 / 6200)^2 - (6200 / 6200)^3] = = 2281,2. Эффективный крутящий момент двигателя Ме Ме = 9554 × Ne / ne; (Н / м) ne - обороты Ме1 = 9554 × 327,3535716843 / 800 = 3909,42 Ме2 = 9554 × 416,9023713547 / 1000 = 3983,08 Ме3 = 9554 × 894,9488616376 / 2000 = 4275,17

Ме4 = 9554 × 1236,2641307625 / 2700 = 4374,54 Ме5 = 9554 × 1368,78 / 3000 = 4359,10 Ме6 = 9554 × 1808,3611305375 / 4000 = 4319,27 Ме7 = 9554 × 2126,2386337192 / 5000 = 4062,81 Ме8 = 9554 × 2281,3 / 6200 = 3515,3. Полученные данные сводятся в таблицу для построения графика внешней скоростной характеристики двигателя.

ne об / мин Ne (кВт) Ме (Н / м) 800 327,35 3909,42 1000 416,90 3983,08 2000 894,94 4275,17 2700 1236,26 4374,54 3000 1368,78 4359,10 4000 1808,36 4319,27 5000 2126,23 4062,81 6200 2281,3 3515,40 Таблица 1 Расчет передаточных чисел трансмиссии. Предварительно необходимо определить тип шин автомобиля, а его статический радиус, в дальнейшем, считать равным радиусу качения колеса. Шины - передние 225/40 ZR 18; задние 285/30 ZR 18. Статический радиус под нагрузкой находится в пределах отклонения + / -

1%. Радиус качения rк = 0,5D + Вш (1 - lш) D - диаметр обода (0,4572 м) Вш - высота профиля (0,9 м) lш - коэффициент радиальной деформации шины, который находится в пределах 0,1 0,16. Подставляем значения rк = 0,2286 + 0,9 (1 - 0,1) = 1,0386. Передаточное число главной передачи необходимое для обеспечения максимальной скорости автомобиля. Игп = 0,105 × rк (мм) × n max /

Ив × V amax Ив - передаточное число высшей передачи V a max перевести в м / с (29 м / с) Игп = 0,105 × 1038,6 × 6200 / 1 × 29 = 676128,6 / 29 = 23314,77 число 1-ой передачи определяется по величине максимального сопротивления дороги y max И1 = Ga × y max × rк / h тр. × Mм × Игп y max = 0,36 h тр. = 0,92 Мм - максимальный крутящий момент (540

Н × м) И1 = 18032 × 0,36 × 1,0386 / 0,92 × 540 × 23314,77 = 5,8 (3,82) Чтобы избежать пробуксовывания ведущих колес при трогании с места должно выполняться следующее неравинство И1 £ G2 × j × rк / hтр × Мм × Игп j - коэффициент сцепления шин на оси = 0,8 G2 - вес приходящийся на ведущую ось автомобиля (полная масса) 5,8 £ 1840 × 0,8 &

#215; 1,0386 / 0,92 × 540 × 31086,37 5,8 £ 9,8. Выбор передаточных чисел остальных передач производимый таким образом чтобы разгон автомобиля происходил в одном и том же интервале частот вращения коленчатого вала. Чтобы обеспечить это условие расчет производится по формуле И2 = 3,22 (2,15) И3 = 1,8 (1,56) И4 = 1 (1,21) Силовой баланс автомобиля.

Под силовым балансом понимается гродонометрический метод решения движения автомобиля, связывающий тяговую силу Рт на ведущих колесах с силами сопротивления (это сила сопротивления дороги Pg, и сила сопротивления воздуха Рв) при равномерном движении автомобиля. Зависимость Рт = ¦ (Va) называется тяговой характеристикой автомобиля. Она обуславливается полной передачей топлива в двигателе.

Рт - это отношение момента на полуосях к радиусу ведущих колес автомобиля. Она рассчитывается для ряда выбранного значения оборота двигателя на каждой передаче Рт = Ме × Икп × Игп × hтр , 2к Первая передача Ит1 Рт1 = 3909,42 × 5,8 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт2 = 3983,08 × 5,8 × 23314,77× 0,92 = 2

Рт3 = 4275,17 × 5,8 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт4 = 4374,54 × 5,8 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт5 = 4359,10 × 5,8 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт6 = 4319,27 × 5,8 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт7 = 4062,81 × 5,8 × 23314,77× 0,92 = 2

Рт8 = 3515,40 × × 23314,77× 0,92 = 2 Вторая передача Ит2 Рт1 = 3909,42 × 3,22 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт2 = 3983,08 × 3,22 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт3 = 4275,17 × 3,22 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт4 = 4374,54 × 3,22 × 23314,77× 0,92 = 2

Рт5 = 4359,10 × 3,22 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт6 = 4319,27 × 3,22 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт7 = 4062,81 × 3,22 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт8 = 3515,40 × 3,22 × 23314,77× 0,92 = 2 Третья передача Ит3 Рт1 = 3909,42 × 1,8 × 23314,77× 0,92 = 2

Рт2 = 3983,08 × 1,8 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт3 = 4275,17 × 1,8 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт4 = 4374,54 × 1,8 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт5 = 4359,10 × 1,8 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт6 = 4319,27 × 1,8 × 23314,77× 0,92 = 2

Рт7 = 4062,81 × 1,8 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт8 = 3515,40 × 1,8 × 23314,77× 0,92 = 2 Четвертая передача Ит4 Рт1 = 3909,42 × 1 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт2 = 3983,08 × 1 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт3 = 4275,17 × 1 × 23314,77× 0,92 = 2

Рт4 = 4374,54 × 1 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт5 = 4359,10 × 1 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт6 = 4319,27 × 1 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт7 = 4062,81 × 1 × 23314,77× 0,92 = 2 Рт8 = 3515,40 × 1 × 23314,77× 0,92 = 2

Скорость автомобиля. Va рассчитывается для max значений передач Va = 0,105 × nrк Игп × Икп Первая передача Va1 = 0,105 × 800 × 1,0386 = 4,838 31086,37 × 5,8 Va1 = 0,105 × 1000 × 1,0386 = 0,0006 31086,37 × 5,8 Va1 = 0,105 × 2000 × 1,0386 = 0,0012 31086,37 × 5,8

Va1 = 0,105 × 2700 × 1,0386 = 0,0016 31086,37 × 5,8 Va1 = 0,105 × 3000 × 1,0386 = 0,0040 31086,37 × 5,8 Va1 = 0,105 × 4000 × 1,0386 = 0,0024 31086,37 × 5,8 Va1 = 0,105 × 5000 × 1,0386 = 0,0030 31086,37 × 5,8 Va1 = 0,105 × 6200 × 1,0386 = 0,0037 31086,37 × 5,8

Вторая передача Va2 = 0,105 × 800 × 1,0386 = 0,0010 31086,37 × 3,22 Va2 = 0,105 × 1000 × 1,0386 = 0,0013 31086,37 × 3,22 Va2 = 0,105 × 2000 × 1,0386 = 0,0026 31086,37 × 3,22 Va2 = 0,105 × 2700 × 1,0386 = 0,0035 31086,37 × 3,22 Va2 = 0,105 × 3000 × 1,0386 = 0,0039 31086,37 × 3,22

Va2 = 0,105 × 4000 × 1,0386 = 0,0053 31086,37 × 3,22 Va2 = 0,105 × 5000 × 1,0386 = 0,0066 31086,37 × 3,22 Третья передача Va3 = 0,105 × 800 × 1,0386 = 0,0022 31086,37 × 1,27 Va3 = 0,105 × 1000 × 1,0386 = 0,0027 31086,37 × 1,27 Va3 = 0,105 × 2000 × 1,0386 = 0,0055 31086,37 × 1,27

Va3 = 0,105 × 2700 × 1,0386 = 0,0074 31086,37 × 1,27 Va3 = 0,105 × 3000 × 1,0386 = 0,0082 31086,37 × 1,27 Va3 = 0,105 × 4000 × 1,0386 = 0,0110 31086,37 × 1,27 Va3 = 0,105 × 5000 × 1,0386 = 0,0138 31086,37 × 1,27 Va3 = 0,105 × 6200 × 1,0386 = 0,0171 31086,37 × 1,27

Четвертая передача Va4 = 0,105 × 800 × 1,0386 = 0,0028 31086,37 × 1 Va4 = 0,105 × 1000 × 1,0386 = 0,0035 31086,37 × 1 Va4 = 0,105 × 2000 × 1,0386 = 0,0070 31086,37 × 1 Va4 = 0,105 × 2700 × 1,0386 = 0,0094 31086,37 × 1 Va4 = 0,105 × 3000 × 1,0386 = 0,0105 31086,37 × 1

Va4 = 0,105 × 4000 × 1,0386 = 0,0140 31086,37 × 1 Va4 = 0,105 × 5000 × 1,0386 = 0,0175 31086,37 × 1 Va4 = 0,105 × 6200 × 1,0386 = 0,0217 31086,37 × 1 Сила сопротивления дороги. Эта сила является суммой силы сопротивления подъема и силы сопротивления качению Рg, Рg = Ga (f + i), i - продольный уклон дороги; i = 0; f - коэффициент сопротивления качению

f = f0 = 0,012. F = 0,012 (1 + 13 × Va^2 / 20000). Рg0; Рg1 = m · g (15 - 8 значений) ¦ = 0,012 (1 + 13Va^2 / 20000) Сила сопротивления воздуха. Рв - эта сила является следствием давления встречных частиц воздуха на движущийся автомобиль. Разряжение возникает позади автомобиля, а также завихрения воздуха вокруг автомобиля и его трения о поверхности автомобиля: Рв = Кв · В · Н ·

Va^2 (Н) Va (м/с) Рт (Н) Рg (н) Pg + B (H) Динамическая характеристика. Динамическая характеристика - зависимость динамического фактора D от скорости движения автомобиля на различных передачах. D = Рт · Рв , Ga Мощностной баланс. Мощностной баланс - это графоаналитический метод управления движения автомобиля, связывающий величину тяговой мощности Nт на ведущих колесах с мощностью сил сопротивления

дороги при различных скоростях движения автомобиля Nт = Ne · hтр [кВт], Ng = Pg · Va / 1000; [кВт] Nв = Рв × Va / 1000 [кВт] Va (м/с) N (кВт) Ng Ng + b Характеристика ускорения автомобиля. Характеристика ускорения автомобиля представляет собой зависимость ускорений автомобиля j при разгоне на каждой передаче от скорости его движения

Va j = (D - y) × 9,81 , [м / с] dвр. y - коэффициент сопротивления дороги y = ¦ dвр Коэффициент учета вращающихся масс и равен 1,05 + 0,05 × Ик; dвр.1 = Полученные значения заносим в таблицу 1 передача 2 передача 3 передача 4 передача Va (м/с) j (м/с^2) Va (м/с) j (м/с^2) Va (м/с) j (м/с^2) Va (м/с) j (м/с^2)