22
Содержание
1. Исходные данные для расчета
2. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя
3. Тяговый расчет автомобиля
4. Таблицы
5. Графики
6. Выводы по работе и сравнение исследуемого автомобиля с аналоговыми моделями
Литература
1. Исходные данные для расчета
Марка автомобиля |
ВАЗ - 2107 |
|
Тип привода |
Полноприв. |
|
Полная масса, m, кг |
1550 |
|
Мощность двигателя , кВт |
75 |
|
Номинальные обороты n, об/мин |
5400 |
|
Передаточные числа: |
||
коробки передач |
3,667 |
|
1,95 |
||
1,36 |
||
1,0 |
||
0,82 |
||
главной передачи |
4,1 |
|
Габаритные размеры: |
||
ширина B, м |
1,680 |
|
высота H, м |
1,640 |
|
Тип и размер шин |
175/80R16 |
|
Коэф. перераспределения веса на ведущие колеса л |
1 |
|
Коэф. деформации шин ? |
0,14-0,2 |
|
Коэф. сопротивления воздуха К, |
0,2-0,35 |
|
Условия эксплуатации: |
||
Горизонтальный участок дороги с асфальтобетонным покрытием: коэф. сопротивления качению, f коэф. сцепления, ц |
0,014-0,018 0,7-0,8 |
2. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя
Внешняя скоростная характеристика двигателя - это зависимость крутящего момента, мощности двигателя, расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива.
Определение минимальной частоты вращения коленчатого вала:
(2.1),
где - номинальная частота вращения коленчатого вала, рад/с.
(2.2) ,
где n - номинальная частота вращения коленчатого вала, об /мин.
(рад/с)
0,19Ч565 = 107 (рад/с)
Для построения внешней скоростной характеристики, зная значения максимальной и минимальной частот вращения коленчатого вала, разделим всю область значений щ на 9 примерно равных промежутков.
С помощью формулы Лейдермана определяем значения мощности двигателя соответственно для каждого значения частоты вращения щ коленчатого вала
(2.3)
где - текущее значение мощности, кВт
- номинальная мощность двигателя, кВт
- текущее значение частоты вращения коленчатого вала, (рад/с)
- номинальная частота вращения коленчатого вала, (рад/с)
A, B, C - коэффициенты зависящие от типа двигателя (A, B, C=1)
Определим значение соответствующее значению щдв=100 (рад/с)
==16,38 (кВт)
Аналогично определяем остальные значения мощности для каждого значения частоты вращения коленчатого вала .
Определение крутящего момента двигателя
(2.4)
0,153 (кН Ч м)
Аналогичным образом определяем остальные значения .
Рассчитанные значения , , сводим в таблицу 2.1
По полученным данным (таблицу 2.1) строим внешнюю скоростную характеристику двигателя (Рисунок 1).
3. Тяговый расчет автомобиля
Определение скорости движения автомобиля
(3.1) ,
где r - радиус колеса, м.
(3.2) ,
где:
d - посадочный диаметр колес, дюйм;
B - условная ширина профиля шины, мм;
л - коэффициент высоты профиля шины;
? - коэффициент деформации шины.
В соответствии с параметрами шины ( раздел 1 ) d = 16 (дюймов) и B = 175 (мм), л = 0,80 см, параметры шины в разделе 1.
Для радиальных шин ? = 0,14 - 0,2. Принимаем ? = 0,14.
Рассчитаем значения r:
= 0,32 (м).
(3.3)
где: Un - передаточное число k-той передачи,
Uo - передаточное число главной передачи.
Значения передаточных чисел всех передач приведены в разделе 1.
Определим значение Va для первой передачи при щ = 107 рад/с:
= 2,30 (м/с).
Аналогичным образом определяем значения скорости движения автомобиля на других передачах и значениях щ.
Рассчитанные значения скорости сводим в таблицы 3.1 - 3.5.
Расчет сил, действующих на автомобиль.
Тяговая сила на ведущих колесах определяется по формуле:
(3.4) ,
где - коэффициент полезного действия трансмиссии, которая зависит от типа и конструкции автомобиля, усредненные значения для механических трансмиссии легкового автомобиля равны 0,9.
Определим первое значение тяговой силы на I-ой передаче:
=6.40 (кН)
Аналогичным образом определяем значения автомобиля на других передачах и значениях щ и заносим их в таблицы 3.1 - 3.5.
Максимальное значение тяговой силы по сцеплению колес с дорогой Pсц определяем выражением:
(3.5) ,
где - сцепной вес автомобиля (вес приходящийся на ведущие колеса), Н.
- коэффициент сцепления с дорогой.
(3.6) ,
где - полная масса автомобиля, кг.
g - ускорение свободного падения, м/с.
= 0,7 - 0,8. Принимаем = 0,8.
=6,57 (кН).
Сила сопротивления качению Pk определяется выражением:
(3.7)
где: Ga - вес автомобиля, Н;
f - коэффициент сопротивления качению.
f = 0,014-0,018. Принимаем f = 0,014.
= 0,21287 (кН).
Сила сопротивления воздуха рассчитывается по формуле:
(3.8) ,
где k - коэффициент обтекаемости;
F - площадь лобовой поверхности, ;
- скорость движения автомобиля, м/с.
k = 0.35
(3.9) F = 0.78ЧBЧH,
где B и H ширина и высота автомобиля соответственно, м.
F = 0.78Ч1,68Ч1,64= 2,15 ().
Рассчитаем значения на первой передаче:
= 0,0030 (кН).
Остальные значения на других передачах рассчитываем аналогично
приведенному примеру и заносим полученные данные в таблицы 3.1 - 3.5.
Строим тяговую характеристику автомобиля (Рисунок 2).
Расчет динамического фактора автомобиля
Динамически фактор - это удельная избыточная тяговая сила, которая затрачивается на преодоление дорожных сопротивлений и разгон автомобиля.
(3.10) - формула для определения динамического фактора.
Пример расчета: = 0,54
Таким же образом рассчитываем остальные значения динамического фактора и заносим их в таблицу 3.1 - 3.5.
Динамически фактор по сцеплению с дорогой рассчитывается по формуле:
(3.11) ,
где - коэффициент сцепления с дорогой.
= 0,8.
= 0,553
Строим динамическую характеристику автомобиля (Рисунок 3).
Определение ускорения автомобиля
Выражение для определения ускорения автомобиля имеет вид:
(3.12) ,
где - суммарный коэффициент дорожных сопротивлений;
g - ускорение свободного падения, м/с.
- коэффициент учета вращающихся масс.
(3.13) ,
- уклон дороги, .
Так как расчет ведется для сухой горизонтальной асфальтобетонной дороги, то =0.
Поэтому справедливо равенство:
(3.14) ,
где Uk - передаточное число k-той передачи;
- 0,04-0,08. Принимаем = 0,08.
Рассчитаем значение на I -ой передаче:
= 2,12
Остальные значения на других передачах рассчитываем аналогично приведенному выше примеру.
Значение на всех передачах:
=2,12; = 1,34; 1,18; 1,12; 1,09.
Для примера определим одно из значений ускорения автомобиля на I-ой передаче:
= 1.88 (м/с).
Аналогично приведенному примеру рассчитываем остальные значения ускорения на других передачах и заносим их в таблицы 3.1-3.6.
Строим график ускорения автомобиля на всех передачах в и - координатах (Рисунок 4).
Для каждого из рассчитанных значении определяем обратную величину и заносим полученные значения в таблицы 3.1 - 3.5.
Строим графическую зависимость в , Va - координатах (Рисунок 5).
Определение времени разгона автомобиля
Для определения времени разгона автомобиля до какой-либо скорости необходимо разбить всю область под кривыми графика в , - координатах на вертикальные участки, нижние основания которых - отрезки оси абсцисс, а верхние представляют собой части кривых графика. Рассчитав значения площадей , всех участков, можем определить время разгона автомобиля до скорости соответственно по формуле:
(3.15)
где: =- площадь k-го участка, мм(l- длинна основания, h- средняя высота);
- масштаб скорости автомобиля Va на графике обратной ускорению величины ;
- масштаб величины .
Полученные результаты заносим в таблицу 3.6.
Строим график времени разгона автомобиля (Рисунок 6).
Определение пути разгона автомобиля
Для определения пути разгона разбиваем все пространство по левую сторону от кривой времени разгона автомобиля на 9 горизонтальных областей, левые основания которых - отрезки на оси координат , а правые представляют собой участки кривой времени разгона.
Рассчитав значения площадей всех областей, можем рассчитать путь разгона …, который необходимо проехать автомобилю для разгона до скорости по формуле:
(3.16) ,
где: - масштаб времени разгона автомобиля , .
Рассчитаем значения пути разгона …до скорости соответственно .
Полученные значения запишем в таблицу 3.7.
Строим график пути разгона автомобиля (Рисунок 7).
Расчет и построение графика пути торможения автомобиля
Тормозные свойства автомобиля можно оценить величиной минимального тормозного пути за время торможения с максимальной эффективностью. Для этого используем зависимость :
(3.18) ,
где: - скорость автомобиля;
- время запаздывания тормозов (принимаем = 0,05с);
- время нарастания ( принимаем = 0,4с).
Считаем два варианта торможения: на сухой и мокрой дороге с асфальтобетонным покрытием с коэффициентами
= 0,8 - сухая дорога;
= 0,3 - мокрая дорога.
Полученные значения занесем в таблицу 3.8.
Строим график пути торможения автомобиля (Рисунок 8).
4. Таблицы
Таблица 2.1 - Характеристика двигателя
, рад/с |
107 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
565 |
|
Ne, кВт |
16,38 |
23,79 |
32,61 |
41,37 |
49,74 |
57,41 |
64,07 |
69,41 |
73,12 |
75 |
|
Me, кН*м |
0,153 |
0,159 |
0,163 |
0,165 |
0,166 |
0,164 |
0,16 |
0,154 |
0,146 |
0,134 |
Таблица 3.1 - Результаты тягово-динамического расчета ( I передача)
, рад/с |
107 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
565 |
|
2,303 |
3,2285 |
4,3047 |
5,3809 |
6,4571 |
7,5332 |
8,6094 |
9,6856 |
10,7618 |
11,9671 |
||
6,4027 |
6,633 |
6,8199 |
6,9199 |
6,933 |
6,8591 |
6,6982 |
6,4504 |
6,1157 |
5,6376 |
||
0,0031 |
0,006 |
0,0108 |
0,0168 |
0,0242 |
0,0329 |
0,043 |
0,0544 |
0,0672 |
0,0831 |
||
D |
0,4208 |
0,4358 |
0,447 |
0,4539 |
0,4543 |
0,448 |
0,4376 |
0,4206 |
0,3977 |
0,3652 |
|
1,8865 |
1,9558 |
2,0114 |
2,04 |
2,0418 |
2,0166 |
1,9644 |
1,8854 |
1,7794 |
1,6288 |
||
0,53 |
0,5112 |
0,4971 |
0,4901 |
0,4897 |
0,4958 |
0,509 |
0,5303 |
0,5619 |
0,6139 |
Таблица 3.2 - Результаты тягово-динамического расчета ( II передача)
, рад/с |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
523 |
|
4,330 |
6,071 |
8,095 |
10,118 |
12,142 |
14,166 |
16,190 |
18,2139 |
20,237 |
22,504 |
||
3,4048 |
3,5272 |
3,6266 |
3,6798 |
3,6867 |
3,6474 |
3,5619 |
3,4301 |
3,2522 |
2,9979 |
||
0,0109 |
0,0214 |
0,038 |
0,0594 |
0,0856 |
0,1164 |
0,1521 |
0,1925 |
0,2376 |
0,2939 |
||
D |
0,2232 |
0,2305 |
0,236 |
0,238 |
0,2368 |
0,2322 |
0,2242 |
0,2129 |
0,1982 |
0,1778 |
|
1,5267 |
1,5804 |
1,6202 |
1,6354 |
1,6262 |
1,5925 |
1,5343 |
1,4517 |
1,3447 |
1,19563 |
||
0,6549 |
0,6327 |
0,617 |
0,6114 |
0,6149 |
0,6279 |
0,6517 |
0,6888 |
0,7436 |
0,8363 |
Таблица 3.3 - Результаты тягово-динамического расчета ( III передача)
, рад/с |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
523 |
|
6,209 |
8,705 |
11,60 |
14,508 |
17,410 |
20,312 |
23,213 |
26,115 |
29,017 |
32,267 |
||
2,3746 |
2,46 |
2,5293 |
2,5664 |
2,5713 |
2,5439 |
2,4842 |
2,3923 |
2,2682 |
2,0909 |
||
0,0224 |
0,044 |
0,0782 |
0,1221 |
0,1759 |
0,2394 |
0,3127 |
0,3957 |
0,4886 |
0,6041 |
||
D |
0,1546 |
0,1588 |
0,1611 |
0,1607 |
0,1575 |
0,1515 |
0,1428 |
0,1313 |
0,117 |
0,0977 |
|
1,1618 |
1,1964 |
1,2155 |
1,2118 |
1,18528 |
1,1359 |
1,0636 |
0,9687 |
0,8508 |
0,6918 |
||
0,8607 |
0,8357 |
0,8226 |
0,8251 |
0,8436 |
0,8803 |
0,9401 |
1,0323 |
1,1752 |
1,4454 |
Таблица 3.4 - Результаты тягово-динамического расчета (IV передача)
, рад/с |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
523 |
|
8,445 |
11,83 |
15,785 |
19,731 |
23,67 |
27,624 |
31,570 |
35,517 |
39,463 |
43,883 |
||
1,746 |
1,8088 |
1,8598 |
1,8871 |
1,8906 |
1,8705 |
1,8266 |
1,7591 |
1,6678 |
1,5374 |
||
0,0414 |
0,0813 |
0,1446 |
0,2259 |
0,3253 |
0,4428 |
0,5783 |
0,732 |
0,9037 |
1,1174 |
||
D |
0,1121 |
0,1136 |
0,1128 |
0,1092 |
0,1029 |
0,0938 |
0,0820 |
0,0675 |
0,0502 |
0,0276 |
|
0,8592 |
0,8724 |
0,8653 |
0,8342 |
0,779 |
0,6997 |
0,5964 |
0,469 |
0,3175 |
0,1193 |
||
1,1637 |
1,1461 |
1,1555 |
1,1986 |
1,2836 |
1,429 |
1,6766 |
2,132 |
3,1493 |
8,3814 |
Таблица 3.5- Результаты тягово-динамического расчета (V передача)
, рад/с |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
523 |
|
10,29 |
14,43 |
19,25 |
24,06 |
28,875 |
33,6883 |
38,5009 |
43,3135 |
48,1261 |
53,5162 |
||
1,4318 |
1,4832 |
1,525 |
1,5474 |
1,5503 |
1,5338 |
1,4978 |
1,4424 |
1,3676 |
1,2607 |
||
0,0615 |
0,121 |
0,215 |
0,336 |
0,4838 |
0,6585 |
0,8601 |
1,0886 |
1,3439 |
1,6618 |
||
D |
0,0901 |
0,0895 |
0,0861 |
0,0796 |
0,0701 |
0,0575 |
0,0419 |
0,0232 |
0,0015 |
0,0263 |
|
0,6826 |
0,6779 |
0,6471 |
0,5889 |
0,5035 |
0,3907 |
0,2505 |
0,0831 |
-0,1115 |
-0,3621 |
||
1,4647 |
1,4751 |
1,5452 |
1,6978 |
1,986 |
2,5593 |
3,9907 |
12,0305 |
-8,9618 |
-2,7613 |
Таблица 3.6 Определение времени разгона автомобиля
Интервал |
2 - 6 |
6 - 10 |
10 - 14 |
14 - 18 |
18 - 22 |
22 - 26 |
26 - 30 |
30 - 34 |
34 - 38 |
|
Площадь интервала, ?,кл. |
5 |
5,2 |
6 |
7,1 |
9,2 |
11,1 |
15,6 |
21 |
35 |
|
Суммарная площадь, ?, кл. |
5 |
10,2 |
16,2 |
23,3 |
32,5 |
43,6 |
59,2 |
80,2 |
115,2 |
|
Время разгона, t, с |
2 |
4,08 |
6,48 |
9,32 |
13 |
17,44 |
23,68 |
32,08 |
46,08 |
|
До скорости, Va, м/с |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
28 |
32 |
36 |
1 кл. = 0,4с.
Таблица 3.7 Определение пути разгона автомобиля
Интервал |
1,9 - 2,5 |
2,5 - 4 |
4 - 6 |
6 - 8,3 |
8,3 - 11,7 |
11,7 - 15 |
15 - 20,6 |
20,6 - 28,5 |
28,5 - 33 |
|
Площадь, ?, кл. |
7,6 |
18,6 |
29 |
52 |
80 |
120 |
193,3 |
360 |
251 |
|
Суммарная площадь, ?, кл. |
7,6 |
26,2 |
55,2 |
107,2 |
187,2 |
307,2 |
500,5 |
860,5 |
1111,5 |
|
Пройденный путь, S, м |
7,6 |
26,2 |
55,2 |
107,2 |
187,2 |
307,2 |
500,5 |
860,5 |
1111,5 |
|
До скорости, Va, м/с |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
28 |
32 |
36 |
1 кл. = 1 м.
Таблица 3.8 - Расчет пути торможения автомобиля
Скорость, Va, м/с |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
44 |
|
Путь торможения ( S, м) при: |
||||||||||
=0,3 |
5,49 |
19,48 |
41,97 |
72,95 |
112,43 |
160,40 |
216,87 |
281,83 |
339,91 |
|
=0,8 |
2,84 |
8,87 |
18,08 |
30,48 |
46,06 |
64,83 |
86,79 |
111,93 |
134,34 |
5. Графики
Внешняя скоростная характеристика двигателя
Рисунок 1 - Внешняя скоростная характеристика двигателя
Тяговая характеристика автомобиля
Рисунок 2 - Тяговая характеристика автомобиля
Динамическая характеристика автомобиля
Рисунок 3 - Динамическая характеристика автомобиля
График ускорения автомобиля
Рисунок 4 - График ускорения автомобиля
График обратной ускорению величины
Рисунок 5 - График обратной ускорению величины
График времени разгона автомобиля
Рисунок 6 - График времени разгона автомобиля
График пути разгона автомобиля
Рисунок 7 - График пути разгона автомобиля
График пути торможения автомобиля
Рисунок 8 - График пути торможения автомобиля
6. Выводы по работе и сравнение исследуемого автомобиля с аналоговыми моделями
На основе результатов проведенных расчетов и построенных графических зависимостей можем сделать следующие выводы об исследуемом автомобиле ВАЗ - 21074-20.
Максимальные скорости, которые автомобиль может развивать в заданных дорожных условиях на всех передачах:
= 10 (м/с);
= 17,2 (м/с);
= 26,7 (м/с);
= 36,2 (м/с);
= 43 (м/с).
Тяговая характеристика автомобиля (5.2) показывает, что максимальная скорость автомобиля = 43 (м/с), ограничена следующими показателями:
- сила сопротивления воздуха ,
- сила сопротивления качению Pk.
На низших передачах суммарное действие этих сил ничтожно мало, и поэтому не оказывает практически никакого влияния на движение автомобиля, однако имеет существенное значение на высшей передачи, когда сила сопротивления воздуха достигает максимальных значений, а тяговая сила уменьшается. Таким образом, минимальное критическое значение +Pk , которое превышает тяговую силу и ограничивает скорость движения автомобиля, составляет 1,14 (кН).
Максимальное ускорение, развиваемое автомобилем на I передаче:
= 1,96 ()
Максимальное ускорение, развиваемое автомобилем на V передаче:
= 0,67 ()
Рассчитанное время разгона автомобиля до скорости 100 (км/ч) составляет 23 (с), что на 5 секунд больше времени разгона, заявленном производителем.
Путь разгона до 100 (км/ч) = 440 (м).
Путь торможения со 100 км/ч на мокрой дороге составляет приблизительно 139 метров, а на хорошем сухом покрытии путь торможения более чем в два раза меньше и равен 56 метров.
Таблица 1.6 - Сравнение автомобиля ВАЗ - 21074 с другими моделями
Снаряженная масса, кг |
Мощность, л.с. |
Крутящий момент, НЧм |
Максимальная скорость, км/ч |
Время разгона до 100 км/ч, сек. |
||
VW Passat 1,6 |
1305 |
100 |
150 при 4000 об/мин |
192 |
12,6 |
|
ВАЗ - 21074 |
1060 |
74 |
130 при 2100 об/мин |
155 |
17 |
|
Skoda Fabia 1.4 |
1060 |
86 |
132 при 380 об/мин |
174 |
12.3 |
|
Сhery A1 |
1040 |
83 |
114 при 3800 об/мин |
156 |
14 |
Вывод: Автомобиль ВАЗ - 2107 начал выпускаться на Волжском автомобильном заводе в 1982 году. На тот период времени автомобиль имел неплохие технические характеристики и мог конкурировать с другими автомобилями в своем классе. Но как видно из приведенной выше таблицы, он не в состоянии конкурировать с современными моделями, т.к. проигрывает им по всем техническим параметрам.
Литература
Коростелев С.А., Беседин Л. Н. ТЯГОВО-ДИНАМИЧЕСКИИ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ: Методические указания / АлтГТУ им. И.И.Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ. 2003 - 27с.
! | Как писать курсовую работу Практические советы по написанию семестровых и курсовых работ. |
! | Схема написания курсовой Из каких частей состоит курсовик. С чего начать и как правильно закончить работу. |
! | Формулировка проблемы Описываем цель курсовой, что анализируем, разрабатываем, какого результата хотим добиться. |
! | План курсовой работы Нумерованным списком описывается порядок и структура будующей работы. |
! | Введение курсовой работы Что пишется в введении, какой объем вводной части? |
! | Задачи курсовой работы Правильно начинать любую работу с постановки задач, описания того что необходимо сделать. |
! | Источники информации Какими источниками следует пользоваться. Почему не стоит доверять бесплатно скачанным работа. |
! | Заключение курсовой работы Подведение итогов проведенных мероприятий, достигнута ли цель, решена ли проблема. |
! | Оригинальность текстов Каким образом можно повысить оригинальность текстов чтобы пройти проверку антиплагиатом. |
! | Оформление курсовика Требования и методические рекомендации по оформлению работы по ГОСТ. |
→ | Разновидности курсовых Какие курсовые бывают в чем их особенности и принципиальные отличия. |
→ | Отличие курсового проекта от работы Чем принципиально отличается по структуре и подходу разработка курсового проекта. |
→ | Типичные недостатки На что чаще всего обращают внимание преподаватели и какие ошибки допускают студенты. |
→ | Защита курсовой работы Как подготовиться к защите курсовой работы и как ее провести. |
→ | Доклад на защиту Как подготовить доклад чтобы он был не скучным, интересным и информативным для преподавателя. |
→ | Оценка курсовой работы Каким образом преподаватели оценивают качества подготовленного курсовика. |
Курсовая работа | Деятельность Движения Харе Кришна в свете трансформационных процессов современности |
Курсовая работа | Маркетинговая деятельность предприятия (на примере ООО СФ "Контакт Плюс") |
Курсовая работа | Политический маркетинг |
Курсовая работа | Создание и внедрение мембранного аппарата |
Курсовая работа | Социальные услуги |
Курсовая работа | Педагогические условия нравственного воспитания младших школьников |
Курсовая работа | Деятельность социального педагога по решению проблемы злоупотребления алкоголем среди школьников |
Курсовая работа | Карибский кризис |
Курсовая работа | Сахарный диабет |
Курсовая работа | Разработка оптимизированных систем аспирации процессов переработки и дробления руд в цехе среднего и мелкого дробления Стойленского ГОКа |