Министерство образования РоссийскойФедерации
Южно-Уральский ГосударственныйУниверситет
кафедра: «Автомобильный транспорт»
КУРСОВАЯ РАБОТА
подисциплине:Потребительские свойства
натему:«Эксплуатационные свойства автомобиля».
Выполнил: студентгруппы АТ-354
Корсаков Д.И.
Проверил:Рождественский Ю.В.
Челябинск 2003
Аннотация.
Корсаков Д.И. Эксплуатационные свойства автомобиля.- Челябинск:ЮУрГУ, АТ-2301, 2003,30 с.,11 рис. Библиографиялитературы наименований 4.
В даннойкурсовой работе был произведён тяговый расчёт автомобиля, включающий в себяопределение полного веса автомобиля и подбора шин, определение внешней скоростнойхарактеристики двигателя, определения передаточного числа главной передачи икоробки передач. На основании полученных данных определяем тягово-скоростные характеристикиавтомобиля. В последнюю очередь рассчитываем показатели топливной экономичностии динамических качеств при торможении автомобиля. По данным расчёта строятсяграфики зависимости. Все полученные результаты сравниваются с показателямипрототипа схожего транспорта.
СОДЕРЖАНИЕ.
Основные обозначения
Введение
Выбор и обоснование исходных данных
1 Тяговый расчёт автомобиля
1.1 Определениеполного веса автомобиля и подбор шин
1.2Определение внешней скоростной характеристики
двигателя
1.3Определение передаточного числа главной передачи
1.4Определение передаточных чисел коробки передач
2 Определение тягово-скоростных качествавтомобиля
2.1Тяговая диаграмма движения автомобиля
2.2Динамическая характеристика автомобиля
2.3Динамический паспорт автомобиля
2.4Мощностная диаграмма движения автомобиля
2.5 Ускорение при разгоне
2.6 Определениевремени разгона автомобиля
2.7Определение пути разгона автомобиля
3 Показатель топливной экономичностиавтомобиля
4 Определение динамических качествавтомобиля
при торможении
Заключение
Литература
Основныеобозначения
F-лобоваяплощадь автомобиля, м;
Go-весавтомобиля в снаряженном состоянии, Н;
Ga-полный весавтомобиля, Н;
Gп-вес прицепа, Н;
G2-вес автомобиля, приходящийся на заднююось, Н;
Jm-моментинерции вращающихся деталей двигателя, Н·мс2;
Jk-моментинерции колёс, Н·мс2;
Uo-передаточноечисло главной передачи;
Uk-передаточноечисло коробки передач;
rk — радиускачения колеса, м;
V — скоростьдвижения автомобиля, м/с;
Vmax — максимальнаяскорость движения автомобиля на высшей передаче, м/с;
ne — частотавращения коленчатого вала двигателя,1/с;
nN — частотавращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности,1/с;
nmax — максимальнаячастота вращения коленчатого вала двигателя1/с;
j — ускорениеавтомобиля, м/с2;
jтор-максимальное замедление автомобиля приторможении, м/с2;
g — ускорениесвободного падения, м/с2;
Pm-тяговая силана ведущих колёсах автомобиля, Н;
P-силасцепления ведущих колеса автомобиля с дорогой, Н;
Pƒ-сила сопротивлению качению, Н;
Pί-сила сопротивления подъёму, Н;
Pw-силасопротивления воздуху, Н;
Pψ-силасопротивления дороги, Н;
Pj-сила инерцииавтомобиля, Н;
Me-крутящиймомент двигателя, Н·м;
Ne-эффективнаямощность двигателя, кВт;
Nm-тяговаямощность, подведённая к ведущим колёсам, кВт;
Nψ-мощность сопротивления дороги, кВт;
Nw-мощностьсопротивления воздуху, кВт;
Nj-мощность,расходуемая на разгон автомобиля, кВт;
D-динамическийфактор автомобиля по условиям тяги;
D-динамическийфактор автомобиля по условиям сцепления;
ge — удельныйэффективный расход топлива, кг/кВт·ч;
qn — путевойрасход топлива, л/м;
S-путьдвижения автомобиля, м;
Sтор-путь торможения автомобиля, с;
t — времядвижения автомобиля, с;
tтор — время торможения автомобиля, с;
ƒ-коэффициентсопротивления качению;
k-коэффициентобтекаемости автомобиля;
δp-коэффициентучета вращающихся масс автомобиля при разгоне;
h-коэффициент полезного действия трансмиссии;
ψ-коэффициентсопротивления дороги.
Введение.
Проектирование — это комплекс конструкторско — эксперементальных работ, необходимых для создания нового или модернизации выпускаемогоавтомобиля.
Решение о создании и использовании в народномхозяйстве конкретного автомобиля базируется на документе, содержащемноменклатуру автомобилей наиболее полноудовлетворяющих потребностям народного хозяйства с их основными технико-экономическимихарактеристиками, перспективном типаже.
Перспективный типаж автомобилей является результатоманализа трёх основных направлений проводимых отраслью опытно — конструкторскихразработок перспективных образцов, экспериментальных инаучно-исследовательских работ. В перспективном типаже заданы основные параметрыавтомобиля: грузоподъемность или пассажировместимость, основные массовые параметры,колесная формула и расположение ведущих колёс, максимальная скорость ипараметрыприемистости, нормативный пробег до капитальногоремонта, нормативная трудоемкость обслуживания и текущего ремонта, мощность ирабочий объём двигателя. На последующих этапах проектирования эти данные уточняютсядля конкретных моделей и дополняются другими параметрами, число которых yувеличивается от этапа к этапу.
На основании утверждённого перспективного типажапредприятием разработчиком создается техническое задание, которое служит основаниемдля разработки эскизного и технического проектов.
Техническое задание разрабатывается с учетом областиприменения новой модели на основании анализа обобщенных материалов по результатамиспытаний и эксплуатации предшествующих моделей, общего развития техники,требований безопасности движения потребности рынка внутри страны и возможностейэкспорта, законодательных предписаний, производственных возможностей предприятия- изготовителя и его смежников.
Техническое задание устанавливает основное назначениеусловия эксплуатации технические характеристики, показатели качества, специальныетребования, предъявляемые к разрабатываемому автомобилю. В процессе разработкитехнического проекта окончательно определяют параметры позволяющие судить окомпоновке автомобиля и конструктивном решении отдельных его узлов и агрегатов.
Для окончательного выбора расчетных параметровдвигателя и трансмиссии разрабатывают математическую модель автомобиля, котораяпозволяет учитывать влияние этих параметров как на тягово-скоростные, так и на топливно-экономическиесвойства проектируемого автомобиля в разнообразных дорожных, климатических и нагрузочныхусловиях. В качестве критериев оценки при этом обычно используются такиетехнико-экономические показатели как производительность приведённые затраты наперевозку, себестоимость перевозок.
В качестве прототипа принимаемУрал-377.Кабина — трёх местная, цельнометаллическая.
Грузоподъёмность — 750 000 Н; собственнаямасса- 149500 Н.
Выбори обоснование исходных данных.
При расчетекурсовой работы были использованы следующие данные:
1) Заданные исходные данные:
Вариант № 15: Грузоподъёмность автомобиля G=75000 Н.
Максимальнаяскорость автомобиля Vmax=25м/с.
2)Выбираемые параметры:
Принятая компановка автомобиля 6*4. В связи с этим развесовка по осям будет на заднюютележку 0,75Ga. [1].
Впроектируемом автомобиле принимается: карбюраторныйдвигатель с ограничителем оборотов; механическая трансмиссия (простотаконструкции, обслуживания и небольшие капиталовложения)
принимаем h=0,9.
За прототип принимаем Урал-377.
Радиускачения колеса rk=0,507 м.[1]
Моментинерции колеса Jk=31,9 H·м·с2.[1]
Момент инерции вращающихся частей двигателя Jm=0,62 H·м·с2.[1]
Принимаем коэффициент обтекаемостиавтомобиля k=0,9 Н·с2/м4 [1] и лобовую площадь автомобиля F=4,68 м2.[1]
1 Тяговыйрасчёт автомобиля
1.1 Определение полного веса автомобиля и подбор шин
Ga=Go+Gг+ (g1+g2)·nn (1.1)
где nn-число мест вавтомобиле, включая место водителя;
g1 -вес одного человека, принимаемый равным 750 Н [1];
g2 -весбагажа, принимаемый равным 100 Н на человека.
Ga=149500+75000+(750+100) ·3=227050Н
Вес по осям (2оси).
Вес, приходящийся на заднюю ось
G2=0,75·Ga
G2=0,75·227050=170288Н
G1=Ga·G2=227050-170288=56763 Н
rк=0,507 м[1].
Двигатель бензиновый.
Полная масса груженого автомобиля с прицепом
Gaп=Ga+Gп (1.2)
Gап=227050+75000=302050 Н.
1.2 Определение внешней скоростной характеристикидвигателя
Мощность,необходимая для преодоления сопротивления движению при максимальной скоростиа/м.
Nv= (GafVmax/1000+kFV3max/1000)/h (1.3)
Коэффициентсопротивления качению.
f=f0·(1+13V2/20000), (1.4)
где f0 — коэффициентсопротивления качению при движении со скорость меньше 15…25м/с.Для шоссе, с асфальтобетонным покрытием, принимаем f0=0,02[1].
f=0,02·(1+13·625/20000)=0,025
Nv= (227050·0,02·25/1000+0,9·4,32·253/1000)/0,9=230,8 кВт
Максимальнаямощность
Nmax= Nv/(al+bl2-cl3) (1.5)
где a,b,c–эмпирические коэффициенты [1].
l — для бензиновых двигателей с ограничителем оборотов. l=0,9. [1]
Nmax =230,8 /(0,9+0,92-0,93)= 235,27 кН
Текущеезначение эффективной мощности двигателя
Ne=Nmax (a (ne/nN) +b (ne/nN)2-c(ne/nN)3) (1.6)
Текущиезначения крутящего момента двигателя
Me=1000· (Ne/ne) (1.7)
Результаты вычислений (1.6) и (1.7) занесены в таблицу1.1
Таблица 1.1
Параметрывнешней скоростной характеристики двигателя.
Параметры двигателя
Частота вращения коленчатого вала, ne,1/с
80
120
160
200
240
280
320
360
Ne ,кВт
61,32
95,85
130,38
162,98
191,70
214,61
229,78
235,27
Me , Н·м
766,48
798,75
814,89
814,89
798,75
766,48
718,07
653,52
По данным таблицы 1.1 построен график (см. рис. 1).
1.3 Определение передаточного числа главной передачи
U0=rк·nmax/ (UkVmax) (1.8)
U0=0,495·360/(1·25) =7,301
1.4 Определение передаточных чисел коробки передач
Передаточноечисло первой передачи
U1=Ga·jmax·rk/ (MmaxU0h), (1.9) где ψmax– коэффициент максимальногосопротивления дороги;
Mmax– максимальный крутящий момент двигателя.
U1=92550·0,34·0,495/ (494,61·6,93·0,9) = 8,47
Проверкасцепления ведущих колёс с дорогой
Mmax·U1·U0·h/rk≤ Gj·j (1.10)
где Gj — сцепной вес автомобиля.
Gj= G2·m2, (1.11)
где m2– коэффициент динамического перераспределения веса автомобиля
на заднюю ось при тяговомрежиме. Принимаем m2=1,3, [1]
j=0,5 сухой асфальт или цементобетон. [1]
Gj=170288·1,3=221374 Н
814,89·8,47·7,301·0,9≤ 221374·0,6·0,5
45353,1≤ 66412,2 -буксования небудет
Выборпередаточных чисел коробки передач
Um=n-1ÖU1n (1.12)
где m — порядковый номер рассчитываемой передачи;
n — число ступенейкоробки передач, не считая ускоряющую передачу.
U2=4Ö4,913 =4,96
U3=4Ö4,912 =2,23
U4=4Ö4,911 =1,22
U5=4Ö4,910 =1
2Определение тягово-скоростных качеств автомобиля
2.1 Тяговая диаграмма движения автомобиля
Уравнение движения автомобиля методом силовогобаланса:
Pm= Py+ Pw+Pj. (2.1)
Pm=Me·Ump·h/rk, (2.2)
где Ump=U0·Uk — передаточноечисло трансмиссии автомобиля.
Скорость движения автомобиля определяется по формуле
V=ne·rk/Ump (2.3)
Силасопротивления дороги
Py=Gaп·y, (2.4)
где y= f+i;
i– величинауклона дороги.
Сила сопротивления воздуха
Pw=kFV2. (2.5)
Применяемk=0,9 Н·с2/м4; F=4,68 м2.[1]
Результаты вычислений (2.2),(2.3),(2.4) и(2.5) занесены в таблицу 2.1
Таблица 2.1
Тяговый баланс автомобиля.
Параметр
Частота вращения коленчатого вала, ne,1/с
80
120
160
200
240
280
320
360
Me,Нм
766,48
798,75
814,89
814,89
798,75
766,48
718,07
653,52
V1, м/с
0,66
0,98
1,31
1,64
1,97
2,30
2,63
2,95
Pm1
84089,81
87630,43
89400,74
89400,74
87630,43
84089,81
78778,87
71697,62
Py1
6042,69
6044,81
6047,76
6051,57
6056,22
6061,72
6068,06
6075,25
Pw1
1,81
4,08
7,26
11,34
16,33
22,22
29,03
36,74
V2
1,12
1,68
2,24
2,80
3,36
3,92
4,48
5,04
Pm2
49300,30
51376,10
52414,00
52414,00
51376,10
49300,30
46186,60
42034,99
Py2
6045,92
6052,07
6060,68
6071,75
6085,28
6101,27
6119,72
6140,64
Pw2
5,28
11,88
21,11
32,99
47,50
64,65
84,45
106,88
V3
2,49
3,74
4,99
6,23
7,48
8,73
9,97
2,49
Pm3
22131,99
23063,86
23529,80
23529,80
23063,86
22131,99
20734,18
18870,43
Py3
6065,41
6095,93
6138,66
6193,59
6260,73
6340,08
6431,63
6535,39
Pw3
26,19
58,92
104,75
163,68
235,70
320,81
419,02
530,32