Лекция: Тяговый и динамический расчет автомобиля ВАЗ-21093
Содержание
Введение
1 Тяговый расчет автомобиля
1.1 Определение полной массы автомобиля
1.2 Распределение полной массы по мостам автомобиля
1.3 Подбор шин
1.4 Определение силы лобового сопротивления воздуха
1.5 Выбор характеристики двигателя
1.6 Определение передаточного числа главной передачи
1.7 Определение передаточных чисел коробки передач
2 Построение внешней скоростной характеристики двигателя
3 Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля
3.1 Тяговая характеристика автомобиля
3.1.1 Построение графика тяговой характеристики
3.1.2 Практическое использование тяговой характеристики автомобиля
3.2 Динамическая характеристика автомобиля
3.2.1 Построение динамической характеристики
3.2.2 Практическое использование динамической характеристики автомобиля
3.3 Ускорение автомобиля при разгоне
3.3.1 Построение графика ускорение автомобиля при разгоне
3.3.2 Практическое использование графика ускорений автомобиля
3.4 Характеристика времени и пути разгона автомобиля
3.4.1 Определение времени разгона
3.4.2 Определение пути разгона
3.4.3 Практическое использование характеристик времени и пути разгона автомобиля
4 Топливная экономичность автомобиля
4.1 Построение топливной характеристики автомобиля
4.2 Определение эксплуатационного расхода топлива
5 Итоговые таблицы
Список используемой литературы
Введение
Данная курсовая работа предназначена для закрепления знаний студентов по дисциплинам «Теория движения автомобиля», «Автомобили» (ч, 2) и «Технические средства и их эксплуатационные свойства».
При выполнении курсовой работы производится анализ тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля ВАЗ-21093. При анализе тягово-скоростных и топливно-экономических свойств используются данные технических характеристик заданного автомобиля. Характеристики автомобиля ВАЗ-21093 сведены в таблицу 1.
Таблица 1 Технические характеристики автомобиля ВАЗ-21093
Параметр автомобиля
Значение параметра
Модель автомобиля
ВАЗ-21093
Тип кузова
хэтчбек
Конструкция кузова / материал
несущий / сталь
Количество дверей / мест
5/5
Тип двигателя
бензиновый
Расположение двигателя
спереди поперечно
Рабочий обьем, см3
1500
Количество / расположение цилиндров
4 / рядное
Степень сжатия
9,9
Максимальная стендовая мощность, кВт / (об/мин)
52,6 / 5600
Максимальный крутящий момент, Н·м / (об/мин)
106,4 / 3400
Тип трансмиссии
механическая
Привод
передний
Коробка передач
5-ступенчатая
Передаточные числа коробки передач
3,636/1,95/1,357/0,941/0,784 з. х. 3,53
Передаточное число главной передачи
3,7
Колесная база, мм
2460
Длина / ширина / высота, мм
4006 / 1620 / 1402
Колея передняя / задняя, мм
1390 / 1360
Снаряженная масса, кг
945
Полная масса, кг
1370
Объем топливного бака, л
43
Передняя подвеска
независимая телескопическая
Задняя подвеска
торсионно-рычажная
Диаметр разворота, м
10,4
Передние тормоза
дисковые, вентилируемые
Задние тормоза
барабанные
Размер шин
165/70R13
Максимальная скорость, км/ч
156
Разгон 0 -100 км/ч, сек
13
Расход топлива, л/100 км:
-
при скорости 90 км/ч
-
городской цикл
-
Перечень необходимых для расчета величин технической характеристики автомобиля, их обозначение и размерность приводятся в таблице 2, которую составляем на основе таблицы 1.
Таблица 2.Краткая техническая характеристика автомобиля ВАЗ-21093 (параметры автомобиля необходимые для выполнения курсовой работы)
№ п/п
Параметр
Обозначение
Размерность
Величина параметра
1
2
3
4
5
1.
Марка и тип автомобиля
-
-
ВАЗ-21093
2.
Колесная формула
-
-
4×2
3.
Число пассажиров
nп
--PAGE_BREAK---
5
4.
Собственная масса снаряженного автомобиля
mo
кг
945
5.
Полная масса автомобиля
ma
кг
1370
6.
Распределение массы автомобиля по мостам:
— на передний мост
m1
кг
616,5
— на задний мост
m2(т)
кг
753,5
7.
База автомобиля
L
м
2,46
8.
Колея автомобиля
В
м
1,39
9.
Габаритные размеры:
— длина
Lг
м
4,006
— ширина
Bг
м
1,62
— высота
Hг
м
1,402
10.
Максимальная скорость автомобиля
Vmax
км/час
156
11.
Контрольный расход топлива при скорости 90 км/ч
Qк
л/100км
-
12.
Тип и марка двигателя
-
-
21083 Четырех-тактный, бензиновый, карбюра-торный, 4-х цилиндровый
13.
Стендовая максимальная мощность двигателя
Реmaxст
кВт
52,6
14.
Частота вращения коленчватого вала при стендовой максимальной мощности
np
об/мин
5600
15.
Стендовый максимальный крутящий момент двигателя
Меmaxст
Н·м
106,4
16.
Частота вращения коленчватого вала при стендовом максимальном крутящем моменте
nм
об/мин
3400
1
2
3
4
5
17.
Передаточные числа коробки передач:
— первой передачи
U1
-
3,636
— второй передачи
U2
-
1,95
— третьей передачи
U3
-
1,357
— четвертой передачи
U4
-
0,941
— пятой передачи
U5
-
0,784
— передачи заднего хода
Uзх
-
3,53
18.
Передаточное число главной передачи
Uo
-
3,7
19.
Число карданных шарниров
zкш
-
2 на колесо
20.
Число карданных валов
zкв
-
2
21.
Шины, их характеристика и маркировка
-
-
165/70R13
— посадочный диаметр
d
м
0,3302
— ширина профиля шины
B
м
0,165
— наружный диаметр
Dн
м
0,5612
По таблице 1.2 анализируются ее показатели и выбираются необходимые исходные данные для выполнения курсовой работы.
1 Тяговый расчет автомобиля
Задачей тягового расчета является определение характеристик двигателя и трансмиссии, обеспечивающих требуемые тягово-скоростные свойства автомобиля и его топливную экономичность в заданных условиях эксплуатации.
продолжение--PAGE_BREAK--
1.1 Определение полной массы автомобиля
Полная масса автомобиля определяется следующим образом:
/>;
(1.1)
где mo – масса снаряженного автомобиля: mo= 945 кг;
mч – масса водителя или пассажира: принимаем mч= 75 кг;
mб – масса багажа из расчета на одного пассажира: mб= 10 кг;
nп – количество пассажиров, включая водителя: nп= 5 чел..
/> кг.
1.2 Распределение полной массы по мостам автомобиля
При распределении нагрузки по осям легкового автомобиля с передним расположением двигателя и передним ведущим мостом на задний мост приходится 43-47% полной массы автомобиля.
Принимаем что на менее нагруженный задний мост приходится 45% полной массы. Тогда на передний мост приходится 55% полной массы.
Определим полный вес автомобиля:
/>;
(1.2)
/> Н.
Определим вес, приходящийся на переднюю ось автомобиля:
/>;
(1.3)
/> Н.
Определим вес, приходящийся на заднюю ось автомобиля:
/>;
(1.4)
/> Н.
1.3 Подбор шин
При выборе шин исходным параметром является нагрузка на наиболее нагруженных колесах. Наиболее нагруженными являются шины переднего моста. Определяем нагрузку на одну шину:
/>;
(1.5)
где n – число шин одного моста: n = 2.
/> Н.
Из ГОСТ 4754 – 97 «Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости» принимаем шину 165/70R13.
Определяем посадочный диаметр обода d, наружный диаметр Dн и статический радиус колеса rст:
d = 13·0,0254 = 0,3302м;
/>;
(1.6)
где kш – H/B (H и B – высота и ширина профиля): для шины 165/70R13 kш= 0,7; B= 165 мм;
/> м.
/>;
(1,7)
где λсм– коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой: для радиальных шин легковых автомобилей принимаем λсм= 0,81;
/>м.
Определяем радиус качения колеса:
/>;
(1.8)
/> м.
1.4 Определение силы лобового сопротивления воздуха
Определяем силу лобового сопротивления воздуха, которая напрямую зависит от лобовой площади автомобиля:
/>;
(1.9)
где АВ– площадь лобового сопротивления;
kВ – коэффициент воздушного сопротивления: принимаем kВ= 0,2;
/>;
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
/>;
/>;
/>;
/>.
Проверяем условие:
/>.
(1.19)
Условие выполняется:
/>.
Определим обороты коленчатого вала при максимальной скорости:
/>;
(1.20)
/>об/мин.
Рассчитываем мощность при максимальной скорости:
/>
кВт.
Мощность двигателя при максимальной скорости должна обеспечивать возможность движения при дорожном сопротивлении, которое для легковых автомобилей находится в пределах (ψV= 0,015-0,025).
Определим дорожное сопротивление, которое может преодолеть данная модель автомобиля при максимальной скорости:
/>;
(1.21)
где />– КПД трансмиссии; при работе трансмиссии с полной нагрузкой, т. е.
при работе двигателя по внешней скоростной характеристике имеем:
/>;
(1.22)
где />– соответственно КПД цилиндрических шестерен наружного зацепления, внутреннего зацепления, конических шестерен и карданных сочленений, передающих крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам на i-ой передаче в КП;
/> – соответственно число пар цилиндрических шестерен наружного зацепления, внутреннего зацепления, конических шестерен и число карданных сочленений, передающих крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам на i-ой передаче в КП.
В расчетах принимаем:
/>;/>
/>.
Тогда дорожное сопротивление преодолеваемое автомобилем при движении с максимальной скоростью составит:
/>;
Дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем при движении с максимальной скоростью />.
1.6 Определение передаточного числа главной передачи
Передаточное число главной передачи определяется исходя из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля.
Определяем: какую максимальную скорость позволяет получить передаточное число главной передачи для заданной модели автомобиля:
/>;
(1.23)
где />– передаточное число высшей передачи в КП: />;
/> – передаточное число главной передачи: />.
/>км/ч.
Передаточное число главной передачи подобрано таким образом, чтобы получить максимальную скорость при оборотах коленчатого вала меньше максимальных, при этом обеспечивается лучшая топливная экономичность автомобиля. Передаточное число главной передачи при максимальных оборотах двигателя обеспечивает максимальную скорость />км/ч.
продолжение--PAGE_BREAK--
1.7 Определение передаточных чисел коробки передач
Передаточное число первой передачи рассчитывается, исходя из того, чтобы автомобиль мог преодолеть максимальное сопротивление дороги, характеризуемое коэффициентом />, не буксовал при трогании с места, и мог двигаться с устойчивой минимальной скоростью.
Для заданной модели автомобиля />.
Максимальное сопротивление дороги для легковых автомобилей должно находится в пределах />.
Определим максимальное сопротивление дороги, которое может преодолеть заданная модель автомобиля, при трогании с места:
/>;
(1.24)
/>.
Максимальное дорожное сопротивление, которое может преодолеть автомобиль при трогании с места />.
Определим минимальный коэффициент сцепления, при котором данный автомобиль может тронуться с места без пробуксовки ведущих колес:
/>;
(1.25)
где />– коэффициент перераспределения нормальных реакций, для переднеприводного автомобиля принимаем />.
/>.
Минимальный коэффициент сцепления составил />.
Определим минимальную устойчивую скорость движения автомобиля:
/>;
(1.26)
где />– минимальные устойчивые обороты двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке под нагрузкой, принимаем для карбюраторного двигателя />об/мин.
/>км/ч.
Передаточные числа промежуточных передач выбираются из условия обеспечения максимальной интенсивности разгона автомобиля, а также длительного движения при повышенном сопротивлении дороги.
/>;
(1.27)
где n – номер повышающей передачи;
m– номер передачи для которой ведется расчет.
/>;
/>;
/>.
Рассчитанные и фактические значения передаточных чисел коробки передач приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 Передаточные числа КП
№ передачи
Обозначение
Фактическое
значение
Рассчитанное значение
1
U1
3,636
3,636
2
U2
1,950
2,478
3
U3
1,357
1,689
4
U4
0,941
1,151
5
U5
0,784
0,784
Как видно из таблицы 1.1 фактические значения передаточных чисел промежуточных передач меньше рассчитанных значений. Таким образом, коробка передач заданного автомобиля не обеспечивает максимальной интенсивности разгона автомобиля. Поскольку фактические значения передаточных чисел промежуточных передач незначительно отличаются от рассчитанных значений можно сделать вывод, что данная коробка передач обеспечивает уместную интенсивность разгона автомобиля, при улучшенных показателях топливной экономичности.
2 Построение внешней скоростной характеристики двигателя
Скоростной характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности и крутящего момента от угловой скорости или частоты вращения коленчатого вала двигателя при установившемся режиме работы.
продолжение--PAGE_BREAK--
Скоростная характеристика двигателя, полученная при полной подаче топлива, называется внешней скоростной характеристикой.
Значения мощности при различной частоте вращения коленчатого вала определяем по формуле:
/>.
(2.1)
Значение вращающего момента при различных оборотах рассчитываем по формуле:
/>.
(2.2)
Для нахождения стендовых характеристик двигателя полученные значения мощностей и моментов, разделим на коэффициент стенда:
/>;
(2.3)
/>.
(2.4)
Производим расcчеты:
/>кВт;
/> />;
/> кВт;
/>/>.
Для следующих значений />расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 Результаты расчетов внешней скоростной характеристики
№ п/п
n, об/мин
/>, кВт
/>, кВт
/>, />
/>, />
1
600
4,40
4,63
70,06
73,75
2
800
6,21
6,54
74,16
78,06
3
1000
8,17
8,60
78,06
82,17
4
1200
10,24
10,78
81,53
85,82
5
1400
12,43
13,08
84,83
89,29
6
1600
14,69
15,46
87,72
92,34
7
1800
17,03
17,93
90,39
95,15
8
2000
19,41
20,43
92,72
97,60
9
2200
21,83
22,98
94,80
99,79
10
2400
24,26
25,54
96,58
101,66
11
2600
26,69
28,09
98,08
103,24
12
2800
29,09
30,62
99,26
104,48
13
3000
31,45
33,11
100,16
105,43
14
3200
33,75
продолжение--PAGE_BREAK--
35,53
100,77
106,07
15
3400
35,97
37,86
101,08
106,40
16
3600
38,09
40,09
101,07
106,39
17
3800
40,10
42,21
100,82
106,13
18
4000
41,98
44,19
100,27
105,55
19
4200
43,70
46,00
99,41
104,64
20
4400
45,25
47,63
98,26
103,43
21
4600
46,62
49,07
96,83
101,93
22
4800
47,78
50,29
95,10
100,11
23
5000
48,71
51,27
93,08
97,98
24
5200
49,40
52,00
90,76
95,54
25
5400
49,82
52,44
88,15
92,79
26
5600
49,97
52,60
85,25
89,74
27
5800
49,82
52,44
82,07
86,39
28
6000
49,35
51,95
78,58
82,72
По рассчитанным значениям строим внешнюю скоростную характеристику (рисунок 2.1).
/>
Рисунок 2.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя
3 Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля
3.1 Тяговая характеристика автомобиля
С целью решения уравнения движения автомобиля методом силового баланса, представим его в виде:
/>;
(3.1)
где />– сила тяги, приложенная к ведущим колесам;
/> – сила сопротивления качению;
/> – сила сопротивления подъема;
/> – сила сопротивления воздуха;
/> – сила сопротивления разгону.
Полученное уравнение называют уравнением силового (или тягового) баланса. Уравнение силового баланса показывает, что сумма всех сил сопротивления движению в любой момент времени равна окружной силе на ведущих колесах автомобиля.
Уравнение позволяет определить величину окружной силы, развиваемой на ведущих колесах автомобиля, и установить, как она распределяется по различным видам сопротивлений.
Графическое изображение уравнения силового (тягового) баланса в координатах “окружная сила — скорость”, называется тяговой характеристикой автомобиля.
3.1.1 Построение графика тяговой характеристики
Определим значения окружной силы />, в зависимости от скорости, при движении автомобиля на различных передачах:
/>.
(3.2)
В данном уравнении эффективный крутящий момент />является функцией от оборотов коленчатого вала ne. Значение эффективного крутящего момента />в зависимости от оборотов коленчатого вала neопределяется по внешней скоростной характеристике двигателя.
В предположении отсутствия буксования сцепления и ведущих колес автомобиля связь между частотой вращения коленчатого вала двигателя neи скоростью Vнаходится из соотношения:
продолжение--PAGE_BREAK--
/>;
(3.3)
где i– номер передачи.
Производим расчеты значений окружной силы />и скорости Viдля различных оборотов коленчатого вала в диапазоне от neminдоnemaxна различных передачах коробки передач.
/>Н;
/>км/ч.
Для следующих значений />на i-той передаче расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.1. Полученные значения наносим на тяговую характеристику.
Определим силу сопротивления качению />в зависимости от скорости движения автомобиля:
/>;
(3.4)
где fo– коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью (при расчетах используем значение fo= 0,012).
Cилу сопротивления подъема />принимаем равной нулю, так как рассматриваем движение автомобиля на дороге без уклона.
Определим силу сопротивления воздуха />в зависимости от скорости движения автомобиля:
/>.
(3.5)
Производим расчеты:
/>Н;
/>Н.
Последующие расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.2. Полученные значения наносим на тяговую характеристику.
Таблица 3.1 Результаты расчетов окружной силы />
№ п/п
n, об/мин
1-я передача
2-я передача
3-я передача
4-я передача
5-я передача
V1,км/ч
Pk1, Н
V2,км/ч
Pk2, Н
V3,км/ч
Pk3, Н
V4,км/ч
Pk4, Н
V5,км/ч
Pk5, Н
1
600
4,531
3236,7
8,449
1735,9
12,142
1208
17,509
837,7
21,016
697,9
2
800
6,042
3426,1
11,266
1837,5
16,189
1278,7
23,346
886,7
28,021
738,8
3
1000
7,552
3606,3
14,082
1934,1
20,236
1345,9
29,182
933,3
35,026
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
0,02
16
150
0,022
17
160
0,023
18
170
0,024
19
180
0,026
20
190
0,028
21
200
0,029
22
210
0,031
23
220
0,033
/>
Рисунок 3.2 Динамическая характеристика автомобиля
3.2.2 Практическое использование динамической характеристики автомобиля
По динамической характеристике автомобиля определяем следующие показатели:
1. Максимальная скорость движения автомобиля на 5-й и 4-й передаче
Vmax= 156 км/ч, V’max= 161 км/ч..
2. Динамический фактор при максимальной скорости движения автомобиля Dv: />.
3. Максимальный динамический фактор на высшей передаче D5max:
D5max= 0,0591.
4. Максимальный динамический фактор автомобиля Dmax: Dmax= 0,347.
5. Максимальное дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем на высшей и низшей передачах />,/>: />, />.
6. Максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем на высшей и низшей передачах />,/>:
/>;
(3.12)
/>;
/>;
(3.13)
/>.
7. Минимальная устойчивая скорость движения автомобиля Vmin:
Vmin= 4,531 км/ч.
8. Динамический фактор по сцеплению шин с поверхностью дорожного покрытия Dφ:
/>;
(3.14)
/>.
9. Критическая скорость движения автомобиля на высшей передаче по условию величины динамического фактора Vк5: Vк5= 63,047 км/ч.
10. Скоростной диапазон автомобиля на высшей передачеdV5:
/>;
(3.15)
/>.
11. Силовой диапазон автомобиля на высшей передаче dD5:
продолжение--PAGE_BREAK--
/>;
(3.16)
/>.
3.3 Ускорение автомобиля при разгоне
Ускорение рассчитывают применительно к горизонтальной дороге с твердым покрытием при условии максимального использования мощности двигателя и отсутствии буксования ведущих колес.
3.3.1 Построение графика ускорение автомобиля при разгоне
Величину ускорения находим из уравнения, связывающего динамический фактор с условиями движения автомобиля:
/>;
(3.17)
где />– коэффициент учета вращающихся масс;
/>;
(3.18)
для одиночных автомобилей при их номинальной нагрузке можно считать />; />.
Таким образом, имеем:
/>;
(3.19)
Производим расчеты:
/>
Последующие расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.5. Полученные значения наносим на график ускорений автомобиля.
По рассчитанным значениям строим график ускорений автомобиля (рисунок 3.3).
Таблица 3.5 Результаты расчетов ускорения автомобиля а
№ п/п
n, об/мин
1-я передача
2-я передача
3-я передача
4-я передача
5-я передача
V1,км/ч
ax1,/>
V2,км/ч
ax2,/>
V3,км/ч
ax3,/>
V4,км/ч
ax4,/>
V5,км/ч
ax5,/>
1
600
4,531
1,421
8,449
0,955
12,142
0,677
17,509
0,448
21,016
0,354
2
800
6,042
1,509
11,266
1,016
16,189
0,72
23,346
0,476
28,021
0,375
3
1000
7,552
1,592
14,082
1,073
20,236
0,76
29,182
0,5
35,026
0,391
4
1200
9,063
1,665
16,899
1,123
24,283
0,795
35,019
0,521
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
33,231
2,007
61,962
1,305
89,039
0,827
128,402
0,32
154,115
0,029
21
4600
34,741
1,975
64,779
1,276
93,087
0,796
134,239
0,274
161,121
-0,03
22
4800
36,252
1,937
67,595
1,242
97,134
0,76
140,075
0,225
168,126
-0,093
23
5000
37,762
1,892
70,412
1,204
101,181
0,721
145,912
0,173
175,131
-0,16
24
5200
39,273
1,84
73,228
1,161
105,228
0,677
151,748
0,115
182,136
-0,231
25
5400
40,783
1,783
76,045
1,114
109,276
0,629
157,585
0,055
189,142
-0,306
26
5600
42,294
1,719
78,861
1,061
113,323
0,577
163,421
-0,009
196,147
-0,386
27
5800
43,804
1,649
81,678
1,005
117,37
0,522
169,258
-0,078
203,152
-0,469
28
6000
45,314
1,573
84,494
0,943
121,417
0,463
175,094
-0,15
210,157
-0,557
/>
Рисунок 3.3 График ускорений автомобиля
3.3.2 Практическое использование графика ускорений автомобиля
По графику ускорений автомобиля определяем следующие показатели:
1. Максимальное ускорение ахmax: ахmax= 2,074 />.
2. Скорость автомобиля при максимальном ускорении Vaxmax:
Vaxmax= 25,678 км/ч.
3. Максимальное ускорение на высшей передаче ax5max: ax5max= 0,415 />.
4. Скорость автомобиля на высшей передаче при максимальном ускорении Vax5max: Vax5max= 60 км/ч.
5. Максимальная скорость движения автомобиля на 5-й и 4-й передаче
Vmax= 156 км/ч, V’max= 161 км/ч.
3.4 Характеристика времени и пути разгона автомобиля
Путь и время разгона рассчитывают в предположении, что автомобиль разгоняется на ровной горизонтальной дороге, при полной подаче топлива, на участке длиной 2000 м (соглсно ГОСТ 22576-90 “Автотранспортные средства. Скоростные свойства. Методы испытаний.”).
3.4.1 Определение времени разгона
Трогание автомобиля с места начинают на передаче, обеспечивающей максимальное ускорение. Для определения наиболее интенсивного разгона в расчет вводят максимально возможное ускорение при данной скорости движения автомобиля.
Для первой передачи расчет ведется в диапазоне от Vminkдо Vmaxk.
Для определения времени разгона разбиваем кривую ускорения на каждой передаче на интервалы. Определим изменение скорости на этих промежутках:
продолжение--PAGE_BREAK--
/>.
(3.20)
Среднее ускорение для i-того интервала составит:
/>.
(3.21)
Время движения автомобиля Δtiв секундах, за которое его скорость вырастает на величину ΔVi, определяется по закону равноускоренного движения:
/>.
(3.22)
Общее время разгона автомобиля на k-ой передаче от скорости Vminkдо Vmaxk, при которой начинается переключение на (k + 1)-ую передачу, находят суммированием времен разгона в интервалах:
/>
(3.23)
Принимаем время переключения передачи />с.
Падение скорости автомобиля при переключении передачи рассчитываем по формуле:
/>.
(3.24)
Для следующей передачи расчет ведется в диапазоне от Vmink+1= Vmaxk– VПдо Vmaxk+1.
Производим расчеты. Рассчитанные значения заносим в таблицы 3.6 для 1-й передачи, 3.7 для 2-й передачи, 3.8 для 3-й передачи, 3.9 для 4-й передачи. Для 5-й передачи расчет не проводится.
3.4.2 Определение пути разгона
Средняя скорость в интервале от />до />составляет:
/>.
(3.25)
При равноускоренном движении в интервале от />до />путь проходимый автомобилем составляет:
/>.
(3.26)
Путь разгона автомобиля от минимальной скорости до максимальной на данной передаче определяем суммированием:
/>
(3.27)
Определим путь проходимый автомобилем за время переключения передачи:
/>.
(3.28)
Для построения графика разгона автомобиля время и путь разгона на последующей передаче прибавляется к соответствующим значениям на предыдущей передаче.
Производим расчеты. Рассчитанные значения заносим в таблицы 3.6 для 1-й передачи, 3.7 для 2-й передачи, 3.8 для 3-й передачи, 3.9 для 4-й передачи.
Производим построение скоростных характеристик времени (рисунок 3.4) и пути разгона автомобиля (рисунок 3.5).
Таблица 3.6 Расчет характеристик времени и пути разгона автомобиля на 1-й передаче
№ п/п
Vi1,км/ч
Vi1,м/с
ΔVi1, м/с
ai1, м/с2
aiср1, м/с2
Δti1, c
ti1, c
tП1, c
Vmax1– VП1, км/ч
Viср1,м/с
ΔSi1, м
Si1, м
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
0,225
0,25
6,48
51,52423
38,0995
246,885
1380,586
23
145,912
40,531
1,62
0,173
0,199
8,1407
59,66493
39,7205
323,353
1703,939
24
151,748
42,152
1,62
0,115
0,144
11,25
70,91493
41,3415
465,092
2169,031
25
157,585
43,774
1,62
0,055
0,085
19,05882
89,97375
42,963
818,824
2987,855
26
163,421
45,395
1,62
-0,009
0,023
70,43478
160,40853
44,5845
3140,299
6128,154
27
28
/>
Рисунок 3.4 Скоростная характеристика времени разгона автомобиля
/>
Рисунок 3.5 Скоростная характеристика пути разгона автомобиля
3.4.3 Практическое использование характеристик времени и пути разгона автомобиля
По скоростной характеристике разгона определяются следующие оценочные измерители тягово-скоростных свойств автомобиля:
1) условная максимальная скорость Vymaxв км/ч.
Данная скорость определяется как средняя скорость прохождения автомобилем последних 400 м двухкилометрового участка:
/>;
(3.29)
где t2000и t1600– время разгона автомобиля на участках протяженностью соответственно 2000 ми 1600 м;
/>км/ч;
2) время разгона автомобиля t400и t1000на участках протяженностью 400 ми 1000 м.
По характеристикам времени и пути разгона автомобиля t400= 23 с;
t1000= 42 с;
3) время разгона tздо заданной скорости Vз.
Для автотранспортных средств полной массой менее 3,5 тVз= 100 км/ч.
По характеристикам времени и пути разгона автомобиля tз= 22,4 с.
4. Топливная экономичность автомобиля
Топливной экономичностью называют совокупность свойств, определяющих расход топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в разных условиях движения.
Топливной характеристикой установившегося движения называют зависимость путевого расхода топлива от установившейся скорости при установившемся движении на ровной горизонтальной дороге на высшей передаче.
4.1 Построение топливной характеристики автомобиля
При построении графика топливной характеристики установившегося движения для заданной скорости автомобиля на высшей передаче определяются следующие параметры.
продолжение--PAGE_BREAK--
Обороты коленчатого вала двигателя, соответствующие заданной в км/чскорости. Обороты изменяются в диапазоне от />об/миндо />об/мин.
Значение эффективной мощности на валу двигателя, соответствующее полученным оборотам двигателя:
/>.
(4.1)
Значение мощности предающейся в трансмиссию автомобиля:
/>.
(4.2)
Значение мощности подводимой к ведущим колесам автомобиля на высшей передаче:
/>.
(4.3)
Значение мощности затрачиваемой на преодоление сил дорожного сопротивления:
/>.
(4.4)
Значение мощности затрачиваемой на преодоление сил сопротивления воздуха:
/>.
(4.5)
Значение степени использования мощности:
/>.
(4.6)
Значение степени использования оборотов коленчатого вала двигателя:
/>.
(4.7)
Определяем коэффициенты, зависящие от степени использования мощности двигателя и частоты вращения коленчатого вала двигателя, для карбюраторного двигателя имеем:
/>;
(4.8)
/>.
(4.9)
Путевой расход топлива (в л/100км) определяем по формуле:
/>;
(4.10)
где />— удельный расход топлива при максимальной мощности, выше />на 5-10 %, для карбюраторного двигателя принимаем />/>, тогда />/>;
/> — плотность топлива, для бензина />/>.
Производим расчеты необходимых величин, результаты расчетов заносим в таблицу 4.1.
По полученным значениям строим мощностную (рисунок 4.1) и топливную (рисунок 4.2) характеристики автомобилей на высшей передаче.
Таблица 4.1 Расчет мощностной и топливной характеристик автомобиля на высшей передаче
№ п/п
n, об/мин
V1,км/ч
/>, кВт
/>, кВт
/>, кВт
/>, кВт
/>, кВт
И
Е
kИ
kЕ
QS, л/100км
1
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
12,598
0,621
0,607
0,951
0,956
7,01
16
3600
126,094
40,09
38,09
35,27134
8,9
14,954
0,676
0,643
0,927
0,954
7,42
17
3800
133,1
42,21
40,10
37,1326
9,8
17,588
0,738
0,679
0,918
0,954
7,99
18
4000
140,105
44,19
41,98
38,87348
10,7
20,513
0,803
0,714
0,926
0,955
8,74
19
4200
147,11
46,00
43,70
40,4662
11,7
23,746
0,876
0,75
0,949
0,957
9,7
20
4400
154,115
47,63
45,25
41,9015
12,8
27,303
0,957
0,786
0,982
0,96
10,88
21
4600
161,121
49,07
46,62
43,17012
14
31,198
-
-
-
-
-
22
4800
168,126
50,29
47,78
44,24428
15,2
35,447
-
-
-
-
-
23
5000
175,131
51,27
48,71
45,10546
16,5
40,065
-
-
-
-
-
24
5200
182,136
52,00
49,40
45,7444
17,9
45,067
-
-
-
-
-
25
5400
189,142
52,44
49,82
46,13332
19,4
50,47
-
-
-
-
-
26
5600
196,147
52,60
49,97
46,27222
21
56,288
-
-
-
-
-
27
5800
203,152
52,44
49,82
46,13332
22,6
62,537
-
-
-
-
-
28
6000
210,157
51,95
49,35
45,6981
24,4
69,231
-
-
-
-
-
/>
Рисунок 4.1 Мощностная характеристика автомобиля на высшей передаче
/>
Рисунок 4.2 Топливная характеристика автомобиля на высшей передаче
4.2 Определение эксплуатационного расхода топлива
Для определения эксплуатационного расхода топлива Qэпри движении автомобиля на высшей передаче по дороге с асфальто-бетонным покрытием:
продолжение--PAGE_BREAK--
1) задаемся максимальным значением скорости движения в соответствии с Правилами дорожного движения, для легковых автомобилей, а также грузовых автомобилей полной массой не более 3,5 тна автомагистралях скорость не более />км/ч;
2) определяем эксплуатационную скорость:
/>;
(4.11)
/> км/ч;
3) по графику топливной характеристики установившегося движения для эксплуатационной скорости Vэопределяем расход топлива QVэ:
QVэ= 5,73л/100км;
4) вычисляем эксплуатационный расход топлива Qэв л/100 км:
/>
(4.12)
/> л/100 км.
5 Итоговые таблицы
(студент заполняет самостоятельно)
Таблица 5.1 Данные, определенные по тяговой характеристике
/>
Таблица 5.2 Данные, определенные по динамической характеристике
/>
Таблица 5.3 Данные, определенные по характеристике ускорений автомобиля
/>
Таблица 5.4 Данные, определенные по характеристикам времени и пути разгона автомобиля
/>
Таблица 5.5 Данные, определенные по топливной характеристике установившегося движения автомобиля
/>
Список используемой литературы
1. Гришкевич А.И. Автомобиль: Теория. — Мн.: Выш. шк., 1986. — 208 с.
2. Токарев А.А. Топливная экономичность и тягово-скоростные качества автомобиля. — М.: Машиностроение, 1982. — 224 с.
3. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости: Расчет агрегатов и систем / Под ред. Н.Ф. Бочарова, Л.Ф.Жеглова. — М.: Машиностроение, 1994. — 404 с.
4. ГОСТ 4754 — 97. Межгосударственный стандарт. Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости. Технические условия. — Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1999.
5. ГОСТ 5513 — 97. Межгосударственный стандарт. Шины пневматические для грузовых автомобилей, прицепов к ним, автобусов и троллейбусов. Технические условия. — Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1999.
6. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. — М.: Машиностроение, 1989. — 240 с.
7. Мощностной баланс автомобиля / В.А. Петрушов, В.В. Московкин, А.Н. Евграфов. — М.: Машиностроение, 1984. — 160 с.
8. Евграфов А.Н., Высоцкий М.С., Титович А.И. Аэродинамика магистральных автопоездов. — Мн.: Наука и техника, 1988. — 232 с.
9. Евграфов А.Н., Есеновский-Лашков Ю.К. Аэродинамические свойства автомобилей и автопоездов. Методы исследований. — М.: МГАУ, 1998. — 79 с.
10. Европейский Союз. Технические стандарты на автотранспортные средства. Директива Совета 93/53/EC от 25 июля 1996 года. Максимальные разрешенные габаритные размеры и нагрузки (веса) автотранспортных средств.
11. Грузовые автомобили: Проектирование и основы конструирования / М.С. Высоцкий, Л.Х. Гилелес, С.Г. Херсонский. — М.: Машиностроение, 1995. — 256 с.