Реферат: Расчетно-графический анализ тягово-скоростных свойст автомобиля ВАЗ-21083

--PAGE_BREAK--1.Построение внешней скоростной характеристики двигателя
<img width=«261» height=«59» src=«ref-1_690184336-648.coolpic» v:shapes="_x0000_s1026">
Для построения внешней скоростной характеристики поршневого двигателя внутреннего сгорания используют эмпирическую формулу, позволяющую по известным координатам одной точки скоростной характеристики (Nemaxи nN) воспроизвести всю кривую мощности:

где Ne, кВт– текущее значение мощности двигателя, соответствующее частоте вращения вала двигателя   n, об/мин; Nemax, кВт – максимальная мощность двигателя внутреннего сгорания при частоте вращения nN  , об/мин; A1,A2– эмпирические коэффициенты, характеризующие тип двигателя внутреннего сгорания. 

Значения эмпирических коэффициентов A1,A2  принимают для карбюраторных двигателей A1= A2  = 1,0.

<img width=«100» height=«41» src=«ref-1_690184984-326.coolpic» v:shapes="_x0000_s1027">
Для выбора текущего значения n диапазон частоты вращения вала двигателя от минимально устойчивых оборотов nmin до nN разбивают на произвольное число участков:

Так как у карбюраторного двигателя, не имеющего ограничителя частоты вращения, максимальная частота вращения коленчатого вала nmax при движении автомобиля с максимальной скоростью может на 10-20% превышать частоту nN, для него берут еще одно значение n после nN  c тем же интервалом Dn.

Минимальную частоту вращения коленчатого вала nmin выбирают в пределах 800 об/мин.

<img width=«97» height=«41» src=«ref-1_690185310-335.coolpic» v:shapes="_x0000_s1028">
          Определив Ne  для принятых значений n, вычисляют соответствующие значения крутящего момента двигателя, Нм:

Результаты расчетов сводят в табл.1 и строят внешнюю скоростную характеристику двигателя Ne=f(n) и Me=f(n).

                                                                                                                     Таблица 1

Результаты расчетов внешней скоростной характеристики двигателя

Параметры

Значение параметров

n, об/мин

800

1600

2400

3200

4000

4800

5600

6400

A1*n/nN

0,1429

0,2857

0,4286

0,5714

0,7143

0,8571

1

1,1429

A2(n/nN)^2

0,0204

0,0816

0,1837

0,3265

0,5102

0,7347

1

1,3061

(n/nN)^3

0,0029

0,0233

0,0787

0,1866

0,3644

0,6297

1

1,4927

A1*n/nN+A2(n/nN)^2-(n/nN)^3

0,1604

0,344

0,5336

0,7113

0,8601

0,9621

1

0,9563

Ne,кВт

8,437

18,0944

28,0674

37,4144

45,2413

50,6065

52,6

50,301

Ме,Hм

100,717

108,001

111,685

111,659

108,014

100,686

89,702

75,059

       
    продолжение
--PAGE_BREAK--2.Построение графиков силового баланса и динамической характеристики
<img width=«136» height=«25» src=«ref-1_690185645-318.coolpic» v:shapes="_x0000_s1029">
При построении графиков силового баланса для различных передач и скоростей движения автомобиля рассчитывают значения составляющих уравнения силового баланса:

<img width=«99» height=«45» src=«ref-1_690185963-350.coolpic» v:shapes="_x0000_s1030">
Тяговое усилие на ведущих колесах определяют из выражения, Н:

где rд — динамический радиус колеса, который в нормальных условиях движения принимаем равным rст, м. Вторую составляющую силового баланса — силу суммарного дорожного сопротивления определяют по формуле, Н:

<img width=«64» height=«23» src=«ref-1_690186313-250.coolpic» v:shapes="_x0000_s1032">
где G=
gm — полный вес автомобиля, Н; g= 9.8I м/с2 — ускорение свободного падения.

В расчетах не учитывается влияние скорости движения на коэффициент сопротивления качению, в связи c чем полагают Y=const.

Для ВАЗ-21083 G=9,81*1370=13439,7Н, а при заданном Y=0,019   Р=0,019*1370*9,81=255,35 Н.

<img width=«73» height=«44» src=«ref-1_690186563-334.coolpic» v:shapes="_x0000_s1034">
Сила сопротивления воздуха, Н:

где F — лобовая площадь, м2; v — скорость автомобиля, км/ч.

Лобовая площадь может быть определена по чертежу автомобиля, а при его отсутствии — приближенно по выражению:

<img width=«76» height=«23» src=«ref-1_690186897-268.coolpic» v:shapes="_x0000_s1037">
где a — коэффициент заполнения площади, для легковых автомобилей a=0,78-0,8. Для ВАЗ — 21083                           F = 0,78*1,65*1,402=1,804 м2

Сила сопротивления разгону, Н:
<img width=«72» height=«44» src=«ref-1_690187165-320.coolpic» v:shapes="_x0000_s1038">
где d — коэффициент, учитывающий влияние инерции вращающихся масс; j — ускорение автомобиля в поступательном движении, м/с2.

При построении и анализе графиков силового баланса величина Pj не рассчитывается, а определяется как разность тягового усилия Pk и суммы сопротивлений движению (
P
Y+
Pw).

<img width=«100» height=«45» src=«ref-1_690187485-329.coolpic» v:shapes="_x0000_s1039">
График силового баланса и все последующие строят в функции скорости автомобиля v, км/ч, которая связана с частотой вращения вала двигателя n зависимостью:

где rk — радиус качения колеса, м, равный при отсутствии проскальзывания статическому радиусу rст.

<img width=«148» height=«44» src=«ref-1_690187814-422.coolpic» v:shapes="_x0000_s1040">
Динамический фактор автомобиля D определяется для различных  передач и скоростей движения по формуле:

Переменные по скорости величины Pk,
Pw и Dрассчитывают по формулам, сводят данные расчетов в табл.2 и строят по ним графики силового 6aланca и динамической характеристики.

                                                                                                                 Таблица 2

Результаты расчетов силового баланса и динамической характеристики

Параметры





Значение параметров











n, об/мин

800

1600

2400

3200

4000

4800

5600

6400



Ме, Нм

100,717

108,001

111,685

111,659

108,014

100,686

89,702

75,059



V, км/ч

6,0081

12,0163

18,0244

24,0326

30,0407

36,0489

42,057

48,0652

Uк1 =

Pк, Н

4600,82

4933,55

5101,84

5100,65

4934,15

4599,4

4097,64

3428,74

3,636

Рw, Н

       -

         -

11,3079

20,1031

31,411

45,232

61,5656

80,4124



Рк-Рw,H

4600,82

4933,55

5101,84

5100,65

4934,15

4599,4

4097,64

3428,74



D

0,3423

0,3671

0,3796

0,3795

0,3671

0,3422

0,3049

0,2551



V, км/ч

11,2029

22,4058

33,6086

44,8115

56,0144

67,2173

78,4202

89,6231

Uк2 =

Pк, Н

2467,43

2645,88

2736,14

2735,5

2646,2

2466,68

2197,58

1838,85

1,95

Рw, Н

-

17,474

39,315

69,894

109,21

157,262

214,051

279,577



Рк-Рw,H

2467,43

2645,88

2736,14

2735,5

2646,2

2466,68

2197,58

1838,85



D

0,1836

0,1969

0,2036

0,2035

0,1969

0,1835

0,1635

0,1368



V, км/ч

16,098

32,197

48,295

64,394

80,492

96,591

112,689

128,788

Uк3 =

Pк, Н

1717,08

1841,26

1904,07

1903,63

1841,49

1716,55

1529,29

1279,65

1,357

Рw, Н

9,02

36,082

81,183

144,329

225,511

324,739

442,002

577,314



Рк-Рw,H

1717,08

1841,26

1904,07

1903,63

1841,49

1716,55

1529,29

1279,65



D

0,1278

0,137

0,1417

0,1416

0,137

0,1277

0,1138

0,0952



V, км/ч

23,215

46,431

69,646

92,861

116,077

139,292

162,507

-

Uк4 =

Pк, Н

1190,7

1276,81

1320,36

1320,05

1276,96

1190,33

1060,47

-

0,941

Рw, Н

18,76

75,04

168,83

300,14

468,98

675,33

919,19

-



Рк-Рw,H

1171,94

1201,77

1151,53

1019,91

807,98

515

141,28

-



D

0,0872

0,0894

0,0857

0,0759

0,0601

0,0383

0,0105

-



V, км/ч

27,864

55,729

83,593

111,457

139,322

167,186

-

-

Uк5 =

Pк, Н

992,04

1063,78

1100,07

1099,81

1063,91

991,73

-

-

0,784

Рw, Н

27,02

108,1

243,22

432,39

675,62

972,88

-

-



Рк-Рw,H

965,02

955,68

856,85

667,42

388,29

18,85

-

-



D

0,0718

0,0711

0,0638

0,0497

0,0289

0,0014

-

-

РΨ+РW,H          



282,37

363,45

498,57

687,74

930,97

1228,23

-

-





255,3543

255,3543

255,3543

255,3543

255,3543

255,3543

-

-

 

                                    
    продолжение
--PAGE_BREAK--3.Оценка показателей разгона автомобиля
Показатели разгона автомобиля представляют собой графики ускорений, времени и пути разгона в функции скорости.

<img width=«92» height=«41» src=«ref-1_690188236-328.coolpic» v:shapes="_x0000_s1041">
Ускорение j для разных передач и скоростей определяют по значениям D из табл.2, используя формулу:
где d =1,04 + 0.04
uki2 предварительно рассчитывается для каждой передачи.

Расчетные данные для построения графика ускорений сводят, в табл.3, где приводятся значения величин, обратных ускорениям 1/
j, которые будут использованы при определении времени разгона АТС.

Поскольку при максимальной скорости для автомобиля без ограничителя частоты вращения вала двигателя ускорение j=0, а обратная величина 1/
j=
¥, построение графика 1/
j=
f(
v) ограничивают последней точкой, примерно соответствующей 0.9
vmax. Для ВАЗ — 21083 это ограничение составляет 0,9*156=140 км/ч. Скорости 140 км/ч соответствуют значения j = 0,1761м/с2 и 1/j = 5,6786c2/м.
                                                                                                                  Таблица 3

Результаты расчетов ускорений и величин обратных ускорениям



n,

об/мин

800

1600

2400

3200

4000

4800

5600

6400



V, км/ч

6,0081

12,016

18,024

24,033

30,041

36,049

42,057

48,0652

1-я передача

D

0,3423

0,3671

0,3796

0,3795

0,3671

0,3422

0,3049

0,2551

Uк1 = 3,636

D— ψ

0,3233

0,3481

0,3606

0,3605

0,3481

0,3232

0,2859

0,2361

δ1= 1,56882

j, м/с2

2,0216

2,1767

2,2549

2,2542

2,1767

2,021

1,7878

1,4764



1/j

0,4947

0,4594

0,4435

0,4436

0,4594

0,4948

0,5593

0,6773



V, км/ч

11,203

22,406

33,609

44,812

56,014

67,217

78,42

89,6231

2-я передача

D

0,1836

0,1969

0,2036

0,2035

0,1969

0,1835

0,1635

0,1368

Uк2 = 1,95

D— ψ

0,1646

0,1779

0,1846

0,1845

0,1779

0,1645

0,1445

0,1178

δ2  = 1,1921

j, м/с2

1,3545

1,464

1,5191

1,5183

1,464

1,3537

1,1891

0,9694



1/j

0,7383

0,6831

0,6583

0,6586

0,6831

0,7387

0,841

1,0316



V, км/ч

16,098

32,197

48,295

64,394

80,492

96,591

112,69

128,788

3-я передача

D

0,1278

0,137

0,1417

0,1416

0,137

0,1277

0,1138

0,0952

Uк3 = 1,357

D— ψ

0,1088

0,118

0,1227

0,1226

0,118

0,1087

0,0948

0,0762

δ3 = 1,11366

j, м/с2

0,9584

1,0394

1,0808

1,08

1,0394

0,9575

0,8351

0,6712



1/j

1,0434

0,9621

0,9252

0,9259

0,9621

1,0444

1,1975

1,4899



V, км/ч

23,215

46,431

69,646

92,861

116,08

139,29

162,51

-

4-я передача

D

0,0872

0,0894

0,0857

0,0759

0,0601

0,0383

0,0105

-

Uк4 = 0,941

D— ψ

0,0682

0,0704

0,0667

0,0569

0,0411

0,0193

-0,008

-

δ4 = 1,075419

j, м/с2

0,6221

0,6422

0,6084

0,519

0,3749

0,1761

-0,078

-



1/j

1,6075

1,5571

1,6437

1,9268

2,6674

5,6786

-12,9

-



V, км/ч

27,864

55,729

83,593

111,46

139,32

167,19

-

-

5-я передача

D

0,0718

0,0711

0,0638

0,0497

0,0289

0,0014

-

-

Uk5=0.784

D — ψ

0,0528

0,0521

0,0448

0,0307

0,0099

-0,018

-

-

δ5 =1.06459

j, м/с2

0,4865

0,4801

0,4128

0,2829

0,0912

-0,162

-

-



1/j

2,0555

2,0829

2,4225

3,5348

10,965

-6,165

-

-



<img width=«76» height=«52» src=«ref-1_690188564-340.coolpic» v:shapes="_x0000_s1042">
Время разгона получают как интеграл функции
графическим интегрированием функции 1/
j=
f(
v), используя график величин, обратных ускорениям. Для этого площадь под кривыми 1/
j=
f(
v)  в интервале от vmin до 0.9
vmax  разбивают на произвольное число участков. Переход с одной передачи на другую выбирают при равных или при наиболее близких значениях j и 1/
j.При этом каждый участок будет ограничен частью оси абсцисс, частью кривой зависимости 1/
j=
f(
v)  и ординатами точек этой кривой, соответствующих начальной и конечной скоростям выбранного интервала. Площади этих участков представляют собой в определенном масштабе время разгона в соответствующем интервала скоростей на данной дороге.

Подсчитав площади участков и нарастающую сумму площадей, вычисляют время разгона, сводят расчеты в табл.4 и строят график времени разгона.
    продолжение
--PAGE_BREAK--                                                                                                                    Таблица 4 Результаты расчетов времени разгона 
Параметр

Значение параметра

V, км/ч

6

26,5

47,5

68

88

109

128

139

140

Fti, мм2



157,5

189

241,5

304,5

378

462

330

138,6

ΣFti, мм2



157,5

346,5

588

892,5

1270,5

1732,5

2062,5

2201,1

Σ t,c



2,612

5,746

9,751

14,8

21,07

28,731

34,204

36,502



<img width=«161» height=«52» src=«ref-1_690188904-460.coolpic» v:shapes="_x0000_s1043">
Путь разгона определяют по аналогии графическим интегрированием функции t=
f(
v), т.е. подсчетом соответствующих площадей графика времени разгона, поскольку
Методика расчета и построения аналогична предшествующей. Для этого площадь над кривой t=
f(
v) в интервале от vmin до 0.9
vmax  разбивают на произвольное число участков. Каждый участок ограничен частью оси ординат, частью кривой t=
f(
v) и абсциссами точек этой кривой, соответствующих начальной и конечной скоростям выбранного интервала. Площади этих участков представляют собой в определенном масштабе путь разгона в соответствующем интервале скоростей на данной дороге

Подсчитав площади участков и нарастающую сумму площадей, вычисляют путь разгона, сводят расчеты в табл.5 и строят график пути разгона.
                                                                                                                    Таблица 5 Результаты расчетов пути разгона
Параметр



Значение параметра





V, км/ч

6

43,5

69,3

89

119,5

140

Fsi, мм^2



643,5

1466,4

2057,9

5421

7785

ΣFsi, мм^2



643,5

2109,9

4167,8

9588,8

17373,8

S, м



123,75

405,75

801,5

1844

3341,12
    продолжение
--PAGE_BREAK--