Анализ тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля ЗИЛ-5301

Проведение тягового расчета: внешней скоростной характиристики двигателя, передаточного числа главной передачи, мощностного баланса, динамического фактора и ускорения автомобиля на различных передачах, времени и пути разгона, топливной характиристики.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 22.11.2013
Размер файла 968,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Данная курсовая работа предназначена для закрепления знаний студентов по дисциплинам "Теория движения автомобиля".

При выполнении курсовой работы производится анализ тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля ЗИЛ- 5301. При анализе тягово-скоростных и топливно-экономических свойств используются данные технических характеристик заданного автомобиля.

Тяговый расчет выполняются при проектировании нового автомобиля или модернизации существующего.

В техническом задании для тягового расчета указываются: тип автомобиля, его назначение, условия эксплуатации, грузоподъемность, максимальная скорость, максимальный преодолеваемый подъем, тип двигателя и трансмиссии, колесная формула.

Задание

Провести тяговый расчет грузового автомобиля ЗИЛ- 5301АО грузоподъемностью 50кН. Максимальная скорость ?max= 95 км/ч при движении по асфальтобетонному шоссе среднего класса.

1. Теоретическая часть

Радиус качения колеса, катящегося без скольжения, примерно равен радиусу качения колеса, движущегося в ведомом режиме. Он занимает промежуточное положение между свободным радиусом rc и статическим rст. С достаточной для практических целей точностью радиус качения колеса в ведомом режиме rко может быть найден по выражению

rко=?ш *rc , (1.1)

где ?ш - коэффициент деформации, зависит от типа, размера и модели шины. Значение коэффициента деформации изменяется в пределах от 0,95 до 0,97;

rc - свободный радиус колеса.

Свободный радиус колеса определяется по формуле

rc= 0,5d + Н, (1.2)

где d - посадочный диаметр обода колеса; Н - высота профиля шины.

Далее определяется фактор обтекаемости КbFb.

Площадь любого сопротивления автомобиля может быть определена по формуле

Fb=?BгHг , (1.3)

где ? - коэффициент заполнения площади: для грузовых ?= 0,75…0,9(большие значения применяются для более тяжелых автомобилей); Bг и Hг - наибольшие ширина и высота автомобиля соответственно.

В случае отсутствия данных о коэффициенте полезного действия трансмиссии можно принимать для механической трансмиссии ?тр 0,8…0,92

2. Определение внешней скоростной характеристики двигателя

Так как при максимальной скорости ускорение автомобиля равно нулю, исходя из уравнения мощностного баланса необходимая мощность двигателя Nev (кВт) для обеспечения движения с заданной скоростью ?max (км/ч) определяется по формуле

Nev = , (1.4)

где - коэффициент дорожного сцепления.

Значения находятся в пределах: для грузовых автомобилей 0,015…0,025; для грузовых автомобилей большой грузоподъемности и автопоездов 0,01…0,015.

Для построения внешней скоростной характеристики двигателя используют формулу

Ne = Nemax , (1.5)

где а, и с - коэффициенты, значения которых зависят от типа и конструкции двигателя; Ne , ne - текущие значения мощности и числа оборотов коленчатого вала двигателя; Nemax , nN - максимальная мощность и частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности.

Коэффициенты а, и с для различных двигателей определяются следующим образом: - для двигателей снабженных ограничителем частоты вращения (карбюраторные двигатели) или регулятором частоты вращения (дизели)

а = 1- ;

2;

с = , (1.6)

где Мз - запас крутящего момента, %; - коэффициент приспособляемости двигателя по частоте.

Правильность найденных формул проверяется по уравнению

а + - с = 1 (1.7)

Коэффициент приспособляемости двигателя по моменту связан с запасом крутящего момента следующей зависимостью:

Км = 1+ . (1.8)

Значения пределов изменения Мз и различных двигателей

Мз

Карбюраторные двигатели 5…351,5…2,5

Дизели(без надува) 10…201,4…2

Максимальная мощность двигателя рассчитывается по формуле (1.5)путем замены текущих значений Ne , ne известными значениями Nev и nv , т.е.

Nemax = . (1.9)

При работе двигателя установленного на автомобиле, часть мощности двигателя расходуется на привод дополнительных механизмов, поэтому вводится коэффициент kс , зависящий от типа двигателя и автотранспортного средства. Обычно в технических характеристиках двигателей приводятся стендовые значения мощности Nс , которые связаны с соответствующими значениями Ne следующей зависимостью

Ne = Nс kс. (1.10)

Откуда

Nс =.

В расчетах можно принимать kс =0,93…0,95.

Крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяется по формуле

Ме = 9554 Нм. (1.11)

Здесь Nс в кВт, а ne в об/мин.

Задаваясь различными значениями чисел оборотов коленчатого вала двигателя, по формулам (1.9) и (1.11) находят соответствующие значения мощности и крутящего момента. Для построения внешней скоростной характеристики двигателя выбирают не менее семи точек, при этом необходимо учесть точку, соответствующую nм для двигателя автомобиля-аналога.

Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи определяется по формуле

Uo = 0.377, (1.12)

где - максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя; - коэффициент высшей передачи. Принимают = 1; - передаточное число высшей передачи в коробке передач.

3. Определение передаточных чисел коробки передач

3.1 Определение передаточного числа первой передачи

Передаточное число первой передачи определяется из следующих условий:

а) преодоление автомобилем максимального сопротивления дороги ?max , тогда необходимое передаточное число первой передачи будет

U1 = , (1.13)

где ?max - максимальный преодолеваемый подъем на первой передаче. Максимальное дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем на первой передаче, составляет:

- для легковых автомобилей ?max= 0,35…0,5

- для грузовых автомобилей ?max = 0,35…0,4

- для полноприводных грузовых автомобилей ?max= 0,45…0,6

- для автомобилей высокой проходимости ?max= 0,7…0,9.

б) подсчитанное по формуле (1.13) передаточное число U1 проверяется на возможность реализации окружной силы на ведущих колесах автомобиля. Следовательно, передаточное число первой передачи, при котором окружная сила реализуется по сцеплению, будет

U1? = , (1.14)

где - сцепной вес автомобиля. Сцепной вес полноприводного автомобиля = а

в) передаточное число первой передачи должно удовлетворять условию обеспечения минимальной устойчивой скорости движения

U1v = 0.377 , (1.15)

где-минимальная устойчивая скорость движения. Минимальная устойчивая скорость движения = 2…5 км/ч

3.2 Определение числа ступеней коробки передач

Сначала определяют диапазон передаточных чисел коробки передач Дк, который находится по формуле

Дк = , (1.16)

где - передаточное число высшей передачи.

Коробки передач легковых автомобилей имеют четыре или пять ступеней. Число ступеней трансмиссии грузовых автомобилей согласуют с диапазоном

Дк

5,7…8,5

7,9…9,35

8…10

9,2…18,5

Число ступеней

5

6

8

10

3.3 Определение передаточных чисел промежуточных передач

Передаточное число m - й передачи при = 1 определяется по формуле

Um= , (1.17)

где n - число ступеней коробки передач.

3.4 Мощностной баланс автомобиля

Уравнение мощностного баланса автомобиля можно представить в следующем виде:

Nk = Nv+ N??+ Naj , (1.18)

где Nk- мощность, подводимая к ведущим колесам; N?? - мощность, расходуемая на преодоление сопротивлений дорог; Naj - мощность, расходуемая на разгон автомобиля

Мощность, подведенная к ведущим колесам автомобиля может, быть подсчитана по формуле:

Nk = Pkv=Ne?тр =Ne - ?Nтр , (1.19)

где ?Nтр- потери мощности в трансмиссии; Pkv- окружная сила на ведущих колесах.

Мощность, расходуемая на преодоление сопротивлений дороги, определяется по формуле:

Nb = Pb v= ?Gav = (f + i)Gav , (1.20)

где Pkv - сила сопротивления дороги.

Мощность, расходуемая на преодоление сопротивления воздуха, определяется по формуле:

Nb= Pbv = kbFbv3, (1.21)

где Pb - сила сопротивления воздуха.

Мощность, расходуемая на разгон автомобиля, определяется по формуле:

Naj = Pajv = mav, (1.22)

где ma - полная масса автомобиля; Paj- сила инерции автомобиля;= j - ускорение автомобиля.

С учетом того, что скорость автомобиля в км/час, то формулы(1.20) и (1.21) приходят к виду:

Nk = (f + i) Ga, (1.23)

Nb = v3, (1.24)

Мощность Nk, подводимая к ведущим колесам от ступени коробки передач не зависит, поэтому для различных ступеней коробки передач она определяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Сначала определяют скорость автомобиля на различных передачах, соответствующие частотам вращения коленчатого вала двигателя, находят мощности, подводимые к ведущим колесам автомобиля на различных передачах, определяют мощности, расходуемые на преодоление сопротивлений дороги и строят график мощностного баланса автомобиля. На этом же графике показывают кривые, соответствующие зависимостям N??v= f(v) и (N??v+ Nb)= f(v).

3.5 Динамический фактор автомобиля на различных передачах

Динамический фактор определяется по формуле:

D = , (1.25)

где -полная окружная сила на ведущих колесах автомобиля; - си'ла сопротивления воздуха.

Полная окружная сила на ведущих колесах автомобиля определяется по формуле:

Pko = , (1.26)

Сила сопротивления воздуха определяется по формуле:

Pb= , (1.27)

Динамический фактор определяется для каждой передачи, а затем строится динамическая характеристика автомобиля. На динамической характеристике автомобиля показывают динамический фактор, ограниченный сцеплением, который рассчитывается по формуле:

D? = ? () , (1.28)

3.6 Ускорения автомобиля на различных передачах

Ускорение автомобиля может быть определено по следующее формуле:

j = , (1.29)

где = f(v). Следует отметь, что интенсивный рост коэффициента дорожного сопротивления наблюдается при скоростях свыше 50 км/час. Поэтому для скоростей на первой, второй, третьей и четвертой передачах коэффициент дорожного сопротивления будем считать постоянным и равным коэффициенту сопротивления качению.

? - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля. При отсутствии данных по проектируемому автомобилю коэффициент учета вращающихся масс можно определить по формуле:

? = 1 + ?1+ ?2 , (1.30)

где ?1 - коэффициент учета вращающихся масс двигателя. ?1 =0,04…0,06 , ?2- коэффициент учета вращающихся масс колес. ?2 = 0,03…0,05; - ускорение свободного падения, которое равно 9,81м/с2.

3.7 Время и путь разгона автомобиля

Время разгона автомобиля на определенной передаче от скорости vmin до скорости v находится из следующего соотношения:

t = (1.31)

Интегрирование этого выражения производим численным методом.

Время движения автомобиля ?t, при котором его скорость возрастает на ?vmin, определяется по закону равноускоренного движения

?ti = = . (1.32)

Суммарное время разгона автомобиля на к-й передаче от скорости vmin до скорости vkmax суммированием времени разгона в интервалах. Потеря скорости за время переключения

?vn = g*•*tn/kn , (1.33)

где tn - время переключения. tn = 0,8…0,15с; kn - коэффициент учета вращающихся масс при переключении передач. kn= 1,03…1,05; k - коэффициент дорожного сопротивления.

Путь разгона автомобиля в интервале скоростей ?vi = vi - vi-1 равен

?Si =vср * ?ti= 0,5(vi+vi-1) ?ti. (1.34)

Путь разгона автомобиля от скорости vkmin до скорости vkmax

S = , (1.35)

где n- число интервалов.

Путь, пройденный автомобилем за время переключения tn с к-й передачи на (к+1)-ю передачу

?Sn = (vkmax - 0,5?vn) tn. (1.36)

По результатам расчета строят графики зависимости скорости автомобиля от времени и пути разгона.

3.8 Топливная характеристика автомобиля

Путевой расход топлива (л/100км) определяется по формуле:

Qs= , (1.37)

где - удельный расход топлива двигателем при максимальной мощности; Ки- коэффициент, зависящий от степени использования мощности двигателя; КЕ - коэффициент, зависящий от степени использования частоты вращения двигателя;

Удельный расход топлива двигателем при максимальной мощности примерно равен = (1,15…1,05)ge

Коэффициенты, зависящие от степени использования мощности и частоты вращения двигателя, можно принимать:

- для дизельных двигателей

КИ= 1,2+0,14И-1,8И2+1,46И3; (1.38)

-для карбюраторных двигателей

КИ= 3,27-8,22И+9,13И2-3,18И3; (1.39)

-для всех типов двигателей

КЕ=1,25-0,99Е+0,98Е2-0,24Е3; (1.40)

Степень использования мощности двигателя равна

И= , (1.41)

где - мощность, затрачиваемая на привод дополнительных механизмов;- потери мощности в трансмиссии.

Степень использования частоты двигателя равна:

Е= ne/nN (1.42)

4. Проведение тягового расчета автомобиля

Выбор исходных данных

Тип автомобиля грузовой ЗИЛ-5301АО

Назночение и область использования дорожный автомобиль общего

назночения

Максимальная скорость,км/час 95 км/час

Грузоподъемность, кН 30 кН

Тип двигателя дизельный ММ3-245-12

Расположение двигателя впереди кабины

Используемое топливо дизельное топливо

Тип трансмиссии механическая

Колесная формула 4 x 2

Полный вес автомобиля Ga, кН 69,5 кН

Нагрузка на переднюю ось G1, кН 23,5 кН

Нагрузка на заднюю ось G2 , кН 49 кН

КПД трансмиссии 0.92

Фактор обтекаемости Fbкв, Н*с22 2,08 Н*с22

Находим нагрузку на одно колесо, следовательно

== 11,75 кН

=12,25 кН

По стандартам на шины по наибольшей нагрузке выбираем шин. Следовательно, выбираем шину 225/75R16 ГОСТ 5513- 75.

Радиус качения колеса, катящегося без скольжения, примерно равен радиусу качения колеса, движущегося в ведомом режиме. Он занимает промежуточное положение между свободным радиусом и статистическим радиусом. С достаточной для практических целей точностью радиус качения колеса в ведомом режиме rко может быть найден по выражению

rко=?ш *rc , (2.1)

где ?ш= 0,95…0,97- коэффициент деформации

Пусть ?ш= 0,95. Тогда имеем

rко= 0,95(406/2 + 168)=0,35мм

4.1 Определение внешней скоростной характиристики двигателя

Так как при максимальной скорости ускорение автомобиля равно нулю, исходя из уравнения мощностного баланса необходимая мощность двигателя Nev (кВт) для обеспечения движения с заданной скоростью ?max (км/ч) определяется по формуле

Nev = , (2.2)

где - коэффициент дорожного сцепления.

Расчетный коэффициент дорожного сцепления для проектируемого автомобиля выбираем исходя из движения по горизонтальной дороге с цементобетонным или асфальтобетонным покрытием, при этом учитываем, что =f(v). Принимаем =0,018.

Подставив в формулу (2.2) значения известных величин, находим

Nev =77,1 кВт

Для построения внешней скоростной характеристики двигателя используют формулу

Ne = Nemax , (2.3)

где а, и с - коэффициенты, значения которых зависят от типа и конструкции двигателя; Ne , ne - текущие значения мощности и числа оборотов коленчатого вала двигателя; Nemax , nN - максимальная мощность и частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности.

Максимальная мощность двигателя рассчитывается по формуле (2.3) путем замены текущих значений Ne , ne известными значениями Nev и nv, т.е.

Nemax= , (2.4)

Ориентируясь на двигатель, устанавливаемый на автомобильЗИЛ-5301АО,

Находим неизвестные коэффициенты a, b и с.При этом учитываем, что данный двигатель снабжается ограничителем числа оборотов коленчатого вала, следовательно искомые коэффициенты определяем по формулам:

а = 1- ;

2;

с = , (2.5)

где Мз - запас крутящего момента, %; - коэффициент приспособляемости двигателя по частоте. Мз= (5…35)%;= 1,5…2,5. Пусть Мз=15% и = 1,6. Тогда

а ==0,73.

b == 1,33.

с = = 1,06.

Проверка:

а + b - с = 1.(2.6)

Действительно,

0,73 +1,33 - 1,06 = 1

Для построения внешней скоростной характеристики двигателя необходимо выбрать частоту nN. Пусть nN = 2400 об/мин.

При работе двигателя установленного на автомобиле, часть мощности двигателя расходуется на привод дополнительных механизмов, поэтому вводится коэффициент кс , зависящий от типа двигателя и автотранспортного средства. Обычно в технических характеристиках двигателя приводится стендовые значения мощности Nc , которые связаны с соответствующими значениями мощности Ne следующей зависимостью

Ne = кс Nc. (2.7)

Откуда

Nc = Ne / кс (2.8)

Пусть кс = 0,95.

Крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяется по формуле

Ме = Нм. (2.9)

Задаваясь различными значениями чисел оборотов коленчатого вала двигателя по формуле (2.3) находим соответствующие значения мощности.

Тогда имеем

Ne =77,1= 27,1 кВт.

Соответственно, имеем

Nc= .

Ме= 9554

Мс = 9554

Для остальных значений ne расчетные значения исходных величин сводим в (см. таблицу 1). Внешняя скоростная характеристика двигателя показана на рисунке 1.

Таблица 1 - Значения расчетных параметров двигателя

ne, об/мин

800

1200

1400

1600

1800

2000

2400

Ne,кВт

27,1

43,5

51,6

58,9

65,4

70,7

77,1

Nc,кВт

28,5

45,8

54,3

62

69

74,4

81

Me,Нм

324

346

352

352

347

338

307

Mc,Нм

340

365

371

370

366

355

322

4.3 Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи определяется по формуле

Uo = 0.377, (2.10)

где - максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя; - коэффициент высшей передачи. Принимают = 1; - передаточное число высшей передачи в коробке передач. Принимаем=1.

Подставив известные величины в формулу (2.10), находим

=

4.4 Определение передаточных чисел коробки передач

Определение передаточного числа первой передачи

Передаточное число первой передачи определяется из следующих условий:

а) преодоление автомобилем максимального сопротивления дороги ?max , тогда необходимое передаточное число первой передачи будет

U1 = , (2.11)

где ?max - максимальный преодолеваемый подъем на первой передаче. Пусть ?max=0,3.Тогда имеем

U1=;

б) подсчитанное по формуле (2.11) передаточное число U1 проверяется на возможность реализации окружной силы на ведущих колесах автомобиля. Следовательно, передаточное число первой передачи, при котором окружная сила реализуется по сцеплению, будет

U1? = , (2.12)

где - сцепной вес автомобиля; ?= 0,6…0,8. Пусть ?= 0,5

Для автомобиля с задним расположение ведущих мостов

= KR2*G2 , (2.13)

где KR2 коэффициент перераспределения нагрузки. KR2 = 1,1…1,3. Пусть KR2=1,1. Тогда имеем

.

Следовательно,

U1?= .

Получилось, что U1 и U1?, следовательно буксование автомобиля отсутствует;

в) передаточное число первой передачи должно удовлетворять условию обеспечения минимальной устойчивой скорости движения

U1v = 0.377 , (2.14)

где-минимальная устойчивая скорость движения. Минимальная устойчивая скорость движения = 2…5 км/час. Пусть= 5км/час. Тогда

U1v=.

Сравнивая посчитанные по формулам (2.11), (2.12) и (2.14) значения передаточного числа первой передачи, принимаем окончательно U1= 6,8.

Определение числа ступеней коробки передач

Сначала определяют диапазон передаточных чисел коробки передач Дк, который находится по формуле

Дк = , (2.15)

где - передаточное число высшей передачи. Ранее нами принято , следовательно, имеем

Дк=6,8/1=6,8

При 5,7 <Дк<8,5 число ступеней коробки передач должно быть 5, следовательно, на данный автомобиль необходимо ставить пятиступенчатую коробку передач.

Определение передаточных чисел промежуточных передач

Передаточное число m-й промежуточной передачи при =1 определяется по формуле

= , (2.16)

где n- число ступеней коробки передач (n=5).Тогда

U2 = = 6,8;

U3=;

U4=;

U5=1;

4.5 Мощностной баланс автомобиля

Уравнение мощностного баланса автомобиля можно представить в следующем виде:

Nk = Nv+ Nb+ Naj , (2.17)

где Nk- мощность, подводимая к ведущим колесам; Nb - мощность, расходуемая на преодоление сопротивлений дорог; Naj - мощность, расходуемая на разгон автомобиля

Мощность, подведенная к ведущим колесам автомобиля может, быть подсчитана по формуле:

Nk = Pkv=Ne?тр =Ne - ?Nтр , (2.18)

где ?Nтр - потери мощности в трансмиссии; Pkv- окружная сила на ведущих колесах.

Мощность, расходуемая на преодоление сопротивлений дороги, определяется по формуле:

Ne = Pkv v= ?Gav = (f + i)Gav , (2.19)

где Pkv - сила сопротивления дороги.

Мощность, расходуемая на преодоление сопротивления воздуха, определяется по формуле:

Nb= Pbv = kbFbv3, (2.20)

где Pb - сила сопротивления воздуха.

Мощность, расходуемая на разгон автомобиля, определяется по формуле:

Naj = Pajv = mav, (2.21)

где ma - полная масса автомобиля; Paj- сила инерции автомобиля;= j - ускорение автомобиля.

Уравнение (2.17) удобно решать графически, т.е. величины, входящие в левую часть уравнения представляем в виде зависимостей Nk=f(v) для каждой из передач коробки передач, а (Nk +Nb)= f(v) для движения автомобиля на прямой передаче коробки передач при дорожном сопротивлении Pо.

Предварительно определяем скорости автомобиля на различных передачах, соответствующие частотам вращением коленчатого вала двигателя, указанных в таблице 2. Скорость автомобиля в км/час при известных частоте вращения коленчатого вала двигателя (об/мин), радиусе качения (м) и передаточных числах главной передачи и коробки передач определяется по формуле

v = 0.377 , (2.22)

где UК - передаточное число соответствующей ступени коробки передач. При

ne = 800об/мин и U1=6.8 имеем

v1=0.377 км/час.

Для остальных значений ne и Uk расчетные значения искомого параметра сведем в (таблицу 2).

Таблица 2 - Значения скорости автомобиля при различных ne и Uk

ne,об/мин

800

1200

1400

1600

1800

2000

2200

v1,км/час

4,7

6,9

8,2

9,3

10,5

11,7

14

v2,км/час

7,54

11,31

13,2

15,08

17

18,85

22,6

v3,км/час

12,3

18,4

21,5

24,5

27,6

30,7

36,8

v4,км/час

19,7

29,5

34,5

39,4

44,3

49,2

59,1

v5,км/час

31,7

47,5

55,5

63,4

71,3

79,3

95

Про формулам (2.18), (2.19) и (2.20) находим соответствующие мощности, при этом учитываем, что скорость автомобиля дана в км/час, следовательно, формулы (2.19) и (2.20) приходят к виду

Nj = (f+i)Ga v/3,6

Причем для дороги с асфальтобетонным или цементобетонным покрытием f= 0,015. Также автомобиль на прямой передаче должен преодолевать подъем не менее 3%, т.е. i= 0,03, следовательно, дорожное сопротивление

Pо= 0,015+0,03=0,045.

Nb = kbFbv3/3,63

При v=31,7 км/час и Pо=0,045 имеем

Nk=0,045*69,5*103*31,7/3,6= 27,53 кВт.

Nb= кВт.

Nb + Nk = 27,53+1,413=29 кВт.

Для остальных значений скорости значения исходных параметров сводим в таблицу (таблица 3).

Мощность Nк, подводимая к ведущим колесам от ступени коробки передач не зависит, поэтому для различных ступеней коробки передач она определяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Таблица 3- Значение искомых параметров при различных v

v,км/час

31,7

47,5

55,5

63,4

71,3

79,3

95

N??,кВт

23,57

41,3

48,2

55,1

62,4

68,9

82,5

Nb, кВт

1,143

4,7

7,6

11,3

16,1

22,1

38

(N?? +Nb),кВт

29

49

55,8

66,4

78,5

91

120,5

Для всего диапазона изменения ne значения Ne приведены в таблице 1 и с учетом формулы (2.18) получим соответствующие значения Nk (таблица 4).

Таблица 4 - Значения мощности Ne и мощности Nk при различных ne

ne,об/мин

800

1200

1400

1600

1800

2000

2200

Ne,кВт

27,1

43,5

51,6

58,9

65,4

70,7

77,1

Nk=Ne?тр, кВт

24,9

40

47,5

54,2

60,2

65

70,9

По результатам таблиц 2,3 и 4 строим график мощностного баланса автомобиля (рисунок 2).

N??v=0,018*69,5*103*31,7/3,6=11 кВт.

N??v + Nb= 11+1,143=12,143 кВт.

Для остальных значений v значений искомых параметров сводим в таблицу (таблица 5).

Таблица 5- Значений искомых N??v и Nb, для различных v

v,км/час

31,7

47,5

55,5

63,4

71,3

79,3

95

N??v,кВт

11

16,5

19,3

22

24,8

27,6

33

Nb, кВт

1,143

4,7

7,6

11,3

16,1

22,1

38

(N??v+Nb),кВт

4.6 Динамический фактор автомобиля на различных передачах

Динамический фактор определяется по формуле:

D = , (2.23)

где -полная окружная сила на ведущих колесах автомобиля; - сила сопротивления воздуха.

Полная окружная сила на ведущих колесах автомобиля определяется по формуле:

Pko = , (2.24)

Сила сопротивления воздуха определяется по формуле:

Pb= , (2.25)

Динамический фактор определяется для каждой передачи, при этом значения берутся из таблиц 1 и 2

Для первой передачи при U1=6,8 и v = 4,7 км/час имеем

Pko=.

Pb== 0,0034 кН.

D=.

Для остальных значений v значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 6).

Таблица 6- Динамический фактор автомобиля на первой передаче

v1,км/час

4,7

6,9

8,2

9,3

10,5

11,7

14

Me,Нм

324

346

352

352

347

338

307

Pko, кН

19,3

20,6

21

21

20,6

20,1

0,0315

Pb, кН

0,0034

0,0076

0,0108

0,0139

0,0177

0,0201

0,0315

D

0,28

0,29

0,3

0,3

0,29

0,29

0,26

Для второй передачи при U2= 4,21 и v= 7,54км/час имеем:

Pko=.

Pb== 0,0091 кН.

D=.

Для остальных значений v значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 7).

Таблица 7- Динамический фактор автомобиля на второй передаче

v2,км/час

7,54

11,31

13,2

15,08

17

18,85

22,6

Me,Нм

324

346

352

352

347

338

307

Pko, кН

11,9

12,7

12,9

12,9

12,7

12,5

11,3

Pb, кН

0,0091

0,0205

0,0208

0,0365

0,0464

0,0570

0,0820

D

0,17

0,18

0,19

0,19

0,18

0,18

0,16

Для третьей передачи при U3= 2,6 и v=12,3км/час имеем:

Pko=.

Pb== 0,0243 кН.

D=.

Для остальных значений v значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 8).

Таблица 8- Динамический фактор автомобиля на третьей передаче

v3,км/час

12,3

18,4

21,5

24,5

27,6

30,7

36,8

Me,Нм

324

346

352

352

347

338

307

Pko, кН

7,3

7,8

8

8

7,9

7,7

6,9

Pb, кН

0,0243

0,543

0,0742

0,0963

0,1223

0,1513

0,2173

D

0,1

0,11

0,11

0,11

0,11

0,11

0,1

Для четвертой передачи при U4=1,61 и v=19,7 км/час имеем:

Pko=.

Pb== 0,0623 кН.

D=.

Для остальных значений v значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 9).

Таблица 9- Динамический фактор автомобиля на четвертой передаче

V4,км/час

19,7

29,5

34,5

39,4

44,3

49,2

59,1

Me,Нм

324

346

352

352

347

338

307

Pko, кН

4,6

4,9

5

5

4,9

4,8

4,3

Pb, кН

0,0623

0,1397

0,1910

0,2491

0,3149

0,3885

0,5606

D

0,06

0,07

0,07

0,07

0,07

0,6

0,05

Для пятой передачи при U5=1 и v=31,7 км/час имеем:

Pko=.

Pb== 0,1613 кН.

D=.

Для остальных значений v значения искомых параметров сводим в таблицу (таблица 10).

Таблица 10- Динамический фактор автомобиля на пятой передаче

v5,км/час

31,7

47,5

55,5

63,4

71,3

79,3

95

Me,Нм

324

346

352

352

347

338

307

Pko, кН

2,8

3

3,1

3,1

3

2,9

2,7

Pb, кН

0,1613

0,3621

0,4944

0,6451

0,8159

1,009

1,4485

D

0,04

0,04

0,04

0,04

0,03

0,03

0,018

По результатам таблиц 6,7, 8, 9 и 10 строим динамическую характеристику автомобиля (рисунок 3). На динамической характеристике автомобиля покажем динамический фактор, ограниченного сцеплением, который рассчитывается по формуле

D? = ? () , (2.26)

Подставив в формулу (2.25) значения известных величин при ?= 0,6, получим

D? = 0,6 ()= 0,423 .

4.7 Ускорение автомобиля на различных передачах

Ускорение автомобиля может быть определено по следующее формуле:

j = , (2.27)

где = f(v). Ранее было установлено, что = 0,018. Следует отметь, что интенсивный рост коэффициента дорожного сопротивления наблюдается при скоростях свыше 50 км/час. Поэтому для скоростей на первой, второй, третьей и четвертой передачах коэффициент дорожного сопротивления будем считать постоянным и равным коэффициенту сопротивления качению.

Для асфальтобетонной дороги коэффициент сопротивления качению f составляет 0,015…0,020 (в удовлетворительном состоянии). Пусть f=0.015 ; D - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля;g - ускорение свободного падения которое равно 9,81м/с2.

При отсутствии данных по проектируемому автомобилю коэффициент учета вращающихся масс можно определить по формуле:

D = 1 + ?1+ ?2 , (2.28)

где ?1 - коэффициент учета вращающихся масс двигателя. ?1 =0,04…0,06 , ?2- коэффициент учета вращающихся масс колес. ?2 = 0,03…0,05.Пусть ?1 = 0,05; ?2=0,04.

Для первой передачи при U1=6,8, , f= 0,015, D=0,28 (при скорости 4,7 км/час) имеем:

D= 1+ 0,05 * 6,82+ 0,04= 3,352;

j = .

Для остальных значений динамического фактора значения искомых величин сводим в таблицу (таблица 11).

Таблица 11- Ускорения автомобиля на первой передаче

v1,км/час

4,7

6,9

8,2

9,3

10,5

11,7

14

D

0,28

0,29

0,3

0,3

0,29

0,29

0,26

j. м/с2

0,767

0,796

0,825

0,825

0,796

0,796

0,708

Для второй передачи при U2=4,21, , f= 0,015, D=0,17 (при скорости 7,54 км/час) имеем:

K= 1+ 0,05 * 4,212+ 0,04= 1,926;

j = .

Для остальных значений динамического фактора значения искомых величин сводим в таблицу (таблица 12).

Таблица 12- Ускорения автомобиля на второй передаче

V2,км/час

7,54

11,31

13,2

15,08

17

18,85

22,6

D

0,17

0,18

0,19

0,19

0,18

0,18

0,16

j, м/с2

0,774

0,825

0,876

0,876

0,825

0,825

0,723

Для третьей передачи при U3=2,6, , f= 0,015, D=0,1 (при скорости 12,3 км/час) имеем:

D= 1+ 0,05 * 2,62+ 0,04= 1,378;

j = .

Для остальных значений динамического фактора значения искомых величин сводим в таблицу (таблица 13).

Таблица 13- Ускорения автомобиля на третьей передаче

V3,км/час

12,3

18,4

21,5

24,5

27,6

30,7

36,8

D

0,1

0,11

0,11

0,11

0,11

0,11

0,1

j, м/с2

0,584

0,655

0,655

0,655

0,655

0,655

0,584

Для четвертой передачи при U4=1,61, , f= 0,015, D=0,06 (при скорости 19,7 км/час) имеем:

D= 1+ 0,05 * 1,612+ 0,04= 1,17;

j = .

Для остальных значений динамического фактора значения искомых величин сводим в таблицу (таблица 14).

Таблица 14- Ускорения автомобиля на четвертой передаче

V4,км/час

19,7

29,5

34,5

39,4

44,3

49,2

59,1

D

0,06

0,07

0,07

0,07

0,07

0,6

0,05

j, м/с2

0,352

0,436

0,436

0,436

0,436

0,352

0,268

Для пятой передачи при U5=1, , f= 0,015, D=0,04 (при скорости 31,7 км/час) имеем:

D= 1+ 0,05 * 12+ 0,04= 1,09;

j = .

Для остальных значений динамического фактора значения искомых величин сводим в таблицу (таблица 15).

Таблица 15- Ускорения автомобиля на пятой передаче

V5,км/час

31,7

47,5

55,5

63,4

71,3

79,3

95

D

0,04

0,04

0,04

0,04

0,03

0,03

0,018

j, м/с2

0,198

0,198

0,198

0,198

0,108

0,108

0

По результатам таблиц 11, 12, 13, 14 и 15 строим график зависимости ускорения автомобиля о его скорости (рисунок 4).

4.8 Время и путь разгона автомобиля

Так как рассматривается движение автомобиля на горизонтальной дороге с асфальтобетонным или цементобетонным покрытием, причем коэффициент дорожного сопротивления достаточно мал по сравнению с динамическим фактором на второй передаче, то трогание и разгон автомобиля целесообразно производить на второй передаче, потому что ускорение автомобиля на второй передаче больше чем на первой (рисунок 4).

Время разгона автомобиля на определенной передаче от скорости vmin до скорости v находится из следующего соотношения:

t = (2.29)

Интегрирование этого выражения производим численным методом.

Время движения автомобиля ?t, при котором его скорость возрастает на ?vmin, определяется по закону равноускоренного движения

?ti = = . (2.30)

Суммарное время разгона автомобиля на к-й передаче от скорости vmin до скорости vkmax суммированием времени разгона в интервалах. Потеря скорости за время переключения

?vn = g*x*tn/kn , (2.31)

где tn - время переключения. tn = 0,8…0,15с; kn - коэффициент учета вращающихся масс при переключении передач. kn= 1,03…1,05.

Путь разгона автомобиля в интервале скоростей ?vi = vi - vi-1 равен

?Si =vср * ?ti= 0,5(vi+vi-1) ?ti. (2.32)

Путь разгона автомобиля от скорости vkmin до скорости vkmax

S = , (2.33)

где n- число интервалов.

Путь, пройденный автомобилем за время переключения tn с к-й передачи на (к+1)-ю передачу

?Sn = (vkmax - 0,5?vn) tn. (2.34)

По результатам расчета строят графики зависимости скорости автомобиля от времени и пути разгона.

Для разгона автомобиля на второй передаче в интервале скоростей от 7,54 до 11,31 км/час время и путь будут (таблица 12):

?ti = =

?Si =vср * ?ti= 0,5(11,31+7,54)*0,92/3,6=3,43 м.

Для остальных интервалов скоростей (интервал скоростей составляются по значению скорости, указанным в таблице 11) значение искомых параметров сводим в таблицу (таблица 16).

Время разгона на второй передаче

t2=

Путь разгона на второй передаче

S2=.

Потеря скорости за время переключения со второй передачи на третью передачу

?vn=9,81*0,015*1/1,04=0,14 м/с.

Время переключения tn=1c.

Путь, пройденный автомобилем за время переключения со второй передачи на третью передачу

?Sn=(22,6/3,6-0,5*0,14)*1=6,2 м.

Координаты точки А: vA=22,6 км/час, jA=0,655 м/с2.

Таблица 16- Время и путь разгона на второй передаче в интервалах скоростей

Интервал скоростей от vi-1доvi,км/час

от 7,54 до 11,31

от 11,31 до 13,2

от 13,2 до 15,08

от 15,08 до 17

от 17 до 18,85

от 18,85 22,6

?ti ,с

1,31

0,61

0,59

0,63

0,62

1,34

?Si,м

3,43

2,08

2,32

2,81

1,86

7,71

Для разгона автомобиля на третьей передаче в интервале скоростей от 22,6 до 24,5 км/час время и путь будут (таблица 12):

?ti = =

?Si =vср * ?ti= 0,5(24,5+22,6)*0,92/3,6=5,29 м.

Для остальных интервалов скоростей значение искомых параметров сводим в таблицу (таблица 17).

Время разгона на третей передаче

t3=

Путь разгона на третей передаче

S3=.

Потеря скорости за время переключения с третей передачи на четвертую передачу

?vn=0,14 м/с.

Время переключения tn=1c.

Путь, пройденный автомобилем за время переключения с третьей передачи на четвертую передачу

?Sn=10,15 м.

Координаты точки В: vВ=36,8 км/час, jВ=0,436 м/с2.

Таблица 17- Время и путь разгона на третьей передаче в интервалах скоростей

Интервал скоростей от vi-1доvi,км/час

от 22,6 до 24,5

от 24,5 до 27,6

от 27,6 до 30,7

от 30,7 до 36,8

?ti ,с

0,81

1,31

1,31

2,74

?Si,м

5,29

9,47

10,6

25,7

Для разгона автомобиля на четвертой передаче в интервале скоростей от 36,8 до 39,4 км/час время и путь будут (таблица 12):

?ti = =

?Si =vср * ?ti= 0,5(36,8+39,4)*0,92/3,6=17,6 м.

Для остальных интервалов скоростей значение искомых параметров сводим в таблицу (таблица 18).

Время разгона на третей передаче

t4=

Путь разгона на третей передаче

S4=.

Потеря скорости за время переключения с третей передачи на четвертую передачу

?vn=0,14 м/с.

Путь, пройденный автомобилем за время переключения с третьей передачи на четвертую передачу

?Sn=16,33 м.

Координаты точки С: vС=59,1 км/час, jС=0,198 м/с2.

Таблица 18- Время и путь разгона на четвертой передаче в интервалах скоростей

Интервал скоростей от vi-1доvi,км/час

от 36,8 до 39,4

от 39,4 до 44,3

от 44,3 до 49,2

от 49,2 до 59,1

?ti ,с

1,66

3,12

3,45

8,89

?Si,м

17,6

36,3

44,8

133,7

Для разгона автомобиля на пятой передаче в интервале скоростей от 59,1 до 63,4 км/час время и путь будут (таблица 12):

?ti = =

?Si =vср * ?ti= 0,5(59,1+63,4)*0,92/3,6=102,3 м.

Для остальных интервалов скоростей значение искомых параметров сводим в таблицу (таблица 19).

Время разгона на третей передаче

t5=

Путь разгона на третей передаче

S5=.

Таблица 19- Время и путь разгона на четвертой передаче в интервалах скоростей

Интервал скоростей от vi-1доvi,км/час

от 59,1 до 63,4

от 63,4 до 71,3

от 71,3 до 79,3

от 79,3 до 95

?ti ,с

6,01

7,18

20,5

80,9

?Si,м

102,3

134,3

428,8

1958,5

По результатам таблиц 16,17,18 и 19 строим графики зависимостей скорости автомобиля от времени и пути разгона (рисунок 5). у грузовых автомобилей время и путь разгона контролируется на скорости 60 км/час.

4.9 Топливная характеристика автомобиля

Путевой расход топлива (л/100км) определяется по формуле:

Qs= , (2.35)

где - удельный расход топлива двигателем при максимальной мощности; Ки- коэффициент, зависящий от степени использования мощности двигателя; КЕ - коэффициент, зависящий от степени использования частоты вращения двигателя; p - плотность топлива. Для дизельного топлива p =843 кг/м3.

Удельный расход топлива двигателем при максимальной мощности примерно равен = (1,15…1,05)ge. Принимаем =1,1*218=239,8г/кВт*час.

Коэффициент КИ определяется по формуле

- для дизельных двигателей

КИ= 1,2+0,14И-1,8И2+1,46И3; (2.36)

-для всех типов двигателей

КЕ=1,25-0,99Е+0,98Е2-0,24Е3; (2.37)

Степень использования мощности двигателя равна

И= , (2.38)

где - мощность, затрачиваемая на привод дополнительных механизмов;- потери мощности в трансмиссии.

Степень использования частоты двигателя равна:

Е= ne/nN (2.39)

Путевой расход определяется при движении автомобиля на прямой передаче при коэффициент дорожного сопротивления ??v= 0,018.

При ne=800 об/мин, v=31,7 км/час имеем:

?Nдв = Nc - Ne = 28,5 - 27,1= 1,4кВт;

?Nтр= Ne - Nk = 27,1 - 24,9 = 2,2 кВт;

И= =0,552;

КИ= 1,2+0,14*0,552-1,8*0,5522+1,46*0,5523=0,975;

Е=800/2400=0,33

КЕ=1,25-0,99*0,33+0,98*0,332-0,24*0,333=1,03;

Qs=

Для остальных значений ne и v значения искомых величин сводим в таблицу (таблица 20).

Таблица 20- Расчетные данные для построения топливной характеристики

ne,об/мин

800

1200


Подобные документы

  • Построение внешней скоростной характеристики двигателя автомобиля с использованием эмпирической формулы. Оценка показателей разгона автомобиля, графики ускорений, времени и пути разгона. График мощностного баланса, анализ тягово-скоростных свойств.

    курсовая работа [146,1 K], добавлен 10.04.2012

  • Техническая характеристика автомобиля ГАЗ-3307. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя и тяговой диаграммы автомобиля. Расчет ускорения на передачах, времени, остановочного пути и разгона. Расчет путевого расхода топлива автомобилем.

    курсовая работа [62,2 K], добавлен 07.02.2012

  • Построение внешней скоростной характеристики двигателя. Построение графиков силового баланса. Оценка показателей разгона автомобиля Audi A8. Путь разгона, его определение. График мощностного баланса автомобиля. Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля.

    контрольная работа [430,5 K], добавлен 16.02.2011

  • Расчет полной и сцепной массы автомобиля. Определение мощности и построение скоростной характеристики двигателя. Расчет передаточного числа главной передачи автомобиля. Построение графика тягового баланса, ускорений, времени и пути разгона автомобиля.

    курсовая работа [593,2 K], добавлен 08.10.2014

  • Построение динамического паспорта автомобиля. Определение параметров силовой передачи. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя. Мощностной баланс автомобиля. Ускорение при разгоне. Время и путь разгона. Топливная экономичность двигателя.

    курсовая работа [706,7 K], добавлен 22.12.2013

  • Расчёт показателей эксплуатационных свойств автомобиля: внешней скоростной характеристики двигателя, передаточных чисел трансмиссии, тягового и мощностного баланса, времени и пути разгона, топливной экономичности, диапазон частоты вращения коленвала.

    курсовая работа [200,7 K], добавлен 13.05.2009

  • Оценка мощности двигателя при максимальной скорости движения. Определение передаточного числа главной передачи. Построение графиков тяговой, динамической характеристик автомобиля и его ускорения при разгоне. Расчет эксплуатационного расхода топлива.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 19.02.2013

  • Подбор и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Определение передаточного числа главной передачи. Построение графиков ускорения, времени и пути разгона. Расчет и построение динамической характеристики. Тормозные свойства автомобиля.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.11.2017

  • Расчёт внешней скоростной характеристики автомобильного двигателя. Определение кинематических параметров трансмиссии. Построение графиков пути и времени разгона АТС. Расчет тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля Ford Transit.

    курсовая работа [3,5 M], добавлен 28.05.2015

  • Методика расчета показателей тягово-скоростных свойств автомобиля. График внешней, скоростной характеристики двигателя, динамический паспорт автомобиля. Расчет показателей основных эксплуатационных свойств транспорта, график времени и пути разгона.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.06.2019

  • Расчет массы, силового и мощностного баланса, динамического паспорта, топливной экономичности, скоростной характеристики автомобиля. Выбор шины с учетом перераспределения нагрузки при разгоне и торможении. Определение ускорений, времени и пути разгона.

    курсовая работа [3,7 M], добавлен 01.10.2014

  • Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. КПД и передаточные числа трансмиссии. Построение динамического паспорта. Исчисление показателей тяговой характеристики. Оценка разгонных свойств АТС. Топливно-экономическая характеристика.

    курсовая работа [892,4 K], добавлен 12.01.2016

  • Анализ и оценка основных тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля ВАЗ-2105, выбор его характеристик и их практическое использование. Построение внешней скоростной характеристики двигателя. Топливная экономичность автомобиля.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 25.02.2010

  • Подбор и определение некоторых конструктивных параметров, необходимых для тягового расчёта проектируемого автомобиля. Максимальная мощность двигателя. Передаточное число главной передачи. Тяговый расчёт. Время разгона. Топливно-экономический расчет.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 10.02.2009

  • Конструкторский анализ и компоновка автомобиля. Определение мощности двигателя, построение его внешней скоростной характеристики. Нахождение тягово-скоростных характеристик автомобиля. Расчет показателей разгона. Проектирование базовой системы автомобиля.

    методичка [1,1 M], добавлен 15.09.2012

  • Построение внешней скоростной характеристики двигателя. Методика и этапы расчета сил сопротивления движению, тяговой силы, ускорений и разгона автомобиля, топливной экономичности, тормозных свойств исследуемой машины. Построение динамического паспорта.

    курсовая работа [178,6 K], добавлен 17.02.2012

  • Определение полной массы автомобиля, подбор шин. Выбор двигателя, построение скоростной характеристики. Расчет передаточного числа главной передачи, выбор числа передач. Тяговая и динамическая характеристика автомобиля, топливный и мощностной баланс.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 02.03.2014

  • Исследование методики расчета тягово-скоростных свойств автомобиля. Построение диаграммы зависимости динамического фактора от скорости автомобиля. Определение силы тяги на ведущих колесах на передачах, скоростей движения и силы сопротивления воздуха.

    контрольная работа [2,9 M], добавлен 23.05.2012

  • Выбор параметров двигателя, исходя из условия движения с максимальной скоростью. Передаточное число передач автомобиля. Тяговый расчёт: графики тягового баланса, мощности, динамического фактора, ускорений, времени разгона. Топливно-экономический расчёт.

    курсовая работа [127,7 K], добавлен 06.06.2010

  • Изучение внешней скоростной характеристики двигателя автомобиля Урал 65514. Определение коэффициента полезного действия трансмиссии на отдельных передачах, тягово-скоростных свойств. Построение разгонной характеристики. Топливная экономичность машины.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 24.04.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.