Расчеты параметров тяговой и тормозной характеристик автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Введение

Целью курсового проекта является закрепление знаний студентов по теории потребительских свойств автомобиля, а также конструкции и расчету автомобилей в соответствии с учебными программами дисциплины.

Курсовой проекта включает в себя расчеты параметров тяговой и тормозной характеристик автомобиля, построение его экономической характеристики, а также расчеты отдельных узлов и деталей трансмиссии и шасси автомобиля по методам, изучаемым в дисциплине «Техническая эксплуатация Т и ТТМ и О.»

1. Тяговый расчет автомобиля

Тяговый расчет проводят при проектировании нового автомобиля или модернизации существующей конструкции. Он сводится к определению параметров внешней скоростной характеристики двигателя и кинематических параметров трансмиссии - передаточных чисел главной передачи и коробки передач. Выполняют проверочные расчеты: для двигателя - по числу оборотов коленчатого вала и для первой передачи коробки передач - по сцеплению ведущих колес с дорогой.

1.1 Расчет параметров внешней скоростной характеристики двигателя

Мощность N_v при максимальной скорости V_мax автомобиля определяется по формуле:

,

где f_max - коэффициент качения при максимальной скорости;

G - сила веса автомобиля, Н;

к - коэффициент сопротивления воздуха;

- к.п.д. трансмиссии, =0,85…0,95

Для легковых автомобилей к=0,15…0,3 Нс²/М⁴.

Коэффициент качения f_max =f(1+AV²_max) = 0,03(1+5•10^-5•120²) = 0,052

где А=5*10^-5.

Максимальная мощность двигателя

.

Для карбюраторных двигателей а=в=с=1.

Мощность двигателя для любой точки скоростной характеристики

N = K₁*N_max.

Значения коэффициента К₁ в зависимости от отношения n/n_N приведены в таблице 1.1.

Крутящий момент двигателя

М=9740N/n (Н•м).

По данным таблицы 1.1 строится внешняя скоростная характеристика двигателя.

Таблица 1.1

n/nN	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
к1	0,109	0,232	0,363	0,496	0,625	0,744	0,847	0,928	0,981	1,0
n,мин-1	530	1060	1590	2120	2650	3180	3710	4240	4770	5300
N,квт	4,055	8,632	13,506	18,417	23,254	27,68	31,51	34,53	36,5	37,207
М, НМ	74,52	79,32	82,73	84,61	85,47	84,79	82,73	79,31	74,53	68,38

Двигатель проверяется на оборотность по числу оборотов коленчатого вала на 1 км пути:

₀=60n_N/V_N об/км,

где ₀- коэффициент оборотности.

Для легковых автомобилей ₀=2400 об/км.

1.2 Определение передаточного числа главной передачи

Правильный выбор передаточного числа главной передачи i_гп определяет необходимую величину динамического фактора автомобиля и пределы принятого коэффициента оборотности двигателя

Передаточное число

гдеr_к - кинематический радиус колеса;

i_к - передаточное число коробки передач (i_к = 1).

Радиус колеса выбирают из таблицы 1.2, предварительно определив реальную нагрузку на шину:

.

1.3 Определение передаточных чисел коробки передач

При выборе передаточных чисел коробки передач i_к следует учитывать, что промежуточные передачи используют при преодолении повышенных сопротивлений движению, разгоне автомобиля, в условиях скользкой дороги и на крутых спусках.

Первая передача должна обеспечить преодоление максимальных дорожных сопротивлений, т.е.

Р_{т махмах} G,

где Р_{т мах} - максимальная тяговая сила.

Тогда передаточное число первой передачи

Полученное значение i₁ проверяется по сцеплению ведущих колес с дорогой (буксованию), т.е.

Р_{т мах} G_сц,

,

где G_сц - сцепной вес автомобиля.

В случае невыполнения условия по буксированию передаточное число i₁ уменьшают.

Для четырехступенчатой коробки передач с четвертой прямой передачей (i_IV=1) передаточное число второй передачи:

передаточное число третьей передачи:

.

Для анализа использования мощности двигателя при разгоне автомобиля учитывают, что

где n₀ - частота вращения коленчатого вала при включении передач,

.

Максимальные скорости автомобиля при включении передач определяются по формуле:

,

;; ; :

2. Расчет основных характеристик автомобиля, определяющих его динамические и топливно-экономические свойства

Расчеты данного раздела проекта позволяют построить так называемый динамический паспорт автомобиля, параметры которого дают возможность выбирать оптимальные режимы эксплуатации автомобиля.

2.1 Расчет тягового баланса автомобиля

График тягового баланса используют для определения максимальной скорости автомобиля. Он служит основой для построения его динамической характеристики.

Уравнение тягового баланса:

Р_т=Р_кР_n+Р_в+Р_и,

где Р_т - тяговая сила автомобиля;

Р_к - сила сопротивления качению;

Р_в - сила сопротивления воздуха;

Р_и - сила инерции.

Тяговая сила для передач автомобиля определяется по формуле:

.

Величины моментов М на коленчатом валу выбираются из таблицы 1.1.

Скорость автомобиля на каждой из передач определяется по формуле:

км/ч^-1,

км/ч^-1,

км/ч^-1,

км/ч^-1.

P_B=K*F*V²

0.2*1.5*= 0,3 Н

0.2*1.5*= 0.8 Н

0.2*1.5*= 1.4 Н

0.2*1.5*= 2.3 Н

где n - ряд чисел из таблицы 1.1.

Расчет сил Р_к и Р_в выполняется по формулам из раздела 1.1.

По данным расчета составляют таблицу 2.1.

Таблица 2.1

n, мин-1	530	1060	2120	2650	3180	4240	4770	5300
М, нм	74.52	79.32	84.61	85.47	84.79	79.31	74.53	68.38
VI, км•ч-1	3,5	7	13.8	17.2	20.7	27.6	31	34.5
РТI, Н	1251	4133	4409	4450	4418	4133	3884	3563
VII, км•ч-1	5,9	11.8	23.5	29.4	35.3	47.04	52.9	58.8
РТII, Н	733	2423	2584	2608	2590	2422	2277	2088
VIII, км•ч-1	7,7	15.4	30.8	38.5	46.2	61.6	69.2	76.9
РТIII, Н	560	1853	1976	1994	1980	1852	1741	1597
VIV, км•ч-1	9.9	19.9	39.9	49.9	59.9	79.9	89.9	99.9
РТIV, Н	431	1425	1520	1534	1523	1425	1339	1228
РвI, Н	0,3	1.1	4.4	6.8	9.9	17.6	22.2	27.6
РвII, Н	0,8	3,2	12.8	20	28.8	51.2	64.8	80
РвIII, Н	1.4	5.5	21.9	34.3	49.4	87.8	110.8	136.9
РвIV, Н	2.3	9.2	36.8	57.6	83	147.8	187	231
Рк, Н	413	420	444.7	463	485	543	578	617

2.2 Построение динамической характеристики автомобиля

Для построения динамической характеристики рассчитывают динамический фактор по формуле:

.

Значения сил Р_Т и Р_в берут из таблицы 2.1. Результаты расчета динамического фактора сводятся в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

VI км•ч-1	3.5	7	13.8	17.2	20.7	27.6	31	34.5	38	41.4
DI	0,09	0,3	0,32	0,32	0,31	0,29	0,28	0,25	0,22	0,19
VII км•ч-1	5.9	11.8	23.5	29.4	35.3	47.04	52.9	58.8	64.7	70.6
DII	0,07	0,18	0,19	0,19	0,19	0,17	0,16	0,15	0,13	0,1
VIII км•ч-1	7.7	15.4	30.8	38.5	46.2	61.6	69.2	76.9	84.6	92.3
DIII	0,06	0,13	0,14	0,14	0,14	0,13	0,12	0.11	0,09	0,07
VIV км•ч-1	9.9	19.9	39.9	49.9	59.9	79.9	89.9	99.9	109.9	119.9
DIV	0,05	0,1	0,11	0,11	0,1	0.09	0,08	0,07	0,06	0,05

По данным таблицы 2.2 строится график динамической характеристики в системе координат D-V.

2.3 Расчет ускорений автомобиля при разгоне

Ускорение автомобиля определяется по формуле:

j = (D-)g/,

j_I = (0,09 - 0,04) • 9,8 / (1,03+0,05 • 2,9²) = 0,337 м•с^-1

j_II= (0,07 - 0,04) • 9,8/(1,03+0,05 • 1,7²) = 0,626 м•с^-1

j_III = (0,06 - 0,04) • 9,8/(1,03+0,05 • 1,3²) = 0,364 м•с^-1

j_IV = (0,05 - 0,04) • 9,8/(1,03+0,05 • 1²) = 0, 172 м•с^-1

где g - ускорение свободного падения;

- среднее сопротивление движению автомобиля;

= 0,04 … 0,05; - коэффициент учета вращающихся масс.

Коэффициент определяется по формуле:

=1,03+*i_к²; =0,05…0,07.

Таблица 2.3

VI км•ч-1	3,5	7	13.8	17.2	20.7	27.6	31	34.5	38	41.4
jI м•с-2	0,337	1,756	1.787	1.787	1.723	1.596	1.532	1.34	1.149	0.957
VII км•ч-1	5.9	11.8	23.5	29.4	35.3	47.04	52.9	58.8	64.7	70.6
jII м•с-2	0.244	1.14	1.22	1.22	1.22	1.059	0.977	0.896	0.733	0.488
VIII км•ч-1	7.7	15.4	30.8	38.5	46.2	61.6	69.2	76.9	84.6	92.3
jIII м•с-2	0.173	0.779	0.866	0.866	0.866	0.779	0.693	0.606	0.433	0. 259
VIV км•ч-1	9.9	19.9	39.9	49.9	59.9	79.9	89.9	99.9	109.9	119.9
jIV м•с-2	0.08	0.539	0.629	0.629	0.539	0.449	0.359	0.269	0.179	0.08
1/jI с2/м	2.967	0.569	0.559	0.559	0.58	0.626	0.652	0.746	0.87	1.044
1/jII с2/м	4.098	0.877	0.816	0.816	0.816	0.944	1.023	1.116	1.364	2.049
1/jIII с2/м	5.78	1.28	1.154	1.154	1.154	1.283	1.44	1.65	2.3	3.86
1/jIV с2/м	12.5	1.855	1.589	1.589	1.855	2.227	2.78	3.717	5.586	12.5

Время разгона рассчитывают по формуле:

,

где V₁ и V₂ - начальная и конечная скорости разгона.

Для построения зависимости времени разгона от скорости движения автомобиля подсчитывается площадь под кривой 1/j, которая в масштабе определяет время разгона. Коэффициент, необходимый для пересчета площади на время, определяют по масштабам осей.

Масштаб оси абсцисс: 1 мм соответствует 1 км•ч^-1=1/3,6 м•с^-1.

Масштаб оси ординат:1 мм соответствует 0,025 с²•м^-1;

1 мм² соответствует 1/3,6*0,025=0,007 с.

Результаты подсчетов времени разгона заносят в таблицу 2.4.

Таблица 2.4

Интервалы скоростей, км•ч-1	5…10	10…20	30…40	40…50	50…60	70…80	80…90
Площадь под кривой в каждом интервале, см2	45	67	84	112	168	350	459
Время разгона, t,с	0,315	0,469	0,602	0,784	1,176	2,45	3,231

Путь разгона рассчитывают по формуле:

.

Подсчитываем площадь между кривой зависимости времени от скорости разгона и осью ординат.

1 мм² =0,1063

2.4 Расчет замедления автомобиля при торможении

Уравнение баланса сил при торможении:

Р_и=Р_кР_n+Р_в+Р_тор,

- сила инерции

j - Замедление при торможении,

.

S -путь торможения при начальной скорости

S- 45 м (табл.4 II) V₁=25 км/ч

P_в=k*F*V²=0.2*1.5*(100/3.6)² =230,187 H

P_к=+

j= (P_к+ P_в+ P_тор)/G

P_к==402,981 H

j= (402,981+230,187+11974,883)/1400 = 9,005

Путь S при служебном торможении определяют по формуле:

При экстренном торможении

.

При V₁=20 км/ч.

=4.839

Время торможения

.

При экстренном торможении

j=g; j=0.32*9.8=3,136

t=V₁/j; t= 120/3,136*3.6=10,8 c

2.5 Построение экономической характеристики автомобиля

Для построения мощностного баланса используем график внешней скоростной характеристики

Мощность на преодоление сопротивлений

.

Расчет для четвертой передачи

Расчет параметров и порядок построения экономической характеристики

Часовой расход топлива

,

g_e - удельный расход топлива.

Разбиваем величину мощности N для каждого числа оборотов на части по 20, 30, 40, 60, 80 процентов и рассчитываем часовые расходы топлива. По данным расчета составляем таблицу 2.5.

Таблица 2.5

n	530	1060	1590	2120	2650	3180	3710	4240	4770	5300
N, 20%	0,81	1,7	2,7	3.7	4.7	5.5	6.3	6.9	7.3	7.4
Q	0,6	1.2	1.9	2.6	3.4	3.96	4.5	4.9	5.2	5.3
N, 30%	1.21	2.6	4.05	5.5	6.9	8.3	9.4	10.3	10.9	11.1
Q	0.6	1.2	1.9	2.6	3.2	3.9	4.4	4.8	5.1	5.2
N, 40%	1.6	3.45	5.4	7.4	9.3	11	12.6	13.8	14.6	14.9
Q	0.56	1.2	1.89	2.59	3.3	3.85	4.4	4.8	5.1	5.2
N, 60%	2.4	5.1	8.1	11.05	13.9	16.6	18.9	20.7	21.9	22.3
Q	0.62	1.3	2.1	2.8	3.6	4.3	4.9	5.3	5.6	5.7
N, 80%	3.2	6.9	10.8	14.7	18.6	22.1	25.2	27.6	29.2	29.7
Q	0.7	1.6	2.5	3.4	4.3	5.1	5.8	6.3	6.7	6.8
N, 100%	4.005	8.632	13.506	18.417	23.254	27.682	31.514	34.528	36.5	37.207
Q	1.9	4.1	6.5	8.8	11.1	13.2	15.1	16.5	17.5	17.8

По данным таблицы 2.10 строим графики часовых расходов топлива Q

Рассчитываем путевые расходы топлива

.

Результаты расчета заносим в таблицу 2.6.

Таблица 2.6

VIV, км•ч-1	57,6	68	79,2	100	109,6	115,2
Q, кг•ч-1	3,25	4	5,25	5,75	6,5	16,25
Qn, кг/100км	5,6	5,9	6,6	5,75	5,9	14,1

3. Расчет сцепления

3.1 Требования к сцеплению автомобиля

Сцепление должно удовлетворять ряду предъявленных к нему требований:

- Муфта сцепления должна обеспечивать передачу максимального крутящего момента двигателя без проскальзывания, при любых условиях движения.

- Момент сил трения муфты должны быть больше максимального момента двигателя , т.е. M= вЧ, в= 1,5…1,6 - это коэффициент запаса сцепления.

- Момент ведомых дисков, соединяемых с первичным валом коробки передач, должны быть минимальными

- Должно быть обеспеченно выключение сцепления.

- Муфта сцепления должна обеспечивать мягкое включение.

-Должен быть предусмотрен отвод тепла и температура нагрева деталей не должна превышать допустимой нормы.

- Небольшое давление на педали.

Соблюдение требования необходимо для меньшего утомления водителя.

3.2 Определение основных размеров муфты сцепления

Целью расчета муфты сцепления является:

- Определения размеров и поверхностей трения.

- Определения давления пружины на нажимной диск и параметров пружин.

- Определение необходимого передаточного отношения в приводе управления сцепления. Крутящий момент, который может передавать фрикционная муфта сцепления. Определить по формуле

= сЧ?ЧRсрЧn,

Где - момент силы трения муфты сцепления H*m;

с- сила давления на нажимной диск H;

?- коэффициент трения между поверхностями ведущих и ведомых дисках, ?= 03;

Rср - радиус приложения силы с; n- число поверхностей силы трения.

Отношение внутреннего радиуса фрикционной накладки к внешнему R.

C=r/R=0,6

Определим основные размеры муфты сцепления. Внешний радиус диска.

R=

л - отношение поверхности трения к максимальному крутящему моменту

л = = 2,5 см²/Hm

n - число поверхностей трения

n=a+b-p

a - число ведущих дисков, включая нажимной,

b - число ведомых дисков.

Полагаем, что муфта сцепления однодисковая

R== 110 см

Внутренний диаметр кольца накладки

D= 0,6Ч110= 66 (мм)

Средний радиус

R_ср=110+66/2= 88 (мм)

двигатель автомобиль топливный торможение

Список используемой литературы

1. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. -М.: Машиностроение, 1987

2. Н.А. Яковлев, Н.В. Диваков. Теория автомобиля. - М.: Машиностроение, 1962

3. Мозговой Ю.И. Эксплуатационные свойства автомобилей. Теория и расчет: Учеб. пособие. - Ростов н/Д.: Изд. центр ДГТУ, 2003

4. Сокол Н.А., Мозговой Ю.И., Попов С.И. Расчет механизмов, систем и эксплуатационных показателей автомобиля: Учеб. пособие. - Ростов н/Д.: Изд. центр ДГТУ, 2

5. Norman G. Meade. The car, Its Construction, Operation and Maintenance. 2011.

Размещено на Allbest.ru

...