Эксплуатационные свойства машины ВАЗ-1111

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Новгородский государственный университет им. Я. Мудрого

Кафедра АТ

Контрольная работа по ЭСА

ВАЗ-1111

Проверил

Абрамов А.М.

Работу выполнил

студент гр. 4061

Семенов Александр

Великий Новгород 2007



Содержание

Лист

Введение

1. Исходные данные

2. Расчет эксплуатационных свойств автомобиля

2.1 Расчет тягово-скоростных свойств автомобиля

2.1.1 График внешней скоростной характеристики двигателя

2.1.2 График силового баланса

2.1.3 Мощностной баланс автомобиля

2.1.4 Динамическая характеристика автомобиля

2.1.5 Динамический паспорт автомобиля

2.1.6 График времени и пути разгона



Введение

Транспортные средства, выполняющие общую основную для них производственную функцию - перемещение в пространстве грузов и пассажиров, имеют различные свойства в зависимости от среды (воздушной, водной, наземной), в которой они работают. Автотранспортным средством называется машина, перемещение которой по поверхности земли осуществляется с помощью силы, создаваемой взаимодействием колес с дорогой или грунтом. К ним относятся одиночные автомобили, автобусы и автопоезда, состоящие из автомобиля - тягача и одного или нескольких прицепов (полуприцепов).

Наличие специфических свойств позволяет использовать автотранспортные средства при выполнении общей для транспортных средств производственной функции в условиях, при которых применение других транспортных средств является невозможным или менее целесообразным.

Разнообразие условий эксплуатации обусловило высокую специализацию автотранспортных средств, которые отличаются специфическими свойствами, обеспечивающими их использование в конкретных условиях с наибольшей эффективностью.

Эксплуатационные свойства - группа свойств, определяющих степень приспособленности автомобиля к эксплуатации в качестве специфического (наземного, безрельсового) транспортного средства.

Эксплуатационные свойства автомобиля включают следующие более мелкие групповые свойства, обеспечивающие движение: тягово-скоростные и тормозные свойства, топливную экономичность, управляемость, устойчивость, маневренность, плавность хода и проходимость.

Современный этап развития теории эксплуатационных свойств характеризуется углубленным изучением отдельных особенностей эксплуатационных свойств, оценкой их в комплексе и оптимизацией показателей эксплуатационных свойств и технических параметров. Это позволяет на стадии проектирования автомобиля создавать наиболее рациональные конструкции, а при использовании обеспечить максимальную эффективность их применения в конкретных условиях эксплуатации.

При выполнении курсовой работы необходимо решить следующие задачи:

выполнить тяговый расчет и построить характеристики тягово-скоростных свойств автомобиля;

определить расход топлива и построить топливно-экономическую характеристику автомобиля;

определить показатели: тормозных свойств автомобиля, устойчивости, управляемости, маневренности, проходимости и плавности хода.



1. Исходные данные

Марка автомобиля - ВАЗ-1111

Номинальная мощность двигателя, кВт;

Угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая номинальной мощности, 1/сек;

Максимальный крутящий момент двигателя, Нм;

Угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая максимальному крутящему моменту, 1/сек;

Радиус качения колеса, 0,284 м;

Передаточные отношение передач коробки переменных передач,

, , , ;

Передаточное число главной передачи, ;

Число пар цилиндрических шестерен, передающих энергию на данной передаче, ;

Число пар конических и гипоидных шестерен, ;

Число карданных шарниров, ;

Полный вес автомобиля, ;

Вес, приходящийся на переднюю ось,;

Вес, приходящийся на заднюю ось, ;

Снаряженный (собственный) вес автомобиля, ;

Вес, приходящийся на переднюю ось, ;

Вес, приходящийся на заднюю ось, ;

Габаритная ширина автомобиля, м;

Дорожный просвет, Н= 0,15 м;

Ширина колеи колес задней оси, В= 1,200 м;

Габаритная высота автомобиля, м;

База (расстояние межу осями) автомобиля, м;

Высота центра тяжести автомобиля, 0,58 м;

Плотность топлива кг/л;

Минимальный радиус поворота автомобиля, R= 4,6 м;

Марка шин: 135/80R12;

Коэффициент сопротивления уводу одного колеса передней оси ;

Коэффициент сопротивления уводу одного колеса задней оси, ;

Суммарная жесткость шин переднего моста, ;

Суммарная жесткость шин заднего моста, ;

Суммарная жесткость передней подвески, ;

Суммарная жесткость задней подвески, ;



2. Расчет эксплуатационных свойсв автомобиля

2.1 Расчет тягово-скоростных свойств автомобиля

2.1.1 График внешне-скоростной характеристики двигателя

На графике внешней характеристики наносятся кривые мощности, крутящего момента двигателя и удельного расхода топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала при полностью открытой дроссельной заслонке карбюратора или при полной подаче топлива в дизеле.

Кривая мощности строится по эмпирическому уравнению:

, (2.1)

где и - текущее значение мощности (кВт) и угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя (1/с);

- угловая скорость коленчатого вала двигателя при номинальной мощности, 1/с;

- коэффициенты, значения которых зависят от типа конструкции двигателя.

Значения коэффициентов и могут быть определены по формулам:

;

;

,



где - угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте, 1/с.

Кривая крутящего момента строится с использованием уравнения:

, (2.2)

где - текущее значение крутящего момента, Н м. Кривая удельного расхода топлива двигателем строится на основании зависимости:

(2.3)

где - удельный расход топлива двигателем при , который может быть принят равным 279 - 340 г/(квт ч) для карбюраторных двигателей. Принимаем ; - коэффициент влияния на .

Результаты расчета сведены в таблицу 2.1. Промежуточные значения частоты вращения выбираются равными 0.2;0.4;0.6;0.8;1.0;1.2 от .

Таблица 2.1

Параметры	Значение параметров
	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2
We	117,6	235,2	352,8	470,4	588	705,6
Ne	4,3	9,632	14,964	19,264	21,5	20,64
Me	36,56463	40,95238	42,41497	40,95238	36,56463	29,2517
qeN	1,12	1	0,96	0,96	1	1,15
qe	312,48	279	267,84	267,84	279	320,85



На рис. 2.1 приведена по данным табл. 2.1 внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя автомобиля ВАЗ - 1111.

Рис. 2.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя

Минимальный удельный расход топлива qemin = 268 г/кВт·ч и он лежит в пределах 300 - 500 1/с.

2.1.2 График силового баланса

Построение графика силового баланса начинается с определения всех сил, действующих на автомобиль, записанных в виде уравнения тягового баланса:

, (2.7)

где - сила тяги или окружная сила на ведущих колесах, Н;

- сила сопротивления качению, Н;

- сила сопротивлению подъему, Н;

- сила сопротивления воздуху, Н;

- сила сопротивления разгону, Н.

Полная окружная сила на ведущих колесах определяется по формуле:

, (2.8)

где - текущее значение крутящего момента двигателя, соответствующее угловой скорости и рассматриваемой скорости движения автомобиля, умноженное на коэффициент , учитывающий реальные условия эксплуатации, Н м;

- коэффициент, учитывающий реальные условия эксплуатации (для легковых автомобилей );

- передаточное отношение трансмиссии;

- КПД трансмиссии;

- радиус качения колеса, м.

, (2.9)

где - передаточное отношение коробки передач;

- передаточное отношение раздаточной коробки (делителя);

- передаточное отношение главной передачи.

, (2.10)



где - число пар цилиндрических шестерен, передающих энергию на данной передаче;

- число пар конических и гипоидных шестерен;

- число карданных шарниров;

Скорость движения автомобиля при частоте вращения коленчатого вала и соответствующей передаче определяется по формуле:

, (2.12)

где - скорость автомобиля, м/с.

Сила сопротивления дороги равна:

; (2.13)

; (2.14)

где - коэффициент сопротивления качению;

- вес автомобиля, Н;

- угол наклона дороги, град.;

; (2.15)

. (2.16)

Значения рассчитываются для горизонтального участка дороги с асфальтобетонным покрытием, следовательно .

Величину коэффициента сопротивления качению для малой скорости, до 50 км/ч, выбираем в зависимости от типа автомобилей [2] (для легковых автомобилей ).

Для скоростей движения, больших 50 км/ч, коэффициент сопротивления качению определяем по формуле:

, (2.17)

где - скорость автомобиля, м/с.

Сила сопротивления воздуха определяется по формуле:

, (2.18)

где - коэффициент сопротивления воздуха, Н · с2 · м-4;

- площадь лобового сопротивления, м2;

- скорость автомобиля, м/с.

Коэффициент сопротивления воздуха принимаем для легковых автомобилей . Принимаем .

Площадь лобового сопротивления приближенно может быть определена по выражению:

, (2.19)

где - коэффициент заполнения площади (для легковых автомобилей ).

Принимаем ;

и - габаритная ширина и высота автомобилей соответственно, м.

Результаты расчета параметров для построения графиков тяговой характеристики сведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Параметры	Размерность	Значение параметров
We Me	1/c	117,6	235,2	352,8	470,4	588	705,6
	Нм	36,6	40,9	42,4	40,9	36,6	29,2
1	Va	м/с	1,988	3,976	5,964	7,952	9,94	11,928
	Pk	Н	1753,707	1959,744	2031,617	1959,744	1753,707	1399,132
2	Va	м/с	3,572021	7,144043	10,71606	14,28809	17,86011	21,43213
	Pk	Н	976,0215	1090,691	1130,692	1090,691	976,0215	778,6838
3	Va	м/с	5,788284	11,57657	17,36485	23,15314	28,94142	34,72971
	Pk	Н	602,3149	673,0786	697,7637	673,0786	602,3149	480,5354
4	Va	м/с	8,165868	16,33174	24,4976	32,66347	40,82934	48,99521
	Pk	Н	426,9442	477,1043	494,602	477,1043	426,9442	340,6221
	f	-	0,0154	0,0166	0,018601	0,021401	0,025002	0,029403
	Pf	H	150,1509	161,8534	181,3578	208,6638	243,7715	286,681
	Pb	H	15,33672	61,34689	138,0305	245,3876	383,418	552,122
	Pb+Pf	H	165,4876	223,2003	319,3883	454,0513	627,1896	838,803

Рис. 2.2 Тяговая характеристика автомобиля



2.1.3 Мощностной баланс автомобиля

Графическое изображение уравнений мощностного баланса в координатах ”мощность на ведущих колесах - скорость” иллюстрирует распределение мощности двигателя по видам сопротивлений.

Для получения последнего необходимо все члены уравнения (2.6) умножить на скорость автомобиля:

, (2.20)

, (2.21)

где - мощность, подводимая к ведущим колесам , кВт;

- мощность, затрачиваемая на сопротивление качению, кВт;

- мощность сопротивления подъему, кВт;

- мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт;

- мощность, затрачиваемая на разгон автомобиля.

Результаты расчета параметров для построения графиков мощностного баланса сведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Параметры	Размерность	Значение параметров
1	Va	м/с	1,988	3,976	5,964	7,952	9,94	11,928
	Nk	кВт	3,48637	7,791941	12,11656	15,58388	17,43185	16,68885
2	Va	м/с	3,572021	7,144043	10,71606	14,28809	17,86011	21,43213
	Nk	кВт	3,48637	7,791941	12,11656	15,58388	17,43185	16,68885
3	Va	м/с	5,788284	11,57657	17,36485	23,15314	28,94142	34,72971
	Nk	кВт	3,48637	7,791941	12,11656	15,58388	17,43185	16,68885
4	Va	м/с	8,165868	16,33174	24,4976	32,66347	40,82934	48,99521
	Nk	кВт	3,48637	7,791941	12,11656	15,58388	17,43185	16,68885
	Nf	кВт	1,226112	2,643348	4,44283	6,815684	9,953031	14,046
	Nb	кВт	0,125238	1,001901	3,381416	8,015209	15,65471	27,05133
	Nb+Nf	кВт	1,35135	3,645249	7,824247	14,83089	25,60774	41,09733

Рис. 2.3 Мощностной баланс автомобиля

На графике (рис. 2.3) изображена зависимость мощности, подводимой к ведущим колесам, а также суммарной мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления дороги и воздуха, от скорости движения на различных передачах.

Разность этих двух мощностей дает мощность, которую можно реализовать для разгона автомобиля.

2.1.4 Динамическая характеристика автомобиля

Обладающим показателем, позволяющим не только оценить тяговые качества данного автомобиля, но и сравнить автомобили различных конструкций, является динамический фактор, представляющий собой разность окружной силы и силы сопротивления воздуха, отнесенную к весу автомобиля:



(2.22)

Динамический фактор - величина безразмерная.

Графическое изображение зависимости динамического фактора от скорости движения автомобиля называется динамической характеристикой (рис. 2.4).

Результаты расчета сведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Параметры	Размерность	Значение параметров
1	We	1/c	117,6	235,2	352,8	470,4	588	705,6
	Me	нм	36,6	40,9	42,4	40,9	36,6	29,2
	Va	м/с	1,988	3,976	5,964	7,952	9,94	11,928
	Pk	Н	1753,707	1959,744	2031,617	1959,744	1753,707	1399,132
	Pb	Н	0,908993	3,635972	8,180938	14,54389	22,72483	32,72375
	D		0,183443	0,204721	0,211767	0,203579	0,18116	0,143005
2	Va	м/с	3,572021	7,144043	10,71606	14,28809	17,86011	21,43213
	Pk	Н	976,0215	1090,691	1130,692	1090,691	976,0215	778,6838
	Pb	Н	2,934647	11,73859	26,41183	46,95436	73,36619	105,6473
	D		0,101841	0,11292	0,115571	0,109235	0,094469	0,070438
3	Va	м/с	5,788284	11,57657	17,36485	23,15314	28,94142	34,72971
	Pk	Н	602,3149	673,0786	697,7637	673,0786	602,3149	480,5354
	Pb	Н	7,705974	30,8239	69,35377	123,2956	192,6493	277,4151
	D		0,06223	0,067217	0,065768	0,057539	0,042874	0,021258
4	Va	м/с	8,165868	16,33174	24,4976	32,66347	40,82934	48,99521
	Pk	Н	426,9442	477,1043	494,602	477,1043	426,9442	340,6221
	Pb	Н	15,33672	61,34689	138,0305	245,3876	383,418	552,122
	D		0,043078	0,043512	0,037318	0,024251	0,004555	-0,02213



Рис. 2.4 Динамическая характеристика автомобиля

2.1.5 Динамический паспорт автомобиля

При изменении нагрузки автомобиля изменяется и динамическая характеристика автомобиля. Для того, чтобы с помощью динамических характеристик можно было сравнивать тягово-скоростные свойства автомобилей различной массы, динамическая характеристика дополняется номограммой нагрузок (рис. 2.5).

Строится номограмма нагрузок следующим образом. На продолжении оси абсцисс динамической характеристики (60 - 80 мм от начала координат) откладывается шкала нагрузок таким образом, чтобы нагрузка 100% совпадала с началом координат, а нагрузка 0% стала крайней левой точкой этой шкалы. Из этой точки восстанавливается перпендикуляр к оси абсцисс, на котором в определенном масштабе откладываются значения динамического фактора при нагрузке - 0%.

Масштаб шкалы динамического фактора - при нагрузке 0 % определяется по формуле:



, (2.24)

где - масштаб шкалы D100%;

, - вес автомобиля, соответственно при полной нагрузке (100%) и без нагрузки (0%).

Точки на ординатах, соответствующие одинаковым значениям динамического фактора, соединяются прямыми линиями.

Максимальные значения окружных сил обычно ограничены по условиям сцепления, поэтому на динамической характеристике показывают динамический фактор по сцеплению :

, (2.25)

где - коэффициент сцепления; - вес автомобиля, приходящийся на ведущую ось, Н.

Расчет производится для 3 - 4 значений коэффициента сцепления .

D = 0,1(3871/9555) = 0,405; D? = 0,1(4851/9555) = 0,507

Дальнейшие значения сведены в таблицу 2.5

Таблица 2.5

	D (0 %)	D? (100 %)
0,1	0,040513	0,050769
0,3	0,121538	0,152308
0,5	0,202564	0,253846
0,7	0,28359	0,355385



Полученные значения откладываются на соответствующих ординатах динамического фактора и соединяются пунктирными прямыми. Значения и могут не совпадать из-за разного соотношения масс автомобиля при полной нагрузке и без нагрузки.

Рис. 2.5 Динамический паспорт автомобиля

2.1.6 График времени разгона

Оценку приемистости автомобиля расчетным путем можно проводить по максимально возможным ускорениям, которые могут быть определены, используя динамическую характеристику:

(2.26)

где - ускорение автомобиля, м/с2;

- ускорение свободного падения;

- коэффициент учета вращающихся масс;

- суммарный коэффициент сопротивления дороги.

Коэффициент учета вращающихся масс определяем по формуле:

(2.27)

где - передаточное отношение коробки передач.

Для одиночных автомобилей: ; .

Принимаем , а .

С помощью формул (2.26 и 2.27) производится расчет необходимых параметров, которые заносятся в табл. 2.6.

Таблица 2.6

	Параметры	Размерность	Значение параметров
1	Va	м/с	1,988	3,976	5,964	7,952	9,94
	D		0,183443	0,204721	0,211767	0,203579	0,18116
	f		0,015024	0,015095	0,015213	0,015379	0,015593
	ia	м/с2	1,046215	1,177951	1,220986	1,169091	1,028497
2	Va	м/с	3,572021	7,144043	10,71606	14,28809	17,86011
	D		0,101841	0,11292	0,115571	0,109235	0,094469
	f		0,015077	0,015306	0,015689	0,016225	0,016914
	ia	м/с2	0,708726	0,797353	0,815879	0,759744	0,633507
3	Va	м/с	5,788284	11,57657	17,36485	23,15314	28,94142
	D		0,06223	0,067217	0,065768	0,057539	0,042874
	f		0,015201	0,015804	0,016809	0,018216	0,020026
	ia	м/с2	0,421092	0,46034	0,438367	0,352087	0,204585
4	Va	м/с	8,165868	16,33174	24,4976	32,66347	40,82934
	D		0,043078	0,043512	0,037318	0,024251	0,004555
	f		0,0154	0,0166	0,018601	0,021401	0,025002
	ia	м/с2	0,255309	0,248244	0,172653	0,026284	-0,18861

Используя полученные значения , строится график зависимости ускорений автомобиля на передачах от скорости при заданных дорожных условиях (рис. 2.6).

Значение принимается для горизонтального участка дороги с асфальтобетонным покрытием.

Рис. 2.6 График ускорений автомобиля

Максимальное ускорение автомобиля на следующей передачи:

Первая: 1,22 м/с*с

Вторая: 0,81 м/с*с

Третья: 0,46 м/с*с

Четвертая: 0,26 м/с*с

Графики времени и пути разгона автомобиля строят на основании графика ускорений автомобиля графоаналитическим методом.

На графике ускорений автомобиля необходимо выделить участки скорости движения автомобиля, соответствующие его разгону на первой, второй и последующих передачах. Затем каждый из этих участков разбивают на 4 - 6 интервалов. Границы интервалов и участков скорости обозначим последовательно:;; и т.д., соответствующие им значения ускорений обозначим: ; ; и т.д.

Время разгона автомобиля определяется для каждого интервала скоростей:

; ; и т.д., (2.28)

где - скорость в начале или в конце интервала, м/с;

- ускорение в начале или в конце интервала, м/с2;

- время разгона на интервале скоростей, с.

Затем для каждого интервала скоростей определяется путь разгона автомобиля:

; ; и т.д., (2.29)

где - путь разгона на интервале скоростей, м.

Суммарное время и суммарный путь разгона автомобиля до скорости для -ого интервала определяется суммированием времени и пути разгона на всех предыдущих интервалах скорости:

, (2.30)

. (2.31)

Для обеспечения наибольшей интенсивности разгона переключения на высшую передачу должна соответствовать максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя, если ускорение на низшей передаче при всех скоростях движения больше ускорения на высшей передаче или скорости автомобиля, при которой кривые ускорений на низшей и высшей передачах пересекаются.

В зависимости от способа переключения передачи время переключения с.

Потеря скорости за время переключения передачи:

м/с (2.32)

где - коэффициент учета вращающихся масс при переключении передач: .

Путь, пройденный автомобилем за время переключения с -ой передачи на -ую передачу:

м (2.33)

Расчетные значения величин для построения времени и пути разгона автомобиля сведены в табл. 2.7.

Таблица 2.7

параметры	Размерность	Время разгона и путь
1 передача	Va	м/с	0	1,988	3,976	5,964	7,952	9,94
	Vm+1 - Vm	м/с		1,988	1,988	1,988	1,988	1,988
	Ja	м/с2	0	1,046215	1,177951	1,220986	1,169091	1,028497
	t	с	0	3,800365	1,787637	1,657401	1,663545	1,809256
	Уt	с	0	3,800365	5,588002	7,245403	8,908947	10,7182
	S	м	0	3,777563	5,330732	8,237283	11,57494	16,18561
	УS	м	0	3,777563	9,108295	17,34558	28,92052	45,10613
2 передача	Va	м/с	9,75	10,71606	14,28809	17,86011
	Vm+1 - Vm	м/с		0,966064	3,572021	3,572021
	Ja	м/с3		0,815879	0,759744	0,633507
	t	с		2,368156	4,534109	5,127607
	Уt	с	11,7182	14,08636	18,62047	23,74807
	S	м		24,23342	56,68577	82,42164
	УS	м	55,04613	79,27955	135,9653	218,387
3 передача	Va	м/с	17,67011	20	23,15314	26,04728	28,94142
	Vm+1 - Vm	м/с		2,329893	3,153137	2,894142	2,894142
	Ja	м/с4		0,4	0,352087	0,278336	0,204585
	t	с		11,64947	17,91112	9,181586	11,98598
	Уt	с	24,74807	36,39754	54,30866	63,49025	75,47622
	S	м		219,4183	386,4605	225,8689	329,5466
	УS	м	236,1518	455,5701	842,0307	1067,9	1397,446
4 передача	Va	м/с	28,75142	30	32,66347	34
	Vm+1 - Vm	м/с		1,248579	2,663472	1,336528
	Ja	м/с5		0,08	0,026284	0,01
	t	с		31,21447	50,11982	73,67004
	Уt	с	76,47622	107,6907	157,8105	231,4806
	S	м		468,2171	1570,341	2455,55
	УS	м	1426,291	1894,508	3464,849	5920,399

По данным табл. 2.6 строим график времени и пути разгона (рис. 2.7)

автомобиль тяговый двигатель разгон



Рис. 2.7 Графики времени и пути разгона автомобиля

Время разгона до скорости 100 км/ч: 60 с

Размещено на Allbest.ru

...