Тяговый расчет и расчет топливной экономичности автомобиля Mazda GG

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

"Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А."

Институт энергетики и транспортных систем

Кафедра "Автомобили и двигатели"

Курсовой проект

тема: "Тяговый расчет и расчет топливной экономичности автомобиля Mazda GG"

Выполнил: Федосеев Артем Владиславович

Cаратов 2019

Исходные данные:

Автомобиль MAZDA GG

Снаряженная масса m = 1345 кг.

Полная масса ma = 1815 кг.

Габаритные размеры, м:

- длина L = 4680 мм.

- ширина Bг = 1780 мм.

- высота Нг = 1435 мм.

База = 2675 мм.

Максимальная скорость Va max = 155 (43 м/с)

Марка двигателя бензиновый, инжекторный MAZDA L8 1798 см 3;

Максимальная мощность двигателя N e max = 88 кВт;

Частота вращения коленчатого вала при N e max nN 5500 об/мин;

Максимальный крутящий момент M e max = 165 Hм;

Частота вращения коленчатого вала при M e max nM = 4300 об/мин;

Удельный минимальный эффективный расход топлива двигателем ge min = 300 г/кВт ч

Передаточные числа коробки передач (икп) на передачах:

1……3.666

2……2.059

3……1.392

4……0.970

5……0.755

З.Х…3.166

Передаточное число главной передачи ио = 4.388;

Маркировка шин - 195/70 R15

Коэффициент сопротивления дороги f = 0,012



Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя

Внешнюю скоростную характеристику двигателя рассчитываем по формуле С.Р. Лейдермана

где - текущее значение угловой скорости вращения коленчатого вала;

- скорость вращения коленчатого вала двигателя на режиме максимальной мощности;

a, b, и с - эмпирические коэффициенты, отражающие особенности конструкции двигателя a, b, и с = 1

Для дальнейших расчетов нам потребуется определить радиус качения колеса



Шины 195/70 R15

Н - высота профиля шины

Н=195*0.7=136.5 мм

d - посадочный диаметр колеса на диск

d - 25.4*15=381 мм

Определим угловую скорость коленчатого вала двигателя на оборотах холостого хода

Определим угловую скорость коленчатого вала двигателя при максимальной частоте по формуле

Для построения внешней скоростной характеристики двигателя разобьем весь диапазон угловых скоростей коленвала на 7 интервалов.

Расчет ведется от до =

Определим шаг интервала:

Мощность при угловой скорости вала двигателя = 89 рад/с

Построение внешней скоростной характеристики двигателя производим в диапазоне от 89 рад/с до 615,43 рад/с.

Таблица -1

Результат расчета внешней скоростной характеристики двигателя

№ точки	Скорость вращения коленчатого вала ще, рад/с	Мощность Ne, кВт	Крутящий момент Me, Нм
1.	89.0000	15.0831	169.4731
2.	164.2000	29.6241	180.4144
3.	239.4040	44.6281	186.4133
4.	314.6080	58.9792	187.4689
5.	389.8120	71.5621	183.5812
6.	465.0180	81.2619	174.7500
7.	540.2200	86.9625	160.9761
8.	586.1300	88.0000	150.1373
9.	615.4300	87.5492	142.2570

Таким образом, , что объясняет наличие ограничителя частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Коэффициент приспособливаемости двигателя по моменту:

Коэффициент приспособливаемости двигателя по скорости вращения коленчатого вала: двигатель топливо коленчатый

По значениям, приведенных в таблице 1, строится графическое отображение внешней скоростной характеристики двигателя, которая приведена на рисунке 2.

Расчет тяговой динамики автомобиля

Линейная скорость движения автомобиля Va определяется по формуле:

Силы тяги в расчетных точках определяется по формуле:

где - КПД трансмиссии без учета гидравлических потерь

Сила тяги на первой передаче, при Ме = 169,47 Нм

Сила сопротивления воздушной среды Рв, Н определяется из уравнения:

где - коэффициент сопротивления воздуха, Н* с 2/м 4;

- поперечная (лобовая) площадь автомобиля, м/с

где - соответственно габаритная высота и габаритная ширина автомобиля, м

а = 0,8 поправочный коэффициент (а= 0,780,81).

Сила сопротивления воздушной среды на 1-ой передаче в точке 1 равна:

Результаты расчетов для каждой передачи заносим в таблицу 2

Таблица 2

Основные результаты тягового расчета по передачам

Передача	№ точки	ще, рад/с	Va, м/с	Рт, кН	Рв, кН	D	NT кВт	Nв кВт	(N+ Ne) кВт	Я, м/с
1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.	9.	10.	11.
I передача	1.	89.0000	1.6598	8.9056	0.1873	0.4911	1.4781	0.0031	1.4417	2.9983
	2.	164.2000	3.0622	9.4806	0.6376	0.5226	2.9032	0.0195	2.8346	3.1952
	3.	239.4040	4.4647	9.7958	1.3555	0.5396	4.3736	0.0605	4.2704	3.3015
	4.	314.6080	5.8672	9.8513	2.3408	0.5421	5.7800	0.1373	5.6386	3.3173
	5.	389.8120	7.2697	9.6470	3.5937	0.5301	7.0131	0.2613	6.8288	3.2424
	6.	465.0180	8.6723	9.1829	5.1141	0.5037	7.9637	0.4435	7.7306	3.0770
	7.	540.2200	10.0747	8.4591	6.9020	0.4628	8.5223	0.6954	8.2336	2.8210
	8.	586.1300	10.9309	7.8896	8.1250	0.4307	8.6240	0.8881	8.2974	2.6201
	9.	615.4300	11.4773	7.4755	8.9576	0.4074	8.5798	1.0281	8.2273	2.4743
II передача	1.	89.0000	2.9552	5.0018	0.5939	0.2756	1.4781	0.0175	1.4121	2.1554
	2.	164.2000	5.4522	5.3247	2.0214	0.2926	2.9032	0.1102	2.7735	2.2946
	3.	239.4040	7.9493	5.5018	4.2970	0.3011	4.3736	0.3416	4.1664	2.3642
	4.	314.6080	10.4464	5.5330	7.4207	0.3011	5.7800	0.7752	5.4752	2.3641
	5.	389.8120	12.9436	5.4182	11.3924	0.2926	7.0131	1.4746	6.5840	2.2945
	6.	465.0180	15.4407	5.1576	16.2123	0.2755	7.9637	2.5033	7.3774	2.1552
	7.	540.2200	17.9378	4.7510	21.8800	0.2500	8.5223	3.9248	7.7396	1.9462
	8.	586.1300	19.4622	4.4312	25.7569	0.2302	8.6240	5.0129	7.6993	1.7844
	9.	615.4300	20.4351	4.1986	28.3964	0.2159	8.5798	5.8028	7.5550	1.6676
III передача	1.	89.0000	4.3712	3.3815	1.2993	0.1858	1.4781	0.0568	1.3774	1.5395
	2.	164.2000	8.0647	3.5998	4.4227	0.1961	2.9032	0.3567	2.6920	1.6309
	3.	239.4040	11.7584	3.7195	9.4016	0.2000	4.3736	1.1055	4.0072	1.6650
	4.	314.6080	15.4520	3.7406	16.2360	0.1974	5.7800	2.5088	5.1929	1.6419
	5.	389.8120	19.1457	3.6630	24.9259	0.1883	7.0131	4.7722	6.1193	1.5616
	6.	465.0180	22.8394	3.4868	35.4715	0.1728	7.9637	8.1015	6.6566	1.4239
	7.	540.2200	26.5330	3.2120	47.8719	0.1508	8.5223	12.7019	6.6749	1.2291
	8.	586.1300	28.7879	2.9957	56.3544	0.1342	8.6240	16.2232	6.3754	1.0820
	9.	615.4300	30.2269	2.8385	62.1294	0.1223	8.5798	18.7798	6.0442	0.9769
IV передача	1.	89.0000	6.2730	2.3564	2.6758	0.1285	1.4781	0.1679	1.3249	1.0704
	2.	164.2000	11.5733	2.5085	9.1080	0.1333	2.9032	1.0541	2.5460	1.1149
	3.	239.4040	16.8739	2.5919	19.3614	0.1323	4.3736	3.2670	3.6797	1.1052
	4.	314.6080	22.1744	2.6066	33.4360	0.1253	5.7800	7.4142	4.5561	1.0413
	5.	389.8120	27.4750	2.5525	51.3316	0.1125	7.0131	14.1034	5.0050	0.9232
	6.	465.0180	32.7758	2.4297	73.0490	0.0937	7.9637	23.9424	4.8564	0.7509
	7.	540.2200	38.0762	2.2382	98.5862	0.0691	8.5223	37.5379	3.9402	0.5245
	8.	586.1300	41.3121	2.0875	116.0547	0.0511	8.6240	47.9446	2.9308	0.3595
	9.	615.4300	43.3772	1.9780	127.9476	0.0385	8.5798	55.5001	2.0861	0.2437

По значениям, приведенным в таблице 2, строится графическое отображение тяговой характеристики автомобиля, внешний вид приведен на рисунке 3.

Сопротивление дороги , на горизонтальном участке определяется уравнением

где g - ускорение свободного падения (g=9,81 м/с 2);

- полная масса автомобиля, кг и коэффициент сопротивления качению (приведены в исходных данных и в задании)

Значение динамического фактора D определяется по формуле:

где - сила тяжести автомобиля, кН

Динамический фактор первой передачи равен:

По значению столбцов 4 и 7 таблицы 2 строятся графики D=f (Va) для каждой передачи. Динамические характеристики приведены на рисунке 4.

Расчет ускорения автомобиля

По динамической характеристике можно определить ускорение автомобиля в каждой расчетной точке по формуле:

где - ускорение автомобиля, м/с 2;

- коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс;

Коэффициент рассчитывается по приближенной формуле:

где a - постоянная для данного автомобиля величина;

- для легковых автомобилей a= 0,05;

- - передаточное число раздаточной коробки;

- - передаточное число коробки передач.

Для первой передачи коэффициент влияния вращающихся масс равен:

Ускорение автомобиля на первой передаче в 1 равно:

Результаты расчета приведены в графике зависимости ускорения автомобиля по передачам на рисунке 5

Расчет и построение графика времени разгона.

Приблизительно без учета времени на переключение передач интенсивность разгона определяется по графику 3. Для этого абсциссу скорости разбивают на ряд участков ?V. Таких участков должно быть не менее 6. При пересечении динамических характеристик по передачам следует принимать начало участка в точке пересечения.

Время разгона на участке ?V находится с помощью выражения:

`где - среднее арифметическое значение динамического фактора на участке скорости т.е.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 3.

Таблица 3

Расчет времени разгона автомобиля

Va, м/с	t,с	S,м
1.6598	0.4677	0.7286
3.0622	0.9067	2.0294
4.4647	1.3315	3.9170
5.8672	1.7543	6.4550
7.2697	2.1868	9.7684
8.6723	2.6426	12.4005
10.0747	2.9461	14.5016
10.9309	3.1547	17.3714
11.4773	3.3030	28.7408
7.9493	4.3593	43.7377
10.4464	5.4476	55.8321
12.9436	6.6063	65.6120
15.4407	7.3895	90.7932
17.9378	7.9347	140.4549
19.4622	9.1320	182.3559
15.4520	11.4975	217.6457
19.1457	14.0914	298.5321
22.8394	15.9259	492.4618
26.5330	17.2560	694.6871
28.7879	19.5920	913.3892

По результатам расчета строится график зависимости времени разгона автомобиля от скорости автомобиля tp=f(Va). При этом значение скорости Va берется из столбца 1, а соответствующей этой скорости время разгона из столбца 2 таблицы 3.

По табличным значениям строим график на рисунке 6.

Расчет и построение характеристики топливной экономичности

Характеристика топливной экономичности представляют собой зависимость путевого расхода топлива Qs в литрах на 100 км пробега автомобиля от скорости движения в заданных дорожных условиях. В данной работе эта характеристика строится только для высшей передачи переднего хода в КП для двух вариантов дорожных условий:

Путевой расход топлива рассчитывается по формуле:

где - минимальный удельный эффективный расход топлива двигателем, г/(кВт ч);

- коэффициент, учитывающий изменения от скоростного режима двигателя;

- коэффициент, учитывающий изменения от нагрузочного режима;

- плотность топлива, кг/л = для бензина 0,73 кг/л.

Для построения характеристики топливной экономичности следует заполнить таблицу 4.

Таблица 4

Результат расчета топливной экономичности MAZDA GG

	Va, м/с	ще, рад/с	Ne, кВт	Ng	Nв	u	ku	kщ	Qs л/100 км	Qs л/100 км
1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.	9.	10.	11.
	6.2730	89.0000	15.0831	1.3647	0.1679	0.1037	1.5328	1.3369	5.8322	36.6966
	11.5733	164.2000	29.6241	2.5179	1.0541	0.1230	1.4959	1.1929	6.4151	34.8556
	16.8739	239.4040	44.6281	3.6711	3.2670	0.1586	1.4308	1.0817	7.4128	32.6583
	22.1744	314.6080	58.9792	4.8243	7.4142	0.2117	1.3408	1.0035	8.6500	30.4676
	27.4750	389.8120	71.5621	5.9775	14.1034	0.2863	1.2287	0.9581	10.0230	28.4884
	32.7758	465.0180	81.2619	7.1307	23.9424	0.3902	1.1004	0.9457	11.4933	26.7673
	38.0762	540.2200	86.9625	8.2839	37.5379	0.5377	0.9739	0.9663	13.1915	25.1928
	41.3121	586.1300	88.0000	8.9879	47.9446	0.6602	0.9184	0.9950	14.6685	24.1950
	43.3772	615.4300	87.5492	9.4371	55.5001	0.7569	0.9063	1.0197	16.1167	23.4951
	6.2730	89.0000	15.0831	2.2746	0.1679	0.1652	1.4192	1.3369	8.6053	36.6966
	11.5733	164.2000	29.6241	4.1965	1.0541	0.1809	1.3921	1.1929	8.7759	34.8556
	16.8739	239.4040	44.6281	6.1185	3.2670	0.2146	1.3362	1.0817	9.3648	32.6583
	22.1744	314.6080	58.9792	8.0405	7.4142	0.2674	1.2556	1.0035	10.2290	30.4676
	27.4750	389.8120	71.5621	9.9624	14.1034	0.3432	1.1545	0.9581	11.2867	28.4884
	32.7758	465.0180	81.2619	11.8845	23.9424	0.4499	1.0414	0.9457	12.5401	26.7673
	38.0762	540.2200	86.9625	13.8064	37.5379	0.6025	0.9389	0.9663	14.2505	25.1928
	41.3121	586.1300	88.0000	14.9798	47.9446	0.7296	0.9069	0.9950	16.0096	24.1950
	43.3772	615.4300	87.5492	15.7286	55.5001	0.8302	0.9159	1.0197	17.8649	23.4951
	6.2730	89.0000	15.0831	3.4119	0.1679	0.2422	1.2931	1.3369	11.4916	36.6966
	11.5733	164.2000	29.6241	6.2947	1.0541	0.2531	1.2766	1.1929	11.2632	34.8556
	16.8739	239.4040	44.6281	9.1777	3.2670	0.2845	1.2312	1.0817	11.4414	32.6583
	22.1744	314.6080	58.9792	12.0607	7.4142	0.3369	1.1622	1.0035	11.9306	30.4676
	27.4750	389.8120	71.5621	14.9437	14.1034	0.4142	1.0754	0.9581	12.6892	28.4884
	32.7758	465.0180	81.2619	17.8267	23.9424	0.5245	0.9825	0.9457	13.7940	26.7673
	38.0762	540.2200	86.9625	20.7096	37.5379	0.6835	0.9129	0.9663	15.7186	25.1928
	41.3121	586.1300	88.0000	22.4696	47.9446	0.8165	0.9129	0.9950	18.0339	24.1950
	43.3772	615.4300	87.5492	23.5929	55.5001	0.9218	0.9505	1.0197	20.5879	23.4951

Значение и Ne переносится в таблицу 4 из таблицы 1, а значение Va и из таблицы 2 для высшей передачи в КП.

Относительная нагрузка u (столбец 6) определяется по формуле:

Относительная нагрузка на 5 - ой передачи в точке, при f = 0.012:

Относительная нагрузка на 5 - ой передачи в точке, при f = 0.020:

Относительная нагрузка на 5 - ой передачи в точке, при f = 0.03:

Значения поправочных коэффициентов и для бензиновых двигателей определяются по формулам:

Коэффициент на 5-ой передачи в точке 1, при :

Коэффициент на 5-ой передачи в точке 1, при :

Коэффициент на 5-ой передачи в точке 1, при :

Кроме значений Qs рассчитывается также величина предельного для данной скорости значения расхода топлива Qs в предположении, что двигатель работает по внешней характеристике.



Ра



змещено на Allbest.ru

...