Эксплуатационные свойства автомобиля
Министерство образования и науки Российской Федерации
Магнитогорский
Государственный
Технический Университет
им. Г.И. Носова
Факультет: Технологии и Качества
Кафедра:
Технологии, Сертификации,
Сервиса Автомобилей
Курсовая работа по предмету:
“Эксплуатационные
свойства автомобиля”
Магнитогорск
2010
ОГЛАВЛЕНИЕ
1.ОПИСАНИЕ
ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
В данном курсовом проекте мы будем рассматривать автомобиль Лада Калина.
Приведем технические характеристики автомобиля:
Длина: 4040 мм, ширина: 1700 мм, высота: 1500 мм, количество дверей: 4, количество мест: 5, объем багажника: 400 литров. объем двигателя от 1390 см³ до 1596 см³. Мощность от 58,8 до 66,2 КВт. Автомобиль выпускается с 2004 года.
Автомобиль Лада Калина имеет пятиступенчатую коробку переключения передач, способную передавать крутящий момент, равный 165 нм.
2.ХАРАКТЕРИСТИКА
УСОВЕРШЕНСТВУЕМОГО
МЕХАНИЗМА
В данном курсовом проекте мы будем модернизировать коробку передач автомобиля Лада Калина. Модернизацию будем производить путем замены передаточных чисел.
Стандартная коробка передач не обеспечивает необходимую приемистость автомобиля.
Время
разгона с места
до 100 км/ч составляет
около 13 секунд. Мы попытаемся
улучшить данный показатель
при помощи спортивного
ряда КПП.
3.КОНСТРУКТОРСКИЕ
И АНАЛИТИЧЕСКИЕ
РАСЧЕТЫ
Приведем характеристики стандартной коробки передач. В таблице 1 указаны передаточные числа коробки передач, в таблице 2 приведена зависимость скорости от оборотов для каждой передачи.
Таблица 1- Характеристики КПП:
| Главная пара: | 3,706 |
| Передаточные числа КПП: | |
| I | 3,636 |
| II | 1,95 |
| III | 1,357 |
| IV | 0,941 |
| V | 0,784 |
Таблица 2 – Зависимость скорости от оборотов для различных передач:
| Обороты двигателя(об\мин): | I | II | III | IV | V |
| 500 | 4 | 7 | 10 | 14 | 17 |
| 1000 | 7 | 13 | 19 | 28 | 33 |
| 1500 | 11 | 20 | 29 | 41 | 50 |
| 2000 | 14 | 27 | 38 | 55 | 66 |
| 2500 | 18 | 33 | 48 | 69 | 83 |
| 3000 | 21 | 40 | 57 | 83 | 99 |
| 3500 | 25 | 47 | 67 | 97 | 116 |
| 4000 | 29 | 53 | 76 | 110 | 132 |
| 4500 | 32 | 60 | 86 | 124 | 149 |
| 5000 | 36 | 67 | 96 | 138 | 165 |
| 5500 | 39 | 73 | 105 | 152 | 182 |
Рассмотрим
спортивный ряд коробки
переключения передач,
в котором изменены
все передаточные числа.
В таблице 3 представлены
передаточные числа
спортивного ряда коробки
передач. Передаточное
число главной передачи
оставим неизменным.
Таблица 3 – Характеристики спортивного ряда:
| Передаточные числа КПП: | |
| I | 3,09 |
| II | 2,11 |
| III | 1,48 |
| IV | 1,13 |
| V | 0,89 |
В таблице 4 приведена зависимость скорости от оборотов для каждой передачи модернизированной коробки передач.
Таблица 4 – Зависимость скорости от оборотов для различных передач модернизированной коробки:
| Обороты двигателя(об\мин): | I | II | III | IV | V |
| 500 | 4 | 6 | 9 | 11 | 15 |
| 1000 | 8 | 12 | 18 | 23 | 29 |
| 1500 | 13 | 18 | 26 | 34 | 44 |
| 2000 | 17 | 25 | 35 | 46 | 58 |
| 2500 | 21 | 31 | 44 | 57 | 73 |
| 3000 | 25 | 37 | 53 | 69 | 87 |
| 3500 | 29 | 43 | 61 | 80 | 102 |
| 4000 | 34 | 49 | 70 | 92 | 117 |
| 4500 | 38 | 55 | 79 | 103 | 131 |
| 5000 | 42 | 61 | 88 | 115 | 146 |
| 5500 | 46 | 68 | 96 | 126 | 160 |
На рисунке 1 изображен график сравнения скоростей автомобиля с модернизированной коробкой передач со стандартной коробкой ( красным цветом обозначена модернизированная коробка передач, синим - серийная коробка передач).
Рисунок 1 - Сравнение скоростей автомобиля
Для сравнения данного ряда нам необходимо построить графики зависимостей ускорения автомобиля от скорости со стандартной коробкой передач, и автомобиля с модернизированной коробкой передач.
Ускорение автомобиля в каждой расчетной точке определяется по формуле:
, где
- ускорение,
- динамический фактор,
- суммарный коэффициент сопротивления дороги,
- коэффициент учета вращающихся масс,
- ускорение свободного падения.
, где
- коэффициент сопротивления качению при малой скорости,
Примем =0,005 (для шин с универсальным протектором),
- коэффициент, учитывающий зависимость от скорости автомобиля, имеющий размерность ,
Примем (для легковых автомобилей, движущихся по асфальтобетонному покрытию),
-максимальная скорость движения автомобиля, м/с.
= 50,5 м/c.
Найдем :
,
, где
- постоянная для данного автомобиля величина,
Для легковых автомобилей ,
- передаточное число данной ступени.
Следовательно, коэффициент учета вращающихся масс рассчитывается для каждой передачи. Значения коэффициента приведены для стандартной коробки приведены в таблице 5, для модернизированной коробки - в таблице 6.
, где
- динамический фактор,
- сила тяги, Н,
- сила сопротивления воздушной среды, Н,
- вес автомобиля, Н.
,
, где
- крутящий момент двигателя при определенном числе оборотов, н м,
- передаточное число главной передачи,
- передаточное число рассчитываемой ступени коробки передач,
- КПД коробки передач,
- радиус качения автомобиля, м.
Условно примем равным динамическому и статическому радиусам.
=0,27 м.
Значения необходимо рассчитывать для каждой передачи. Значения коэффициента приведены для стандартной коробки приведены в таблице 5, для модернизированной коробки - в таблице 6.
, где
- коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля,
=0,33,
- плотность воздуха, ,
,
- лобовая площадь автомобиля, ,
,
- скорость воздушного потока относительно автомобиля, км/ч.
Скорость воздушного потока принимается равной движению автомобиля.
В таблице 5 приведены расчетные значения, необходимые для построения графика зависимости ускорения от скорости для автомобиля, оснащенного стандартной коробкой передач.
Таблица 5- Расчетные значения для стандартной коробки передач:
| Переда-
ча |
Обороты
двигателя, об/мин |
Ускорение,
|
Скорость,
|
|
|
|
| |||||||
| 1 | 2500 | 3,04 | 18 | 5509,78 | 9,07 | 0,51 | 1,62 | |||||||
| 3000 | 3,04 | 21 | 5509,78 | 12,35 | 0,51 | |||||||||
| 3500 | 3,01 | 25 | 5463,87 | 17,50 | 0,50 | |||||||||
| 4000 | 2,96 | 29 | 5372,04 | 23,54 | 0,50 | |||||||||
| 4500 | 2,88 | 32 | 5234,30 | 28,67 | 0,48 | |||||||||
| 5000 | 2,79 | 36 | 5096,55 | 36,28 | 0,48 | |||||||||
| 5500 | 2,79 | 39 | 5096,55 | 42,58 | 0,47 | |||||||||
| 2 | 2500 |
|
33 | 2954,9 | 30,5 | 0,27 | 1,2 | |||||||
| 3000 | 2,13 | 40 | 2930,29 | 44,8 | 0,27 | |||||||||
| 3500 | 2,08 | 47 | 2881 | 61,8 | 0,26 | |||||||||
| 4000 | 2,01 | 53 | 2807,2 | 74,6 | 0,25 |
Таблица 5- Расчетные значения для стандартной коробки передач (продолжение):
| 4500 | 1,93 | 60 | 2733,3 | 100,8 | 0,24 | ||
| 5000 | 1,92 | 67 | 2733,3 | 125,7 | 0,24 | ||
| 5500 | 1,90 | 73 | 2733,3 | 149,2 | 0,24 | ||
| 3 | 2500 | 1,57 | 48 | 2056,32 | 64,50 | 0,18 | 1,11 |
| 3000 | 1,55 | 57 | 2056,32 | 90,96 | 0,18 | ||
| 3500 | 1,50 | 67 | 2039,18 | 125,67 | 0,18 | ||
| 4000 | 1,45 | 76 | 2004,91 | 161,70 | 0,17 | ||
| 4500 | 1,37 | 86 | 1953,50 | 207,05 | 0,16 | ||
| 5000 | 1,28 | 96 | 1902,10 | 258,00 | 0,15 | ||
| 5500 | 1,24 | 105 | 1902,10 | 308,65 | 0,15 | ||
| 4 | 2500 | 1,03 | 69 | 1425,94 | 133,28 | 0,12 | 1,069 |
| 3000 | 0,98 | 83 | 1425,94 | 192,86 | 0,11 | ||
| 3500 | 0,91 | 97 | 1414,05 | 263,41 | 0,11 | ||
| 4000 | 0,83 | 110 | 1390,29 | 338,74 | 0,10 | ||
| 4500 | 0,72 | 124 | 1354,64 | 430,45 | 0,09 | ||
| 5000 | 0,60 | 138 | 1318,99 | 533,14 | 0,07 | ||
| 5500 | 0,51 | 152 | 1318,99 | 646,80 | 0,06 | ||
| 5 | 2500 | 0,79 | 83 | 1188,03 | 192,86 | 0,09 | 1,057 |
| 3000 | 0,72 | 99 | 1188,03 | 274,38 | 0,08 | ||
| 3500 | 0,62 | 116 | 1178,13 | 376,70 | 0,07 | ||
| 4000 | 0,51 | 132 | 1158,33 | 487,79 | 0,06 | ||
| 4500 | 0,37 | 149 | 1128,63 | 621,52 | 0,05 | ||
| 5000 | 0,22 | 165 | 1098,93 | 762,17 | 0,03 | ||
| 5500 | 0,08 | 182 | 1098,93 | 927,31 | 0,02 |
Примечание: - сила сопротивления воздушной среды, Н; - сила тяги, Н; - динамический фактор; - коэффициент учета вращающихся масс.
В
таблице 6 приведены
расчетные значения,
необходимые для построения
графика зависимости
ускорения от скорости
для автомобиля, оснащенного
модернизированной
коробкой передач.
Таблица 6- Расчетные значения для модернизированной коробки передач:
| Переда-
ча |
Обороты
двигателя, об/мин |
Ускорение,
|
Скорость,
|
|
|
|
|
| 1 | 2500 | 2,86 | 21 | 4682,41 | 12,35 | 0,43 | 1,46 |
| 3000 | 2,85 | 25 | 4682,41 | 17,50 | 0,43 | ||
| 3500 | 2,85 | 29 | 4682,41 | 23,54 | 0,43 | ||
| 4000 | 2,82 | 34 | 4643,39 | 32,36 | 0,43 | ||
| 4500 | 2,77 | 38 | 4565,35 | 40,43 | 0,42 | ||
| 5000 | 2,69 | 42 | 4448,29 | 49,38 | 0,41 | ||
| 5500 | 2,61 | 46 | 4331,23 | 59,24 | 0,40 | ||
| 2 | 2500 | 2,28 | 31 | 3197,37 | 26,90 | 0,29 | 1,23 |
| 3000 | 2,28 | 37 | 3197,37 | 38,33 | 0,29 | ||
| 3500 | 2,27 | 43 | 3197,37 | 51,76 | 0,29 | ||
| 4000 | 2,24 | 49 | 3170,73 | 67,22 | 0,29 | ||
| 4500 | 2,18 | 55 | 3117,44 | 84,69 | 0,28 | ||
| 5000 | 2,11 | 61 | 3037,50 | 104,17 | 0,27 | ||
| 5500 | 2,03 | 68 | 2957,57 | 129,45 | 0,26 | ||
| 3 | 2500 | 1,71 | 44 | 2242,71 | 54,20 | 0,20 | 1,12 |
| 3000 | 1,69 | 53 | 2242,71 | 78,64 | 0,20 | ||
| 3500 | 1,67 | 61 | 2242,71 | 104,17 | 0,20 | ||
| 4000 | 1,63 | 70 | 2224,02 | 137,18 | 0,19 | ||
| 4500 | 1,57 | 79 | 2186,64 | 174,72 | 0,19 | ||
| 5000 | 1,49 | 88 | 2130,57 | 216,79 | 0,18 | ||
| 5500 | 1,41 | 96 | 2074,50 | 258,00 | 0,17 | ||
| 4 | 2500 | 1,29 | 57 | 1712,34 | 90,96 | 0,15 | 1,09 |
| 3000 | 1,25 | 69 | 1712,34 | 133,28 | 0,15 | ||
| 3500 | 1,21 | 80 | 1712,34 | 179,17 | 0,14 | ||
| 4000 | 1,15 | 92 | 1698,07 | 236,95 | 0,14 | ||
| 4500 | 1,08 | 103 | 1669,53 | 297,00 | 0,13 | ||
| 5000 | 0,98 | 115 | 1626,72 | 370,24 | 0,12 | ||
| 5500 | 0,89 | 126 | 1583,91 | 444,45 | 0,11 | ||
| 5 | 2500 | 0,96 | 73 | 1348,65 | 149,19 | 0,11 | 1,065 |
Таблица 6- Расчетные значения для модернизированной коробки передач (продолжение):
| 3000 | 0,90 | 87 | 1348,65 | 211,90 | 0,11 | ||
| 3500 | 0,84 | 102 | 1348,65 | 291,26 | 0,10 | ||
| 4000 | 0,75 | 117 | 1337,42 | 383,23 | 0,09 | ||
| 4500 | 0,65 | 131 | 1314,94 | 480,42 | 0,08 | ||
| 5000 | 0,52 | 146 | 1281,22 | 596,74 | 0,06 | ||
| 5500 | 0,39 | 160 | 1247,51 | 716,68 | 0,05 |
Примечание: - сила сопротивления воздушной среды, Н; - сила тяги, Н; - динамический фактор; - коэффициент учета вращающихся масс.
У нас имеются данные для построения графика зависимости ускорения от скорости по передачам ( красный цвет – модернизированная коробка, синий – стандартная ). На рисунке 2 изображены графики зависимости ускорения от скорости для стандартной и модернизированной коробок передач.
Рисунок 2 - График зависимости ускорения от скорости
Затем для более полного сравнения коробок передач нам необходимо определить время разгона до скорости 100 км/ч. Для этого нам необходимо построить график зависимости величины, обратной ускорению от скорости. Значения для построения графика приведены в таблице 7 для обоих коробок передач. В таблице - величина, обратная ускорению.
Таблица 7 – Значения, необходимые для построения графика зависимости величины, обратной ускорению от скорости:
| Передача | Обороты
двигателя |
Стандартная КПП | Модернизированная КПП | ||
| Скорость | |
Скорость | | ||
| 1 | 2500 | 18 | 0,33 | 21 | 0,35 |
| 3000 | 21 | 0,33 | 25 | 0,35 | |
| 3500 | 25 | 0,33 | 29 | 0,35 | |
| 4000 | 29 | 0,34 | 34 | 0,35 | |
| 4500 | 32 | 0,35 | 38 | 0,36 | |
| 5000 | 36 | 0,36 | 42 | 0,37 | |
| 5500 | 39 | 0,36 | 46 | 0,38 | |
| 2 | 2500 | 33 | 0,46 | 31 | 0,44 |
| 3000 | 40 | 0,47 | 37 | 0,44 | |
| 3500 | 47 | 0,48 | 43 | 0,44 | |
| 4000 | 53 | 0,50 | 49 | 0,45 | |
| 4500 | 60 | 0,52 | 55 | 0,46 | |
| 5000 | 67 | 0,52 | 61 | 0,47 | |
| 5500 | 73 | 0,53 | 68 | 0,49 | |
| 3 | 2500 | 48 | 0,64 | 44 | 0,58 |
| 3000 | 57 | 0,65 | 53 | 0,59 | |
| 3500 | 67 | 0,67 | 61 | 0,60 | |
| 4000 | 76 | 0,69 | 70 | 0,61 | |
| 4500 | 86 | 0,73 | 79 | 0,64 | |
| 5000 | 96 | 0,78 | 88 | 0,67 | |
| 5500 | 105 | 0,81 | 96 | 0,71 | |
| 4 | 2500 | 69 | 0,97 | 57 | 0,78 |
| 3000 | 83 | 1,02 | 69 | 0,80 | |
| 3500 | 97 | 1,10 | 80 | 0,82 | |
| 4000 | 110 | 1,21 | 92 | 0,87 | |
Таблица 7 – Значения для построения графика зависимости величины, обратной ускорению от скорости (продолжение):
| 4500 | 124 | 1,39 | 103 | 0,93 | |
| 5000 | 138 | 1,66 | 115 | 1,02 | |
| 5500 | 152 | 1,98 | 126 | 1,13 | |
| 5 | 2500 | 83 | 1,27 | 73 | 1,04 |
| 3000 | 99 | 1,39 | 87 | 1,11 | |
| 3500 | 116 | 1,61 | 102 | 1,20 | |
| 4000 | 132 | 1,96 | 117 | 1,34 | |
| 4500 | 149 | 2,71 | 131 | 1,55 | |
| 5000 | 165 | 4,48 | 146 | 1,93 | |
| 5500 | 182 | 12,29 | 160 | 2,58 |
Построим два графика зависимости величины, обратной ускорению от скорости, так как мы будем по этим графикам вычислять время разгона автомобиля. На рисунке 3 показан график зависимости величины, обратной ускорению от скорости для стандартной коробки переключения передач.