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” 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                           Выполнил: ст. гр. ТСА-07

                                                                                                             Сычев Н.О. 

                                                                                                    Проверил: профессор, д.т.н.

                                                                                    Мезин И.Ю. 
 
 
 
 
 
 
 

    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
    2,16
     
     
     
     
     
     
 
    
    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.