Оценка и исследование тягово-скоростных качеств автотранспортных средств

    Федеральное агентство по образованию РФ

    Волжский  политехнический институт (филиал)

    Волгоградского  государственного технического университета 

    Кафедра: «Автомобильный транспорт» 
 
 
 
 

    КУРСОВАЯ  РАБОТА

    по  дисциплине «Автомобили. Теория»

    Оценка  и исследование тягово-скоростных

    качеств автотранспортных средств  
 
 
 

Выполнил:

Студент гр. ВТС-332

Cериков Д.А.

Проверил:

к.т.н., доцент

Кулько П. А. 
 
 
 

    Волжский, 2010 
 
 

    ВОЛЖСКИЙ  ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ВОЛГОГРАДСКОГО  ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТАФакультет  Автомеханический  Кафедра  Автомобильный транспорт

Специальность _________________________________________________

    «УТВЕРЖДАЮ»

Зав. кафедрой __________

«___» ____________ 200__г.

    ЗАДАНИЕ

    на  курсовую работу (проект)

Студента _________________________________________________________

^{(фамилия,  имя, отчество; группа)}

1.Тема: ___________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 

2.Содержание  расчетно-пояснительной записки: 

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 

3. Объем графических  работ: _________________________________________ 
 
 
 

4. Срок сдачи  курсовой работы (проекта): __________________

5. Дата выдачи  задания: _________________________________

Руководитель  работы: ______________________           ____________

^{(фамилия,  инициалы)                                                                            (подпись)}

Студент: __________________________________           ____________

^{(фамилия,  инициалы)                                                                           (подпись)} 
 
 
 
 
 

    1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

    Курсовая  работа включает расчет и исследование тягово-динамических свойств автомобиля.

    Целью курсовой работы является углубление, закрепление и систематизация знаний студентов, приобретение ими навыков самостоятельного научного анализа получаемых результатов.

    На  основе изучения теоретического материала  по темам курсовой работы решаются следующие задачи:

• рассчитать внешнюю характеристику двигателя;
• научиться правильно, выбирать расчетные константы в зависимости от типа автомобиля и условий эксплуатации;
• приобрести навыки в оценке тягово-динамических качеств различных марок автомобилей.

 

    2. Исходные данные: 

    Таблица 1

 

    Таблица 2

 
 

    Таблица 4. Параметры  двигателя

    Таблица 5. Значения коэффициентов сопротивления качения и сцепления колеса с дорогой

 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Таблица 3

    Техническая характеристика транспортных средств

 
 
 
 

    3.  ВНЕШНЯЯ СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ

    В основе расчета тяговых свойств  автомобиля лежит внешняя скоростная характеристика двигателя. Зависимость мощности от частоты вращения вала при известной максимальной эффективной мощности N_{e max} и соответствующей ей частоте вращения вала n_eN имеет вид, кВт:

                                                             (1)

    где: а, b, с - коэффициенты, зависящие от типа двигателя: см. табл. 4; n_e - текущее значение частоты вращения вала двигателя, мин^-1.

    При той же частоте вращения вала эффективный крутящий момент двигателя определяется по формуле, Нм:

                                                                                                               (2)

    В расчётные точки следует включать частоты вращения вала, соответствующие максимальному крутящему моменту и мощности двигателя. Результаты расчёта N_e , M_e сводятся в табл. 6, которая используется для построения графика внешней скоростной характеристики двигателя.

 

 

    Таблица 6. Результаты расчёта внешней скоростной характеристики

 

Рис. 1 Внешняя скоростная характеристика двигателя

    4. СИЛОВОЙ БАЛАНС  АВТОМОБИЛЯ

    4.1. ТЯГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  АВТОМОБИЛЯ

    Используя данные, полученные при построении скоростной характеристики, определяется тяговая сила на ведущих колёсах для всех передач по формуле:

                                                                                                    (5)

    где: - передаточное число коробки на данной передаче;

     - передаточное число главной передачи;

     - механический КПД трансмиссии ;

    

    

    r_к - радиус качения колеса, м

    Радиус  качения колеса определяется по формуле, м:

     ,                                      (6)

    где: d - посадочный диаметр шин, м; В - ширина профиля шины, м;

          - коэффициент радиальной деформации, который для стандартных и широкопрофильных шин равен = 0,1…0,16, а для арочных - = 0,2...0,3.

    Используя принятые значения n_е и полученный r_к, можно определить скорость движения на всех передачах в пределах от n_{е min} до n_{е maх}, км/ч:

                                                                                                     (7) 

                                        

 
 
 
 

    Таблица 7. Результаты расчёта тяговой силы на различных передачах

 
 

    

    4.2. СИЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ  АВТОМОБИЛЯ 

    Основным  оценочным параметром тяговых свойств автомобиля при равномерном движении в различных дорожных условиях является максимальная скорость, которая может быть определена из графического решения уравнения силового баланса:

                                                                                                          (4)

    где: - сила тяги на ведущих колёсах, Н; - суммарная сила сопротивления дороги, Н; F_e - сила сопротивления воздуха, Н; - сила сопротивления прицепа, Н.

    В уравнении силового баланса (4) суммарная  сила сопротивления дороги определяется по формулам, Н:

                                                                                                               (8)

                                                                                                       (9)

                                                                                                              (10)

    где: - сила сопротивления качению,

            - сила сопротивления подъёму, Н;

             f — коэффициент сопротивления качению;

             G_a – вес автомобиля, Н;

            α - угол подъема, α = arctg i 

Н

H

H

H

H

H

H

H

H

H 

    Из  уравнений   (8, 9, 10) имеем:

    

                                                                                           (11)

    если  принять суммарный коэффициент  сопротивления дороги равным

                                                                                            (12)

    то                                                                         (13) 
 
 

     H

     H

     H

     H

     H 
 

    Сила  сопротивления воздушной среды  равна, Н

     ,                                                         (14)

    где: - коэффициент воздушной среды, равный 0.6…0.7  Н /м²;

     - лобовая площадь автомобиля, ;

    В – колея автомобиля, м;

    Н – высота автомобиля, м;

     - относительная скорость воздушной среды, км/ч.

    

53,36+ 38 =91,36 км/ч                                                     (15)

    где:  скорость автомобиля ;  скорость ветра, «-» - при попутном.

    Сила  F_e берётся со знаком « - », если скорость V_р отрицательна. Для неподвижной воздушной среды скорость V_р равна скорости движения автомобиля. 

         Для удобства анализа расчёт сил сопротивления дороги по участкам целесообразно свести в табл. 8 , а сил сопротивления воздушной среды - в табл. 9. При этом скорость автомобиля на различных передачах и частоте коленчатого вала берутся из табл. 7.

    Таблица 8. Результаты расчёта сил сопротивления движению

 
 
 
 

    Таблица 9.

 
 

    4.3. НЕОБХОДИМОЕ И ДОСТАТОЧНОЕ УСЛОВИЕ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ

    Сила  тяги по сцеплению, превышение которой  приводит к разрушению грунта и проскальзыванию колёс под действием сдвигающей силы, определяется по формуле:

                                                           (19)

    где: ^— сцепной вес автомобиля, Н;

            ^— коэффициент сцепления.

    Сцепной вес равен нормальной реакции  грунта под ведущими колёсами автомобиля.

    Для автомобиля со всеми ведущими мостами:

                                                                                       (20)

    только  с задними ведущими мостами

                                                                                                                          (21)

    где:     Z₁, Z₂ - нормальные реакции грунта под передними и задними колёсами.

    В случае равномерного движения автомобиля на подъём с прицепом реакции Z₁ и Z₂ равны:

                                                      (22)

                                                      (23)

    где: L - база автомобиля, м; a , b - расстояние от центра масс соответственно до передних и задних колёс, м ; h_ц , h_пр - высота соответственно центра масс автомобиля и точки прицепа, м;

     - нагрузка на задний мост, Н;

     - нагрузка на передний мост, Н.  

1-ая передача, 1-й участок:

        

В общем виде:

Результаты расчётов сводим в таблицу: