Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Расчет легкового автомобиля

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Кафедра «Автомобильный транспорт»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Автомобили»

Выполнил:

Проверил:

Владимир 2012г

РЕФЕРАТ

17 страниц, 3 таблиці, 5 источников.

Цель работы: закрепить знания по теории эксплуатационных свойств автотранспортных средств.

Задача работы: приобретение навыков решения практических задач, таких как определение тягового баланса.

Выполнен тяговый расчет легкового автомобиля с бензиновым двигателем.

АВТОМОБИЛЬ, АВТОТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, РАСЧЕТЫ ТЯГОВЫЕ, ФАКТОР ДИНАМИЧЕСКИЙ, БАЛАНС МОЩНОСТИ, ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО, ГРАФИК.

Содержание

Введение………………………………………………………………………	4
1 Исходные данные…………………………………………….……………..	5
2 Определение весовых параметров автомобиля…………………………	5
2.1 Определение полного веса автомобиля……………………………….	5
2.2 Распределение веса по осям автомобиля……………………………..	6
3 Выбор шин………………………………………………………………….	6
4 Построение внешней скоростной характеристики двигателя…………	8
4.1 Определение максимальной мощности двигателя……………………	8
4.2 Построение внешней скоростной характеристики……………………	10
5 Уравнение и график тягового баланса автомобиля……………………	11
5.1 Определение передаточного числа главной передачи………………	11
5.2 Определение передаточных чисел коробки передач………………..	12
5.3 График тягового баланса автомобиля………………………………	13
Литература…………………………………………………………………	17

Введение

Цель данной курсовой работы – закрепление знаний по теории эксплуатационных свойств автотранспортных средств.

Актуальными сегодня есть вопросы топливной экономии в условиях максимального использования эксплуатационных возможностей автомобиля. В виду повышения цен на горючее, экономия автомобилем горюче-смазочных материалов позволяет снизить стоимость его эксплуатации в целом.

Каждое автотранспортное средство во время эксплуатации реализует заданную ему при проектировании и изготовлении основную производственную функцию - перемещение грузов и пассажиров. Для эффективной реализации своей функции все автотранспортные средства (АТС) владеют совокупностью разных свойств с учетом среды эксплуатации.

Совокупность свойств АТС, которые определяют возможные по характеристикам двигателя или сцепления приводных колес с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и интенсивности разгона автомобиля при его работе в тяговом режиме в разных дорожных условиях называют тягово-скоростными свойствами АТС. Рациональная эксплуатация автотранспорта невозможная без научно обоснованной оценки эксплуатационных свойств подвижного состава и их теоретического анализа.

Исходя из технического задания и анализа технических характеристик АТС-аналогов, а также перспективных направлений развития автомобильного транспорта, разработки новых материалов и сырья, инженер может выбирать те эксплуатационные свойства, которые наилучшим образом отвечают характеристикам груза (пассажиров), который перевозится, и условиям перевозок, оптимальные методы поддержки в эксплуатации свойств, заложенных при проектирования и производстве, которые и определяет актуальность работы.

1 Исходные данные

Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

Наименование параметра	Данные
Тип АТС	Легковой
Тип двигателя	Бензиновый
Вес снаряженного автомобиля	10500 Н
Пассажировместимость	n = 5 чел.
Максимальная скорость движения	V_{а max} = 40 м/с
Суммарный коэффициент сопротивления дороги	Ψ_v = 0.02
Коэффициент сопротивления качению	f=0,014
Радиус поворота	R=180 м

2 Определение весовых параметров автомобиля

2.1 Определение полного веса автомобиля

Полный вес автомобиля определяется по следующим формулам:

, Н (2.1)

где - масса снаряженного автомобиля, кг;

- масса пассажира (=75кг);

- масса багажа (=10кг);

z – число мест для пассажиров;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

для легкового автомобиля:

, кг (2.2)

где - коэффициент использования массы.

кг

2.2 Распределение веса по осям автомобиля

Распределение веса по осям автомобиля необходимо знать для подбора шин и определения по их типу и размерам статического и динамического радиусов колеса, а также для определения максимально возможной силы тяги по сцеплению, выбора низшего передаточного числа трансмиссии (первой ступени коробки передач).

Распределение веса по осям определяем приближенно для полностью груженого автомобиля по эмпирической зависимости:

(2.3)

где G₁ – вес автомобиля, приходящийся на переднюю ось.

Соответственно вес автомобиля приходящийся на заднюю ось (G₂) равен:

3 Выбор шин

Выбор шин во многом определяется типом автомобиля, дорожными, нагрузочными и скоростными условиями его эксплуатации. Для скоростных автомобилей целесообразно принимать шины с мелким рисунком протектора и относительно малыми радиусом и весом. Это позволит уменьшить потери на качение, снизить шумность, уменьшить величину неподрессоренных масс и снизить толчки и удары последних на подрессоренные массы. Указанные свойства больше всего проявляются на твердых дорогах. На влажных грунтовых дорогах с целью обеспечения лучшей проходимости для указанных автомобилей целесообразно применить шины с более крупным универсальным рисунком протектора.

Для автомобилей повышенной проходимости применяют шины большого диаметра с крупным самоочищающимся рисунком протектора. Это повышает проходимость в плохих дорожных условиях, однако приводит к ухудшению топливной экономичности, повышению шумности и вибрации.

Во всех случаях стремятся применить шины, обеспечивающие наименьшее сопротивление качению для данного автомобиля в типичных для него условиях эксплуатации.

Выбор шин осуществляется по наиболее нагруженному колесу. Для этого определяют нагрузку на колеса при полностью нагруженном автомобиле по формуле:

, кг; , кг (3.1)

где G₁ и G₂ – вес автомобиля, приходящийся соответсвенно на переднюю и заднюю ось автомобиля, Н

Z₁ и Z₂ – число шин на передней и задней осях соответственно;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

кг

Пользуясь таблицами приложения краткого автомобильного справочника НИИАТ по максимальной нагрузке подбирают шину. Выбор шин заключается в выборе радиуса колеса, рисунка протектора и максимальных нагрузок, учитывая при этом максимальную скорость движения и тип автомобиля.

В расчетах приняли шину с такими параметрами:

- маркировка шины - 165/80R13;

- допускаемая нагрузка - 475 кг;

- допускаемая максимальная скорость - 180 км/ч;

- рисунок протектора - Д;

- радиус колеса статический - r_ст=0,271 м.

При проведении тягово-динамических расчетов качения колеса r_к можно принимать равным статическому радиусу r_ст, т.е r_к = r_ст.

При малых проскальзываниях колеса это дает незначительную ошибку, приемлемую для инженерных расчетов.

4 Построение внешней скоростной характеристики двигателя

4.1 Определение максимальной мощности двигателя

Эффективную мощность двигателя N_ev, необходимую для движения полностью нагруженного автомобиля с установившейся максимальной скоростью V_max в заданных дорожных условиях, определяют по формуле:

(4.1)

где G_a – сила тяжести автомобиля с грузов, Н;

V_max – максимальная скорость движения автомобиля на прямой передаче в заданных дорожных условиях, км/ч;

F – площадь лобового сопротивления автомобиля, которая подсчитывается

по формуле:

, м² (4.2)

где В, Н – наибольшая ширина и высота автомобиля, м;

α - коэффициент заполнения лобовой площади:

для легковых автомобилей α = 0,78…0,8;

Ψ - коэффициент суммарного сопротивления дороги, в общем случае движения на дороге с уклоном определяется по формуле:

, (4.3)

где f - коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля со скоростью менее 60 км/ч, зависит от типа и состояния дороги

i – уклон дороги.

На автомобильных дорогах с твердым покрытием углы подъема не превышают 4…5°, и можно принять, что уклон в 1/100 составляет α = 35’, а i = tgα≈ sinα (в этом случае cosα ≈1).

Увеличение скорости движения автомобиля сверх 60 км/ч приводит к существенному увеличению коэффициента сопротивления качению, который в этом случае можно определить по эмпирической формуле:

, (4.4)

где V_max – максимальная скорость движения в км/ч.

Для легковых автомобилей принято считать, что коэффициент суммарного сопротивления можно приравнять к сопротивлению качению при максимальной скорости движения:

(4.5)

м²

Механический к.п.д трансмиссии выбирается в зависимости от типа автомобиля и его главной передачи:

Для легковых автомобилей η_тр = 0,88…0,92

Коэффициент сопротивления воздуха (К_W, Н∙с²/м⁴) рассчитывается по формуле:

(4.6)

где С_х – коэффициент обтекаемости;

ρ – плотность воздуха;

кВт

4.2 Построение внешней скоростной характеристики

Широко известен и предложенный профессором И. М. Лениным способ описания экспериментальных внешних скоростных характеристик для поршневого двигателя внутреннего сгорания. Этот способ использует единую относительную скоростную характеристику, представленную зависимостью между отношениями и.

Зная численное значение относительных характеристик для бензиновых двигателей можно по известным значениям и построить кривую N_e=f(n_д).

Частота вращения, соответствующая максимальной мощности n_N находится в зависимости от типа двигателя и его назначения:

Карбюраторные двигатели для легковых автомобилей n_N = 4500…6000 об/мин.

Крутящий момент на коленчатом валу двигателя М_к определяется по формуле:

, Н∙м (4.7)

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты расчета внешней скоростной характеристики двигателя

Параметры	1	2	3	4	5
n, об/мин	900	1800	2700	3600	4500
N_e, кВт	8,76	21,91	31,99	40,32	43,82
M_к, Н∙м	93,04	116,31	113,21	107	93,06

По результатам расчетов строим кривые зависимостей N_e=f(n) и M_k=f(n) (рис. 1).

Рисунок 1 – Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя

5 Уравнение и график тягового баланса автомобиля

5.1 Определение передаточного числа главной передачи

Величина передаточного числа главной передачи оказывает значительное влияние на приемистость и топливную экономичность автомобиля.

Если основной целью является достижение максимально возможной скорости автомобиля и удельная мощность достаточно велика, то передаточное число главной передачи определяют по формуле:

, (5.1)

где n_N - частота вращения коленчатого вала при N_еmax, об/мин;

i_к.п.в - передаточное число высшей ступени коробки передач.

5.2 Определение передаточных чисел коробки передач

Передаточное число i_к.п.1 первой передачи коробки передач определяется из условия преодоления заданного максимального дорожного сопротивления:

(5.2)

По рассчитанному i_к.п.1 и известному i_к.п.в = 1 для прямой передачи по закону геометрической прогрессии определяют промежуточные передаточные числа коробки передач по формуле:

(5.3)

где n – число ступеней коробки передач, не считая ускоряющей и заднего хода (n = 4);

к – порядковый номер рассчитываемой передачи.

5.3 График тягового баланса автомобиля

Уравнение тягового баланса автомобиля при равномерном движении:

(5.4)

где Р_к - касательная сила тяги, Н;

Р_Ψ - сила суммарного сопротивления дороги, Н;

Р_w - сила сопротивления воздуха, Н.

Касательная сила тяги определяется из выражения:

, Н (5.5)

Аналогично рассчитываем для других передач. Полученные результаты сводим в таблицу 3.

Скорость (V) автомобиля определяют по формуле:

, (5.6)

км/ч

Аналогично рассчитываем для других передач. Полученные результаты сводим в таблицу 3.

Сила суммарного сопротивления горизонтальной дороги:

, Н (5.7)

Для типичного расчетного случая движения по горизонтальной дороге коэффициент Ψ равен коэффициенту сопротивления качению f.

Сила сопротивления воздуха определяется по формуле:

Н (5.8)

где k_w - коэффициент сопротивления воздуха, Н∙с²/м⁴;

F - лобовая площадь автомобиля;

V - скорость движения автомобиля, км/ч.

Аналогично рассчитываем для других передач. Полученные результаты сводим в таблицу 3.

Результаты расчета составляющих тягового баланса автомобиля сводим в таблицу 3.

Передача	n_Д, об/мин	V, км/ч	М_к, Н∙м	Р_к, Н	Р_Ψ, Н	Р_w, Н	Р_w+Р_Ψ, Н
1	900	6,55	93,04	4336,8	210,81	1,72	212,53
	1800	13,10	116,3	5421		6,88	217,7
	2700	19,65	113,2	5276,44		15,49	226,31
	3600	26,207	107	4987,32		27,54	238,36
	4500	32,75	93,04	4336,8		43,04	253,85
2	900	10,73	93,04	2647,43	210,81	4,62	215,43
	1800	21,46	116,3	3309,29		18,48	229,29
	2700	32,19	113,2	3221,04		41,58	252,39
	3600	42,93	107	3044,54		73,92	284,73
	4500	53,66	93,04	2647,43		115,5	326,31
3	900	17,58	93,04	1616,14	210,81	12,39	223,21
	1800	35,16	116,3	2020,17		49,59	260,4
	2700	52,74	113,2	1966,3		111,57	322,39
	3600	70,32	107	1858,56		198,36	409,17
	4500	87,9	93,04	1616,14		309,93	520,75
4	900	28,8	93,04	986,58	210,81	33,26	244
	1800	57,6	116,3	1233,23		133,07	343,88
	2700	86,4	113,2	1200,34		299,41	510,22
	3600	115,2	107	1134,57		532,28	743,1
	4500	144	93,04	986,58		831,7	1042,51

Полученные значения составляющих тягового баланса автомобиля используются для построения графика тягового баланса, представленного на рисунке 2.

V, км/ч

Рисунок 2 – График тягового баланса автомобиля

Литература

1. Литвинов А. С., Фаробин Я. Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. М.: Машиностроение, 1989 - 240 с.

2. Иванов В. В., Иларионов В. А. и др. Основы теории автомобиля и трактора. М.: Высшая школа, 1977 - 245 с.

3. Яковлев Н. А., Диваков Н. В. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. М.: Высшая школа, 1962.

4. Автомобильные транспортные средства. /Под ред. Д. П. Великанова. М.: Транспорт, 1977 - 328 с.

5. Краткий автомобильный справочник. М.: Транспорт, 1983 - 220 с. (Государственный научно-исследовательский институт автомобильного транспорта НИИАТ).