Скачать .docx |
Курсовая работа: Курсовая работа: Тяговый расчет автомобиля
Санкт - Петербургская Государственная Академия
Сервиса и экономики
«Тяговой расчет автомобиля»
Калуга 2007
1. Исходные данные
Автомобиль - ВАЗ-2108
Колесная формула - 4х2
Грузоподъемность автомобиля - 450кг
Тип двигателя - Карбюраторный
Коробка передач - Механическая 5 ступенчатая
Максимальная скорость - 140 км/час
Коэффициент суммарного сопротивления дороги - f0 =0.0085
Полная масса автомобиля - 1425кг
Масса, приходящаяся на ведущие колеса - 800кг
Мощность двигателя - 135 л.с. (100 кВт) при 6000 об/мин
Удельный расход топлива - 7 л на 100 км
Шины - 175/65 R 14
Радиус качения Rк =0.288 м
КПД трансмиссии - &=0.953
Коэффициент лобового сопротивления Kw =0.3
Лобовая площадь Fa=2 м2
2. Тягово-динамический расчет автомобиля
К внешним скоростным характеристикам двигателя внутреннего сгорания относят зависимости вида:
где Ne -эффективная мощность двигателя, кВт
Me -эффективный крутящий момент на коленчатом валу двигателя, Н*м
ge -удельный эффективный расход топлива, г/кВт*ч
ne -частота вращения коленчатого вала ДВС,мин-1
Определение рабочего диапазона двигателя по частоте вращения коленчатого вала
В рабочем диапазоне частота вращения коленчатого вала ДВС изменяется от nemin до nemax при этом:
Для карбюраторных двигателей- nemin =600-1200 мин-1
nemax =(1.25-1.3)neN мин-1
По указанным рекомендациям устанавливаем nemin =800 мин-1 и
nemax =1.3*6000=7800 мин-1
Определение текущего значения мощности в рабочем диапазоне оборотов
Мощность двигателя определяется по формуле Лейдермана:
Nei =Nemax (a*(nei /neN )+b*(nei /neN )2 -c*(nei /neN )3 ),
где nei -текущее значение частоты вращения коленчатого вала,мин-1 .
nei изменяется в диапазоне отnemin до nemax
neN - частота вращения коленчатого вала при максимально эффективной мощности двигателя,мин-1
i=1,2,3…-номера расчетных точек.
a, b, c –коэффициенты (константы Лейдермана),зависящие от конструкции ДВС. Для карбюраторных двигателей a=b=c=1
Nei –текущее значение эффективной мощности, кВт
Nemax -максимальная эффективная мощность двигателя, кВ
N800 =100*(1*(800/7800)+1*(800/7800)2 -1*( 800/7800)3 )=11,2 кВт
N7800 =100*(1*(7800/7800)+1*(7800/7800)2 -1*( 7800/7800)3 )=100 кВт
Остальные данные заносятся в таблицу
Ni | 11.2 | 23.86 | 37.39 | 50.96 | 64 | 76.1 | 86.34 | 90.68 | 94.13 | 98.86 | 100 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Определение минимального удельного расхода топлива
gemin - минимальный удельный расход топлива, г/кВт*ч
gemin= [1.22-1.22*( ni /nNe max )+( ni / nNe max )2 ]
gemin = 287 г/кВт*ч
Определение эффективного крутящего момента.
Эффективный крутящий момент на коленчатом валу двигателя рассчитывается по формуле:
Mei =9550*Nei /nei , Н*м
где Nei –текущее значение эффективной мощности,кВт
nei -текущее значение частоты вращения коленчатого вала,мин-1 .
M800 =9550*11.2/800=133,7 Н*м
M7800 =9550*100/7800=122,44 Н*м
Остальные данные заносятся в таблицу
М | 133,7 | 142,3 | 150,65 | 152,1 | 153 | 151 | 147 | 144 | 140 | 131 | 122,4 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Определение текущих значений эффективного удельного расхода топлива.
Удельный эффективный расход топлива рассчитывается по выражению:
gei =Kg*gemin (A-B(nei /neN )+C(nei /neN )2 ), г/кВт*ч
где Kg-коэффициент,учитывающий равномерность горения заряда топлива: для карбюраторных Kg=0.99…1
gemin -минимальный удельный расход топлива,г/кВт*ч
nei текущее значение частоты вращения коленчатого вала,мин-1 .
изменяется в диапазоне от nemin до nemax
A,B,C-коэффициенты,характеризующие конструктивные особенности двигателя: A=1.3 B=0.85 C=0.6
g800 =1*287*(1,3-0,85*(800/7800)+0,6*(800/7800)2 )=349,88 г/кВт*ч
g7800 =1*287*(1,3-0,85*(7800/7800)+0,6*(7800/7800)2 )=301,35 г/кВт*ч
Остальные данные заносим в таблицу
g | 349 | 330 | 314 | 301 | 293 | 288 | 286 | 287 | 288 | 294 | 301 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Полученные данные заносятся в таблицу
По данным расчетов строятся графики зависимостей Ne , Me , ge .
Определение передаточных чисел КПП
По справочным данным: 1 – 3,64 3 – 1,36 2 – 1,95 4 – 0,94 5 – 0,78
Увеличение числа передач улучшает тяговые свойства автомобиля, динамический фактор на передачах и способствует развитию больших ускорений при одинаковых сопротивлениях, сокращает время разгона. Главное передаточное число 3,7.
3. Определение динамических показателей автомобиля
К ним относят касательную силу тяги на ведущих колесах, динамический фактор, скорость движения, ускорения, время и путь разгона. Последние три параметра характеризуют быстроту разгона автомобиля и определяют его приёмистость. Параметры динамичности автомобиля определяются по универсальной динамической характеристики и заданному дорожному сопротивлению для горизонтального участка дороги с твердым покрытием.
Тяговая характеристика автомобиля
Сила тяги определяется из зависимости:
Pkn = Uт pn *Mei *nтр /rk , Н
где: Pk – сила тяги на ведущих колесах
Uтр n - передаточное отношение трансмиссии на n-ом номере передач
Uтр n =U0n *Un *Upkn Где:
U0 n - передаточное отношение главной передачи
Un - передаточное отношение в коробке передач на n-ой передаче
Uтр1 =3,7*3,64=13,468
Uтр2 =3,7*1,95=7,252
Uтр3 =3,7*1,36=5,032
Uтр4 =3,7*0,94=3,478
Uтр5 =3,7*0,78=2,886
Mei - текущее значение крутящего момента двигателя
nтр - КПД трансмиссии на всех передачах – постоянно
rk - Радиусы качения всех колес одинаковые и не изменяются во всем диапазоне скоростей движения автомобиля
Сила тяги на 1-ой передаче:
Pk 800 =13,468*133,7*0,95/0,288=5939,715Н
Pk 7800 =13.468*122.44*0.95/0.288=5439.482H
Остальные значения заносятся в таблицу
Pk | 5939 | 6321 | 6692 | 6756 | 6798 | 6726 | 6541 | 6404 | 6240 | 5825 | 5439 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Сила тяги на 2ой передаче:
Pk 800 =7.252*133,7*0,95/0,288=3198.308Н
Pk 7800 =7.252*122.44*0.95/0.288=2928.952H
Остальные данные заносят в таблицу
Pk | 3198 | 3404 | 3603 | 3637 | 3660 | 3621 | 3522 | 3448 | 3360 | 3136 | 2928 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Сила тяги на 3ий передачи:
Pk 800 =5.032*133,7*0,95/0,288=2219,234Н
Pk 7800 =5.032*122.44*0.95/0.288=2032.334H
Остальные данные заносят в таблицу
Pk | 2219 | 2361 | 2500 | 2524 | 2540 | 2513 | 2443 | 2393 | 2331 | 2176 | 2032 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Сила тяги на 4ой передачи:
Pk 800 =3,478*133,7*0,95/0,288=1533.883H
Pk 7800 =3,478*122.44*0.95/0.288=1404,701H
Остальные данные заносятся в таблицу
Pk | 5939 | 6321 | 6692 | 6756 | 1755 | 1737 | 1689 | 1654 | 1611 | 1504 | 1404 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Сила тяги на 5ой передачи:
Pk 800 =2.886*133,7*0,95/0,288=1278.796H
Pk 7800 =2.886*122.44*0.95/0.288=1165.603H
Остальные данные заносятся в таблицу
Pk | 1278 | 1354 | 1434 | 1447 | 1456 | 1441 | 1401 | 1372 | 1337 | 1248 | 1165 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Сила лобового (аэродинамического) сопротивления
Pw =Kw *Fa *V2 ani /13
где Kw - Коэффициент лобового сопротивления
Fa – Лобовая площадь автомобиля
Vani – скорость движения автомобиля на n-ой передаче в iой расчетной точке Vani =0.377*rk *nei /Uтр n Где:
nei -частота вращения вала двигателя в i-ой расчетной точке,мин-1
rk -радиус качения шины
Uтр n -передаточное отношение трансмиссии на n-ой номере передач
в каждом из агрегатов
На первой передаче:
Vani 800 =(0.377*0.288*800)/13.46=6.4
Vani 7800 =(0.377*0.288*7800)/13.46=63
На второй передаче:
Vani 800 =(0.377*0.288*800)/7.2=12
Vani 7800 =(0.377*0.288*7800)/7.2=116
На третьей передаче:
Vani 800=(0.377*0.288*800)/5=17
Vani 7800=(0.377*0.288*7800)/5=163
На четвертой передаче:
Vani 800=(0.377*0.288*800)/3.4=25
Vani 7800=(0.377*0.288*7800)/3.4=171
На пятой передаче:
Vani 800=(0.377*0.288*800)/2.8=30
Vani 7800=(0.377*0.288*7800)/2.8=293
На первой передаче:
Pw 800 =0.3*2*41.59/13=1.9
Pw 7800 =0.3*2*3954.12/13=182.49
На второй передаче:
Pw 800 =0.3*2*143.4=6.7
Pw 7800 =0.3*2*13.637=629.4
На третьей передаче:
Pw 800 =0.3*2*297.9=13.7
Pw 7800 =0.3*2*283.25=1307.5
На четвертой передаче:
Pw 800 =0.3*2*623.7=28.7
Pw 7800 =0.3*2*5929.2=2736.5
На пятой передаче:
Pw 800 =0.3*2*905.8=41.9
Pw 7800 =0.3*2*8611.9=3974.5
Остальные данные заносятся в таблицу
На первой передаче
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Pw | 1.9 | 7.6 | 17.2 | 30.7 | 48 | 70 | 94 | 107 | 122 | 155 | 182 |
На второй передаче
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Pw | 6.6 | 26 | 56 | 105 | 165 | 238 | 324 | 372 | 423 | 536 | 629 |
На третьей передаче
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Pw | 14 | 55 | 123 | 220 | 343 | 495 | 673 | 773 | 880 | 1113 | 1307 |
На четвертой передаче
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Pw | 28.7 | 115 | 259 | 460 | 719 | 1036 | 1410 | 1619 | 1842 | 2331 | 2736 |
На пятой передаче
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 6800 | 7800 |
Pw | 41 | 167 | 376 | 668 | 1045 | 1505 | 2048 | 2351 | 2675 | 3386 | 3976 |
Скорость движения автомобиля:
V=0.105*((ni *rk )/(i0 *ik ))
где: ni - частота вращения коленчатого вала
rk – радиус качения
i0 – главное передаточное число
ik – передаточное число для каждой передачи
На первой передаче
V800 =0,105*((800*0,288)/(3,7*3,64))=1,8
V7800 =17
На второй передаче
V800 =3.5
V7800 =33.5
На третей передаче
V800 =4.8
V7800 =47
На четвертой передаче
V800 =7
V7800 =67
На пятой передаче
V800 =8
V7800 =81
Остальные данные заносятся в таблицу
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Va | 1,8 | 3,57 | 5,4 | 7,14 | 9 | 11 | 12,5 | 13,4 | 14 | 16 | 17 |
На второй передаче
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Va | 3.5 | 7 | 10 | 14 | 17 | 20 | 24 | 26 | 27.5 | 30 | 33.5 |
На третьей передаче
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Va | 4.8 | 9.6 | 14 | 19 | 24 | 29 | 33 | 36 | 39 | 43 | 47 |
На четвертой передаче
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Va | 7 | 13.7 | 20 | 27 | 34 | 41 | 48 | 51 | 55 | 62 | 67 |
На пятой передаче
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Va | 8 | 16 | 25 | 33 | 41 | 50 | 58 | 62 | 67 | 75 | 81 |
Динамическая характеристика автомобиля
Для сравнительной оценки тяговых качеств автомобиля, независимо от массы, используется динамический фактор
Д = (Pk -Pw )/(ma *g),
где Pk – тяговая сила на ведущих колесах
Pw – величина силы сопротивления встречного воздуха
ma – масса автомобиля
g – ускорение свободного падения(9,8)
На первой передаче
Д800 =(Pk 800 -Pw 800 )/(1425*9.8)=(5939-2)/14=424
Д7800 =(5439-182)/14=375
На второй передаче
Д800 =(3198-6,6)/14=228
Д7800 =(2928-629)/14=164
На третьей передаче
Д800 =(2219-14)/14=157
Д7800 (2032-1307)/14=58
На четвертой передаче
Д800 =(1533-29)/14=107
Д7800 (1404-2736)/14=0
На пятой передаче
Д800 =(1272-41)/14=88
Д7800 (1165-3974)/14=0
Остальные данные заносят в таблицу
На первой передаче
Д1 | 424 | 451 | 477 | 480 | 482 | 475 | 460 | 450 | 437 | 405 | 375 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
На второй передаче
Д2 | 228 | 241 | 253 | 252 | 250 | 241 | 228 | 220 | 210 | 186 | 164 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
На третьей передаче
Д3 | 157 | 165 | 170 | 165 | 157 | 114 | 126 | 116 | 104 | 76 | 58 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
На четвертой передаче
Д4 | 107 | 108 | 105 | 92 | 74 | 50 | 20 | 2,5 | 0 | 0 | 0 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
На пятой передаче
Д5 | 88 | 85 | 76 | 56 | 29 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
ni | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 |
Мощностной баланс автомобиля
N=Nb + Nтр +Nw +Nj+ Nq
Nb =10-3 *Pb *Va [кВт] – мощность затраченная на привод вспомогательного оборудования где:
Va – скорость автомобиля (м/с);
Рb – сила сопротивления вспомогательного оборудования;
Ne – мощность двигателя;
Наим. | Показатели | Частота вращения коленчатого вала об/мин. | |||||||||||||||
Обозн. | Разм. | 800 | 1600 | 2400 | 3200 | 4000 | 4800 | 5600 | 6000 | 6400 | 7200 | 7800 | |||||
Мощн. ДВС | Ne | кВт | 11 | 23 | 37 | 50 | 64 | 76 | 86 | 90 | 94 | 98 | 100 | ||||
Мощн. потерь прив. | Nb | кВт | 0,04 | 0,14 | 0,32 | 0,63 | 1,12 | 1,83 | 2,8 | 4,08 | 5,72 | 7,75 | 10,2 | ||||
Ne -Nb | кВт | 11 | 23 | 37 | 40,8 | 63 | 75 | 84 | 86 | 90 | 91 | 89,8 | |||||
Перед. | Va | м/с | |||||||||||||||
1 | Va 1 | м/с | 2 | 5 | 7 | 9 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | ||||
2 | Va 2 | м/с | 4 | 7 | 10 | 14 | 17 | 20 | 24 | 26 | 27 | 30 | 33 | ||||
3 | Va 3 | м/с | 5 | 9 | 14 | 19 | 24 | 29 | 33 | 36 | 39 | 43 | 47 | ||||
4 | Va 4 | м/с | 7 | 13 | 20 | 27 | 34 | 41 | 48 | 51 | 55 | 62 | 67 | ||||
5 | Va 5 | м/с | 8 | 16 | 25 | 33 | 41 | 50 | 58 | 62 | 67 | 75 | 81 |
Список использованной литературы
1. Чудаков Е.А. «Теория автомобиля» М: Машииз, 1990, - 344с.
2. «Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей» /под ред. Орлина А.И., Круглова М.Т. М: Машиностроение. - 1993 г. 372с.
3. Колчин А.И., Демидов В.П. «Расчет автомобильных и тракторных двигателей» М: Высшая школа, 1997г. - 400с.
4. Митрофанов В.И., Шабашева М.М. «Методы расчета эффективного удельного расхода топлива ДВС при проектировании автомобилей» Межвузовский сборник научных трудов. М: ВЗМИ, 1996г. - 145с.
5. Смирнов Г.А. «Теория автомобиля» М: ВШ, 1991. 344с.