Эксплуатационные свойства автомобилей

Эксплуатационные свойства автомобилей

Иркутский Государственный Технический Университет

Курсовая работа

по предмету: «Автотранспортные средства»

Выполнил: ст-т гр.

Иркутск 2003

1.Определение полной массы автомобиля и распределение её по мостам.

ma= mc+ mг + 80*z n;

где zn – число пассажиров, включая водителя

mc – масса снаряжённого автомобиля

mг - масса груза

ma= 8020+5500+80*3=13760 кг

Нагрузка на задний мост 2/3ma = 9174 кг

Нагрузка на передний мост равна 4586 кг

Нагрузка на одно колесо равна 2293,5 кг

Выбираем шины с регулируемым давлением и рисунком протектора повышенной

проходимости (ГОСТ 13298 – 78) 370 – 508 (14,00 – 20) статический радиус

rc=0,583 м

2. Подбор внешней характеристики двигателя

Расчёт начинаем с определения мощности двигателя, необходимой для

обеспечения движения с заданной максимальной скоростью.

[pic]

где Ga – полный вес автотранспортного средства, Н;

fv – коэффициент сопротивления качению при максимальной скорости;

V – максимальная скорость, м\с;

К = 0,7 – коэффициент обтекаемости, нс2/н4

F – лобовая площадь автомобиля, м2;

(тр = 0,83 КПД трансмиссии;

Кр =0,95 – коэффициент коррекции, учитывающий особенность стандарта,

по которому была снята внешняя скоростная характеристика.

Значения fv определяются выражением

[pic]

[pic]

где f = 0.2 – коэффициент сопротивлению качению

Лобовая площадь определяется:

F = Bk H

где Bk = 2 – колея автомобиля, м;

Н = 2.87 – наибольшая высота автомобиля, м;

Пользуясь эмпирической формулой С.Р. Лейдермана, находят максимальную

мощность двигателя:

F =2000*2850=5,74 м2

[pic]

[pic]

где a,b,c, - эмпирические коэффициенты;

для четырехтактных дизелей a = 0.53; b = 1.56; c = 1.09;

[pic]- отношение частот вращения вала двигателя при максимальной скорости и

максимальной

мощности, 0,9 – 1 для грузовых автомобилей с дизельным двигателем

[pic][pic]

Для построения внешней характеристики при известной мощности и выбранных

коэффициентах a,b,c, воспользуемся следующим выражением:

[pic]

где ne – текущее значение частоты вращения вала двигателя

[pic][pic]

Кривая зависимости крутящего момента двигателя от частоты вращения вала

рассчитываем по формуле:

М=9550*Nе/ne

М=9550*24/540=440.8 H*м

Результаты расчётов Ne и Me сводят в таблицу и строят график внешней

скоростной характеристики, рис. 1.

Таблица 1

|nV/nN |0,2 |0,4 |0,6 |0,8 |1 |

|ne |520 |1040 |1560 |2080 |2600 |

|(мин-1) | | | | | |

|Ne (кВт)|24 |58,8 |96,6 |129,7 |150 |

|Me (Н*м)|440,8 |539,9 |591,4 |595,3 |551,0 |

3. Выбор передаточных чисел трансмиссии.

Передаточное число главной передачи определяют из условия обеспечения

максимальной скорости на вышей передаче коробки передач.

[pic]

где iкв = 0,7 - передаточное число коробки на высшей передаче;

iдк =1,3 - высшая передача дополнительной коробки

rк = 0,583– радиус качения колеса, м

[pic]

4. Выбор ступеней и передаточных чисел коробки передач.

Передаточное число ступеней i первой передачи определяется из условия

обеспечения движения по дорогам с заданным (max

[pic];

где (max – суммарный коэффициент сопротивления дороги

[pic]

Полученное передаточное число на первой передаче надо проверить по

условиям отсутствия буксования. Буксования не будет если выполнено

неравенство:

Me max= iгл * iдк * iк1 *[pic]тр * Kр /rk ( Pт сц

где Рт сц – сила тяги по сцеплению

Рт сц = 137600*0.7 = 96.32 кН

Me max=7,87*1,3*5,62*0,85*0,95/0,583 =79,64 Н*м

[pic]

где Gb – вес, приходящийся на ведущие колеса;

(х - коэффициент сцепления шин с дорогой

[pic]

Условие выполняется

[pic]

где m – номер произвольной промежуточной передачи;

n – число ступеней в коробке передач, не считая ускоряющей передачи

и заднего хода.

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

5. Тяговый баланс автомобиля.

Расчёт и построение тягового баланса автомобиля выполняют в соответствии с

формулой

Рт = Рf +РB +РП +РI

где Рт – тяговая сила, Н

Рf - сила сопротивления качению, Н;

РB – сила сопротивления воздуха, Н;

РП - сила сопротивления подъёму, Н;

Рj – сила инерции (ускорения или замедления), Н;

Составляющие тягового баланса определяются формулами:

[pic];

[pic]Н

Pf = Ga * f * cos (

Pf = 137600*0,025*cos( =3440.6

PB = K * F * V2

PB = 0.7*5.74*0.62 = 1.3

PП = Ga* sin (

Для случая движения автомобиля по горизонтальному участку PП = 0

При построении тягового баланса необходимо определить скорость движения

автомобиля для всех расчетных частей вращения коленчатого вала на различных

передачах.

[pic][pic];

[pic]м/с

Результаты расчётов сводятся в таблицу и строится тяговая характеристика

автомобиля для всех ступеней рис.2

Таблица 2

|значения\передач|1 |2 |3 |4 |5 |

|а | | | | | |

|РT |36952,7 |20777,7 |11835,4 |6575,2 |3682,1 |

| |45263,9 |25450,9 |14497,3 |8054,1 |4510,3 |

| |49574,8 |27874,8 |15878,0 |8821,1 |4939,8 |

| |49901,9 |28058,7 |15982,8 |8879,3 |4972,4 |

| |46187,7 |25970,3 |14793,2 |8218,4 |4602,3 |

|V |0,6 |1,0 |1,7 |3,1 |4,4 |

| |1,1 |2,0 |3,5 |6,2 |8,9 |

| |1,7 |3,0 |5,2 |9,3 |13,3 |

| |2,2 |3,9 |6,9 |12,4 |17,8 |

| |2,8 |4,9 |8,6 |15,6 |22,2 |

|Pf |3440,0 |3440,0 |3440,1 |3440,2 |3440,4 |

| |3440,0 |3440,1 |3440,2 |3440,8 |3441,6 |

| |3440,1 |3440,2 |3440,5 |3441,7 |3443,5 |

| |3440,1 |3440,3 |3440,9 |3443,0 |3446,2 |

| |3440,2 |3440,5 |3441,5 |3444,8 |3449,7 |

|PB |1,3 |4,0 |12,2 |39,6 |80,8 |

| |5,0 |15,9 |48,9 |158,3 |323,0 |

| |11,3 |35,7 |109,9 |356,2 |726,8 |

| |20,0 |63,4 |195,4 |633,2 |1292,2 |

| |31,3 |99,1 |305,3 |989,3 |2019,0 |

6. Мощностной баланс автомобиля

Баланс мощности автомобиля рассчитывается по формуле

NT = Ne (Tp = Nf + NB + Nn + Nj

где NT – мощность, приведенная к ведущим колесам автомобиля, кВт;

Nf - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению, кВт;

NB - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт;

NП - мощность, затрачиваемая на преодоление подъёма, кВт;

Nj- мощность, затрачиваемая на разгон автомобиля, кВт.

Составляющие мощностного баланса определяются:

Nf = Pf*V;

Nв = Pв*V;

Nп = Pп*V;

Результаты расчётов сводятся в таблицу и строится график мощностного

баланса рис.3.

Таблица 3

|NT |20,4 |49,98 |82,11 |110,2 |127,5 |

|Nf |1904,4 |3387,0 |5946,2 |10703,5 |15291,6 |

| |3808,9 |6774,1 |11892,9 |21410,5 |30593,5 |

| |5713,4 |10161,5 |17840,9 |32124,7 |45916,2 |

| |7617,9 |13549,2 |23790,7 |42849,5 |61269,9 |

| |9522,6 |16937,3 |29743,0 |53588,5 |76665,1 |

|NB |0,7 |3,9 |21,1 |123,1 |359,0 |

| |5,5 |31,2 |168,9 |985,0 |2871,7 |

| |18,7 |105,4 |570,0 |3324,3 |9691,9 |

| |44,4 |249,7 |1351,1 |7879,9 |22973,4 |

| |86,7 |487,7 |2639,0 |15390,4 |44870,0 |

7. Динамический паспорт автомобиля.

Динамический паспорт представляет собой совокупность динамической

характеристики с номограммой нагрузок. Динамическая характеристика

определяется выражением:

[pic];

Динамическую характеристику строят для автомобиля с полной нагрузкой. С

изменение веса от Ga до G0 (порожнего) D изменяется и его можно определить

по формуле

[pic];

Таблица 4

|D |0,269 |0,151 |0,086 |0,047 |0,026 |

| |0,329 |0,185 |0,105 |0,057 |0,030 |

| |0,360 |0,202 |0,115 |0,062 |0,031 |

| |0,363 |0,203 |0,115 |0,060 |0,027 |

| |0,335 |0,188 |0,105 |0,053 |0,019 |

|D0 |4,607 |2,590 |1,474 |0,815 |0,449 |

| |5,643 |3,171 |1,802 |0,985 |0,522 |

| |6,180 |3,471 |1,966 |1,055 |0,525 |

| |6,220 |3,491 |1,969 |1,028 |0,459 |

| |5,755 |3,226 |1,806 |0,901 |0,322 |

По результатам вычислений строят динамическую характеристику с номограммой

нагрузок рис.4.

Масштаб шкалы D0 определяют по формуле [pic]

[pic];

где а – масштаб шкалы D для автомобиля с полной нагрузкой

8. Ускорение автомобиля.

Ускорение находят по выражению:

[pic];

;

[pic]- коэффициент учета вращающихся масс.

Коэффициент [pic] определяют по выражению:

[pic] = 1,04 + 0,04 i2кп

[pic] = 1,04 + 0,04 5,692 = 2,34

[pic]

Полученные результаты сводим в таблицу

Таблица 5

|j |1,057 |0,875 |0,521 |0,208 |0,058 |

| |1,319 |1,110 |0,684 |0,300 |0,098 |

| |1,455 |1,232 |0,766 |0,338 |0,100 |

| |1,465 |1,240 |0,767 |0,323 |0,063 |

| |1,348 |1,132 |0,686 |0,255 |0.012 |

По полученным значениям ускорения строят j = f(V) для всех передач рис.5.

9. Время и путь разгона автомобиля.

Время разгона t с места до скорости V определяют интегрированием функции

I/j(V)

[pic];

Из-за отсутствия аналитической зависимости 1/j =f (V), его решают

графическим методом, предварительно построив график 1/j =f (V).рис.6

Таблица 6

|1/j |0,9 |1,1 |1,9 |4,8 |17,2 |

| |0,8 |0,9 |1,5 |3,3 |10,2 |

| |0,7 |0,8 |1,3 |3,0 |10,0 |

| |0,7 |0,8 |1,3 |3,1 |15,8 |

| |0,7 |0,9 |1,5 |3,9 |81.7 |

Время разгона определяется как выражение

t = av*ai/j*Ft;

t1 =0,2*0,2*25,5 =1,02 c

Путь разгона определяют как выражение

S = av*at*Fs

S1 =0.2*0.2*89 = 3,56 м

По результатам вычислений заносим в таблицу и строим график рис.7.

Таблица 7

|t |1.02 |2.42 |4.44 |6.92 |12.04 |18.08 |

|S |3.56 |12.8 |25.56 |

10. Топливная экономичность автомобиля.

[pic]

где ge – удельный эффективный расход топлива, г/кВт*ч;

(т = 850 г/л – плотность топлива;

N – мощность расходуемая для преодоления сопротивления дороги, кВт.

ge = (1.05~1.15)*gmin Kob*Kи

где Kob и Kи – коэффициенты, учитывающие соответственно изменения ge в

зависимости от частоты вращения вала двигателя и степени использования

мощности (табл. 1.2)

N = Ga *(* V;

При движении по горизонтальному участку дороги ( = f

Таблица 8.

|Ny |значения ? = f |

| |0,02 |0,025 |0,03 |

| |12231,9 |15289,9 |18347,8 |

| |24463,8 |30579,7 |36695,7 |

| |36695,7 |45869,6 |55043,5 |

| |48927,6 |61159,4 |73391,3 |

| |61159,4 |76449,3 |91739,2 |

Степень использования мощности может быть рассчитана по формуле

И = [pic]

Таблица 9.

|И |61,7 |76,7 |91,7 |

| |54,7 |66,9 |79,2 |

| |56,5 |67,7 |78,8 |

| |65,2 |76,3 |87,4 |

| |83,2 |95,2 |107,1 |

ge =1,1*235*1,12*0,95 = 275,044

[pic]

Данные расчётов заносят в таблицу и строят топливо экономическую

характеристику, графиком топливо экономической характеристики строят график

динамической характеристики на высшей ступени рис.8

Таблица 10.

| |y1 |y2 |y2 |

|Q |30,3 |36,3 |43,9 |

| |30,1 |35,5 |40,2 |

| |32,4 |37,4 |42,2 |

| |36,5 |42,7 |47,9 |

| |43,3 |58,3 |73,2 |

11. Тормозная динамичность автомобиля.

jуст = (*g/ kэ;

где kэ = 1,1~1.2– коэффициент, который учитывает степень теоретически

возможной эффективности тормозной системы.

jуст2 =4.27

jуст1 =6.82

Тормозной путь определяют по формуле:

[pic];

где V – начальная скорость автомобиля, м/с

tПР= 0.2 – время срабатывания тормозного привода, с

tУ =0.4 – время в течение которого замедление увеличивается от

нуля до максимального значения

[pic]

[pic]

Результаты вычислений заносим в таблицу для ( = 0,5 и ( =0,8

соответственно.

|ST |

|( (( 0,5 |2,6 |5,8 |13,9 |37,7 |71,2 |

|( (( 0,8 |2,2 |4,7 |10,7 |27,1 |49,5 |

Таблица 11.

По результатам вычислений строим график рис.9.

Список литературы

1. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов

специальности 2401 ИрГТУ.

2. Краткий автомобильный справочник НИИАТ – М.: Транспорт1.