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. 





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 





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 







где a,b,c, - эмпирические коэффициенты;

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

- отношение частот вращения вала двигателя при максимальной скорости и максимальной мощности, 0,9 – 1 для грузовых автомобилей с дизельным двигателем 





Для построения внешней характеристики при известной мощности и выбранных коэффициентах a,b,c, воспользуемся следующим выражением:



где ne – текущее значение частоты вращения вала двигателя 



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 (мин-1)

520

1040

1560

2080

2600

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.



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

iдк =1,3 - высшая передача дополнительной коробки 

rк = 0,583– радиус качения колеса, м



4. Выбор ступеней и передаточных чисел коробки передач.



Передаточное число ступеней i первой передачи определяется из условия обеспечения движения по дорогам с заданным max

;

где max – суммарный коэффициент сопротивления дороги 



Полученное передаточное число на первой передаче надо проверить по условиям отсутствия буксования. Буксования не будет если выполнено неравенство: 

Me max= iгл * iдк * iк1 *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



где Gb – вес, приходящийся на ведущие колеса;

х - коэффициент сцепления шин с дорогой 



Условие выполняется





где m – номер произвольной промежуточной передачи;

n – число ступеней в коробке передач, не считая ускоряющей передачи и заднего хода.











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:

;

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. 

;

м/с

Результаты расчётов сводятся в таблицу и строится тяговая характеристика автомобиля для всех ступеней рис.2

Таблица 2

значения\передача

1

2

3

4

5

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:

;

Динамическую характеристику строят для автомобиля с полной нагрузкой. С изменение веса от Ga до G0 (порожнего) D изменяется и его можно определить по формуле 

;

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 

;

где а – масштаб шкалы D для автомобиля с полной нагрузкой 



8. Ускорение автомобиля.



Ускорение находят по выражению:

;

;



- коэффициент учета вращающихся масс.

Коэффициент определяют по выражению:

= 1,04 + 0,04 i2кп 

= 1,04 + 0,04 5,692 = 2,34





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)

;

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. 



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 ψ = 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 = 

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



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:

;

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 





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

ST

j = 0,5

2,6

5,8

13,9

37,7

71,2

j = 0,8

2,2

4,7

10,7

27,1

49,5

Таблица 11. 

По результатам вычислений строим график рис.9.



Список литературы



Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 2401 ИрГТУ.

Краткий автомобильный справочник НИИАТ – М.: Транспорт1.