Масса автомобиля и её распределение по осям

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 6Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Р.В.Каргин

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению практических занятий

по дисциплине «Техника транспорта, обслуживание и ремонт»

Сочи 2011

Оглавление

Исходные данные для расчета................................................................. 4

1. Масса автомобиля и её распределение по осям.................................. 10

2. Определение внешней скоростной характеристики двигателя.......... 10

2.1. Расчет мощности двигателя.......................................................... 10

2.2. Определение максимальной мощности двигателя....................... 11

2.3. Построение графика внешней скоростной характеристики

двигателя........................................................................................ 12

2.4. Пример построения внешней скоростной характеристики

двигателя автомобиля.................................................................... 13

3. Определение передаточных чисел трансмиссии................................ 16

3.1. Подбор шины................................................................................ 16

3.2. Определение передаточного числа главной передачи................ 16

3.3. Определение передаточного числа первой передачи

коробки передач............................................................................ 17

3.4. Пример расчета передаточных чисел трансмиссии.................... 18

4. Мощностной баланс автомобиля........................................................ 20

4.1. Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха 20

4.2. Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги 20

4.3. Полная тяговая мощность............................................................ 21

4.4. Пример построения графика мощностного баланса автомобиля 21

5. Динамический паспорт автомобиля.................................................... 24

5.1. Расчет динамического фактора.................................................... 24

5.2. Пример расчета динамического паспорта автомобиля............... 26

6. Скоростные характеристики автомобиля........................................... 29

6.1. Скоростная характеристика «Разгон-выбег».............................. 29

6.2. Время и путь разгона................................................................... 29

6.3. Замедление автомобиля при движении накатом......................... 31

6.4. Время и путь движения накатом.................................................. 32

6.5. Скоростная характеристика «Разгона на передаче,

обеспечивающей максимальную скорость движения»................ 33

6.6. Пример расчета скоростных характеристик автомобиля........... 34

7. Тормозные свойства автомобиля........................................................ 40

7.1. Расчет тормозных свойств автомобиля........................................ 40

7.2. Пример расчета тормозных свойств автомобиля........................ 41

8. Топливно-экономическая характеристика.......................................... 43

8.1. Расчет топливно-экономической характеристики....................... 43

8.2. Пример расчета топливно-экономической характеристики

на высшей передаче....................................................................... 45

Библиографический список..................................................................... 48

Приложение А. Технические характеристики шин................................ 49

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

Исходные данные для расчета курсовой работы выбираются из таблицы по двум последним цифрам зачетной книжки студента. В таблице использованы следующие исходные данные:

V _max – максимальная скорость движения автомобиля, м/с;

i _max – величина максимально преодолеваемого подъема, %;

m _c – снаряженная масса, кг;

– вместимость,мест;

– номинальная масса груза, кг;

– лобовая площадь сопротивления автомобиля, м²;

– коэффициент лобового аэродинамического сопротивления;

L – база автомобиля, м;

Тип ДВС: К – карбюраторный, Д – дизельный; огр – с ограничителем числа оборотов коленчатого вала;

– частота вращения коленчатого вала (к/в) двигателя, соответствующая максимальной мощности двигателя, об/мин;

k _М – коэффициент приспосабливаемости по моменту;

– коэффициент приспосабливаемости по частоте.

Исходные данные для расчетов

Продолжение табл.

Авто-мобиль	V max, км/ч	i max, %	mС, кг	Вм, чел	m ном, кг	F лоб, м2	сХ	L, м	Тип ДВС	nN, об/мин	k M	kW	КПП (ст)	Вари-ант
						1,92	0,38	2,5	К		1,22
						1,88	0,42	2,48	К		1,24
ВАЗ 2109						1,9		2,46	К		1,17	1,65
						1,85	0,42	2,45	Д		1,18	1,6
						1,95	0,38	2,45	К		1,2
						1,9	0,4	2,5	К + огр		1,18
							0,35	2,5	К		1,18
						1,9	0,4	2,6	Д		1,16	1,5
						1,9	0,38	2,5	К		1,24
						1,85	0,34	2,6	К + огр		1,4	2,2
						1,9	0,4	2,5	Д		1,2
						1,95	0,38	2,6	К		1,19
ВАЗ 21103						1,9	0,347		К		1,12	1,51
						1,9	0,36	2,5	Д		1,16	1,65
						1,95	0,34	2,6	К + огр		1,2
							0,35	2,55	К + огр		1,24	2,4
							0,33	2,58	К		1,23
ВАЗ 2121				4или5		2,2		2,2	К		1,2	1,6
						2,2	0,46	2,2	К		1,25
						2,35	0,5	2,3	Д		1,2
		0,68				2,2	0,48	2,2	Д		1,23	1,8
		0,62				2,3	0,44	2,2	К + огр		1,2	2,2
Продолжение табл.
Авто-мобиль	V max, км/ч	i max, %	mС, кг	Вм, чел	m ном, кг	F лоб, м2	сХ	L, м	Тип ДВС	nN, об/мин	k M	kW	КПП (ст)	Вари-ант
АЗЛК 2141						1,9	0,48	2,58	К		1,17	1,65
						1,88	0,48	2,58	К		1,15
						1,9	0,44	2,58	К + огр		1,16	1,7
						1,9	0,42	2,7	К		1,21
							0,41	2,6	Д		1,2	1,6
						1,88	0,47	2,58	К		1,17
						1,9	0,48	2,6	К		1,23
							0,4	2,58	Д		1,18	1,8
						1,9	0,38	2,58	Д		1,24	1,8
							0,38	2,58	К		1,22
ИЖ 2126								2,47	К		1,17	1,75
						1,82	0,47	2,48	Д		1,18	1,9
							0,44	2,5	К + огр		1,19	2,4
						1,85	0,45	2,45	К		1,25
						1,9	0,4	2,55	Д		1,17	1,8
ЗАЗ 1102				4или5		1,6	0,39	2,32	К		1,19	1,7
						1,62	0,42	2,35	К		1,2
						1,7	0,39	2,4	К + огр		1,23	1,6
						1,65	0,37	2,32	К		1,25
						1,7	0,37	2,45	Д		1,2			61
Продолжение табл.
Авто-мобиль	V max, км/ч	i max, %	mС, кг	Вм, чел	m ном, кг	F лоб, м2	сХ	L, м	Тип ДВС	nN, об/мин	k M	kW	КПП (ст)	Вари-ант
						1,6	0,39	2,35	Д		1,18	1,9
						1,6	0,46	2,3	Д		1,2
						1,65	0,38	2,35	К		1,22
						1,7	0,39	2,4	К + огр		1,16	1,8
						1,65	0,37	2,32	К		1,24
ГАЗ 3110						2,3	0,46	2,8	К		1,25	1,8
						2,3	0,45	2,8	К + огр		1,2	1,8
						2,3	0,48	2,9	Д		1,16	1,6
						2,35	0,42	2,8	К		1,21
						2,4	0,4	2,9	К		1,22
						2,2	0,45	2,8	К		1,15
						2,45	0,42	2,85	Д		1,18	1,7
						2,4	0,44	2,9	Д		1,18
						2,2	0,4	2,8	К		1,23
						2,3	0,44	2,9	К + огр		1,12	2,3
						2,4	0,38	2,8	К		1,24
УАЗ 31512						3,4		2,38	К		1,1	1,7
		0,6				3,4	0,5	2,4	Д		1,2	1,65
Окончание табл.
Авто-мобиль	V max, км/ч	i max, %	mС, кг	Вм, чел	m ном, кг	F лоб, м2	сХ	L, м	Тип ДВС	nN, об/мин	k M	kW	КПП (ст)	Вари-ант
		0,62				3,5	0,55	2,3	Д		1,18	1,9
		0,55				3,3	0,48	2,4	К + огр		1,2	1,7
Газель						3,5		2,9	К		1,12	1,8
						3,5	0,52		Д		1,15	1,8
						3,5	0,52		К		1,2
ГАЗ 3307						4,1	1,33	3,77	К		1,08	1,42
						4,3	1,2	3,9	Д		1,16	1,7
						4,5	1,1	3,8	Д		1,15
						4,4		3,8	К + огр		1,17	2,1
	ЗИЛ 431410						4,7		3,8	К		1,23
							4,5	1,2	3,8	Д		1,17	1,6
							4,6	1,2		К + огр		1,21
	КамАЗ								2,84	Д		1,12	1,53
								1,1	2,9	Д		1,15	1,6
							5,8			Д		1,18

Расчет мощности двигателя

Мощность двигателя, необходимая для движения автомобиля с максимальной скоростью, кВт

(2.1)

где – вес автомобиля с расчетной нагрузкой, Н;

, (2.2)

где g – ускорение свободного падения, м/с²; ; m _p – расчетная масса автомобиля, кг; – коэффициент сопротивления качению при максимальной скорости движения (i = 0). Этот коэффициент является частным случаем коэффициента сопротивления качению f, определяемого по формуле:

, (2.3)

где – коэффициент сопротивления качению при малой скорости АТС; – дорожное покрытие: асфальто- и цементобетон в хорошем состоянии; – коэффициент коррекции скорости движения АТС; – лобовая площадь сопротивления автомобиля, м²; – коэффициент обтекаемости, ;

, (2.4)

где – коэффициент лобового аэродинамического сопротивления; – КПД трансмиссии рекомендуется выбирать:

– легковые автомобили;

= 0,86 – полноприводные легковые;

=0,9 – грузовые 2-осные с одинарной главной передачей;

= 0,88 – грузовые 2-осные с двойной главной передачей;

= 0,84 – грузовые 3-осные (с двумя ведущими осями);

=0,9-0,88 – автобусы 2-осные;

=0,84 – автобусы 3-осные;

=0,8 – полноприводные грузовые и автобусы; коэффициент коррекции; .

Двигателя

На графике внешней скорости характеристики изображаются зависимости: и . Для этого используется эмпирическая зависимость, позволяющая по известным координатам скоростной характеристики и воспроизвести всю кривую мощности.

, (2.7)

где – мощность двигателя, кВт, соответствующая частоте вращения к/в n, мин^-1; a, b, c – эмпирические коэффициенты.

Коэффициенты a, b, c определяются:

- для двигателя, не имеющего ограничителя угловой скорости к/в:

, , ; (2.8)

- для двигателя, снабженного ограничителем или регулятором угловой скорости к/в:

; (2.9)

где M₃ – запас крутящего момента, %; – коэффициент приспосабливаемости по частоте.

. (2.10)

Если в исходных данных величина запаса крутящего момента не задана, то ее следует брать равной соответствующей величине автомобиля-прототипа:

, (2.11)

где k _М – коэффициент приспосабливаемости по моменту; M _{k max} – величина максимального крутящего момента; M _kN = 9550 N _mах/ – крутящий момент, соответствующий максимальной мощности двигателя, Нм; – частота вращения к/в, соответствующая N _max, об/мин.

Значение следует выбирать из диапазона:

= (0,16.... 0,2) . (2.12)

Значение оборотов выбирается из диапазона: n _min... n _max. Этот диапазон разбивается на участки (8... 10), желательно с постоянным шагом (необходимо иметь обороты к/в, при которых достигается максимальная мощность двигателя ( = ) и максимальный крутящий момент ( = = )). Крутящий момент рассчитывается по формуле

. (2.13)

Таблица 2.1

Пример построения внешней скоростной характеристики

Двигателя автомобиля

Мощность двигателя N_v, кВт, необходимая для движения автомобиля с заданной максимальной скоростью, определим, учитывая следующие данные:

G _р – вес автомобиля, соответствующий расчетной массе, H; f_v – коэффициент сопротивления качению при максимальной скорости движения; F _лоб – лобовая площадь сопротивления автомобиля, м², F _лоб = 1,82; с_x – коэффициент лобового аэродинамического сопротивления, с_x = 0,46; ρ_в – плотность воздуха, кг/м³, ρ_в = 1.225 при НУ [5]; V _max – максимальная скорость движения автомобиля, м/с, V _max = 45,56; η_тр – КПД трансмиссии, принимаем η_тр = 0–94; k_р – коэффициент коррекции характеристик двигателя, принимаем k_р = 0,96.

Вес автомобиля, соответствующий расчетной массе, определяется по формуле (2.2).

Тогда G_р = 1200,00·9,81 = 11772,00.

Коэффициент сопротивления качению при максимальной скорости движения определяется по формуле (2.3). f o = 0,0100 для дороги с асфальто- или цементобетонным покрытием в хорошем состоянии [3].

Тогда f_v = 0,0100 + 7·10^(-6) ·45,56² = 0,0245.

На проектируемый автомобиль устанавливается двигатель дизельный с регулятором частоты вращения к/в, имеющий характерные обороты:

n_N – обороты к/в при максимальной мощности, об/мин, n_N = 4100,00; n _M – обороты к/в при максимальном крутящем моменте, об/мин;

n _min – минимальные устойчивые обороты к/в при работе двигателя под нагрузкой, об/мин,

n _min выбираем из диапазона:

n _min = (0,16... 0,18) n_N = 656,00... 820,00, принимаем n _min = 800,00;

n _max – максимальные расчетные обороты к/в двигателя, об/мин;

n _o – обороты к/в при срабатывания регулятора частоты вращения, об/мин;

n_v – обороты к/в при максимальной скорости движения, об/мин.

Обороты n _max, n_v, n _o составляют n _max = n_v = n _o = n_N = 4100,00.

Зависимость N_e = f (n), аппроксимируемая формулой кубического трехчлена, построим учитывая следующие данные:

N_e – эффективная мощность двигателя, кВт;

N_{e max} – максимальная эффективная мощность двигателя, кВт;

a, b, c – эмпирические коэффициенты;

n – обороты к/в двигателя, об/мин.

Согласно заданию на проектируемом автомобиле устанавливается двигатель дизельный с регулятором частоты вращения к/в.

Наибольшая развиваемая таким двигателем мощность N _max, кВт, составляет

N _max = (1,0... 1,2) N_v = 68,08... 81,70.

Принимаем N _max = 68,08.

Максимальная эффективная мощность двигателя N_{e max}, кВт, N_{e max} = N _max = 68,08.

Эмпирические коэффициенты a, b, c определяются по формулам, с учетом исходных данных получим:

М_з – запас крутящего момента, %;

k_w – коэффициент приспосабливаемости по оборотам, k_w = 1,70.

k_m – коэффициент приспосабливаемости по моменту, k_m = 1,16.

Тогда М_з = (1,16 – 1)100 % = 16,00 %,

a = 0,8335, b = 1,1102, c = 0,9437.

Обороты к/в при максимальном крутящем моменте

n _M = 1,1102·4100,00/(2·0,9437)= 2411,76.

Результаты расчетов зависимостей Ne = f (n) и M k = f (n) представим в таблице 2.2.

Т а б л и ц а 2.2

ТРАНСМИССИИ

Подбор шины

Шина подбирается из справочника, исходя из наибольшей нагрузки на колесо и максимальной скорости движения (следует ориентироваться на шину автомобиля-прототипа). Из справочника выписать размер и модель шины, r _ст, допускаемую максимальную нагрузку, допускаемую максимальную скорость (приложение А).

В расчетах принять равными:

r _к = r _д = r _ст,

где r _к – радиус качения колеса (кинематический радиус), м; r_д – динамический радиус колеса, м; r _ст – статический радиус колеса, м.

Коробки передач

Передаточное отношение первой передачи определяется из условия обеспечения возможности движения с :

где G_n – вес автомобиля с полной нагрузкой, Н.

G_n = m_n·g.

– максимальный коэффициент суммарного дорожного сопротивления, если задана величина максимального преодолеваемого подъема, то

,

где – максимальный угол преодолеваемого подъема.

.

При расчете принять: f=f₀, т.к. значение скорости невелико. При отсутствии в исходных данных значения максимального преодолеваемого подъема i _max принять значения :

легковые: вообще 0,25... 0,5;

отечественные 0,315... 0,4;

наибольшее число 0,3... 0,45;

грузовые: вообще 0,3... 0,4;

отечественные 0,275... 0,335;

наибольшее число 0,3... 0,35;

автобусы 0,2... 0,35;

полноприводные (при I п в КП и высшей в ДК) 0,28... 0,32.

определяется не только из условия преодоления максимальных подъемов, но и исходя из V _min, при полной подаче топлива:

V _min = 5... 6 – легковые, м/с;

V _min = 1,5... 2 – грузовые, м/с.

Если в результате расчетов значение U _k1 > 8,5, то следует установить дополнительный редуктор.

Проверка по условию отсутствия буксования производится с учетом перераспределения масс при трогании автомобиля:

– для заднеприводных автомобилей:

,

– для переднеприводных автомобилей:

,

где G _пвед – полный вес, приходящийся на ведущие колеса, Н; G _пвед = m_пвg; – коэффициент сцепления (принять = 0,75… 0,8); L – база автомобиля, м; h _g – высота центра масс, м (при расчетах рекомендуется принимать равной: диаметру колеса – для легковых автомобилей, высоте погрузочной платформы – для грузовых автомобилей).

При наличии буксования необходимо увеличить нагрузку на ведущую ось, а если это невозможно, принять значение U_{k 1} из условия отсутствия буксования.

3.4. Пример расчета передаточных чисел трансмиссии

Шина подбирается из справочника, исходя из наибольшей нормальной нагрузки на колесо и максимальной скорости движения. Наибольшую нормальную нагрузку на колесо определяем, используя известное распределение полной массы автомобиля по осям.

Результаты расчета показывают, что наибольшая нормальная нагрузка приходится на колесо задней оси (тележки).

Устанавливаемая шина должна удовлетворять требованиям: наибольшая допускаемая нормальная нагрузка P_{z max}, Н: 3708,18; максимальная скорость движения V _max, м/с: 45,56.

Этим данным удовлетворяет шина 175/70R13 Я-650, имеющая параметры:

- наибольшая допускаемая нормальная нагрузка P _zmax, Н: 4660;

- максимальная скорость движения V _max, м/с: 52,78

- радиус статический колеса r _ст, м, r _ст = 0,265.

В расчетах принимаем равными:

r _к = r _д = r _ст = 0,265,

где r _к – радиус качения колеса (кинематический радиус), м; r _д – динамический радиус колеса, м.

Для проектируемого автомобиля принимаем коробку передач (КП):

- 3-вальную;

- 5-ступенчатую;

- прямая передача: 4;

- «скоростная» передача: 4;

- дополнительная «экономичная» передача: 5.

Передаточное отношение главной передачи определяем из условия достижения заданной максимальной скорости движения:

Сочетание множителей в высшем передаточном отношении трансмиссии определяется конструктивными факторами. Принимаем U _кв = 1,0, в соответствии с рекомендациями [3]. Тогда U _гл = 2,4975/1,0 = 2,4975. Найденное значение U _гл не превышает, в соответствии с рекомендациями [1], 5 для легковых автомобилей.

Передаточное отношение первой передачи определяется из условия преодоления автомобилем максимального дорожного сопротивления и возможности устойчивого движения с определенной минимальной скоростью.

Определим максимальный коэффициент суммарного дорожного сопротивления :

где f – коэффициент сопротивления качению, принимаем f = f o =0,01, т.к. значение скорости при преодолении максимальных дорожных сопротивлений невелико; – максимальный угол преодолеваемого подъема, градус.

Максимальный угол преодолеваемого подъема определяется по формуле

где i _max – максимальный преодолеваемый подъем, %, i _max = 43 % (по заданию).

Передаточное отношение первой передачи определяем из условия преодоления автомобилем максимального дорожного сопротивления:

где G _п – вес, соответствующий полной массе автомобиля, Н; G _п = m _п. g = = 14009,81 = 13734,0.

Проверку на буксование колес автомобиля при трогании производим с учетом перераспределения масс по формуле для заднеприводных автомобилей:

где G _пвед – вес, при

123456Следующая ⇒

Поделиться:

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте