Главная

Контакты

Случайная статья

• Автоматизация
• Антропология
• Археология
• Архитектура
• Биология
• Ботаника
• Бухгалтерия
• Военная наука
• Генетика
• География
• Геология
• Демография
• Деревообработка
• Журналистика
• Зоология
• Изобретательство
• Информатика
• Искусство
• История
• Кинематография
• Компьютеризация
• Косметика
• Кулинария
• Культура
• Лексикология
• Лингвистика
• Литература
• Логика
• Маркетинг
• Математика
• Материаловедение
• Медицина
• Менеджмент
• Металлургия
• Метрология
• Механика
• Музыка
• Науковедение
• Образование
• Охрана Труда
• Педагогика
• Полиграфия
• Политология
• Право
• Предпринимательство
• Приборостроение
• Программирование
• Производство
• Промышленность
• Психология
• Радиосвязь
• Религия
• Риторика
• Социология
• Спорт
• Стандартизация
• Статистика
• Строительство
• Технологии
• Торговля
• Транспорт
• Фармакология
• Физика
• Физиология
• Философия
• Финансы
• Химия
• Хозяйство
• Черчение
• Экология
• Экономика
• Электроника
• Электротехника
• Энергетика

КУРСОВАЯ РАБОТА. «ОЦЕНКА ДИНАМИЧНОСТИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ». 1 передача. 2 передача. 3 передача. 4 передача. 5 передача

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБ ОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет»

Факультет автомобильного транспорта

Кафедра «Автомобильный транспорт»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу «Теория автомобиля»

на тему:

«ОЦЕНКА ДИНАМИЧНОСТИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ»

Вариант №11

                                                               Выполнил: студент группы АТ -314

                                                                                                                     Проверил: Санжапов Р. Р.

Волгоград 2013

Содержание

Задание                                                                                                     3

1. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ                                        4

1. 1 Оценка выбираемых параметров                                            4

1. 1. 1 Дорожные условия, при которых автомобиль развивает заданную максимальную скорость                                                    4

1. 1. 2 Определение полной массы автомобиля и распределения ее по осям                                                                                                       4

1. 1. 3 Выбор аэродинамических параметров автомобиля                5

1. 1. 4 Размер шин                                                                                  6

1. 1. 5 Выбор частоты вращения коленчатого вала автомобильного двигателя при максимальной мощности                                           6

1. 2 Определение параметров автомобильного двигателя                    6

1. 2. 1 Определение максимальной мощности двигателя                  6

1. 2. 2 Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя                                                                                               7  

1. 3 Определение параметров трансмиссии автомобиля                  9 

1. 3. 1 Определение передаточного числа главной передачи             9

1. 3. 2 Определение передаточного числа КП на первой передаче   9

1. 3. 3 Определение передаточных чисел промежуточных ступеней коробки передач                                                                               10

2. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИНАМИЧНОСТИ АВТОМОБИЛЯ 11

2. 1 Показатели динамичности автомобиля при равномерном                  движении                                                                                       11                

2. 1. 1 Метод силового баланса                                              11

2. 1. 2 Метод динамической характеристики                                    15

2. 2 Показатели динамичности автомобиля при неравномерном движении                                                                        17

Список использованной литературы                                                         21

Задание

Произвести тяговый расчет автомобиля и оценку его динамичности

Заданные параметры

Тип автомобиля                                                                  легковой

Колесная формула                                                              4х2

Тип двигателя                                                                     бензиновый

Тип трансмиссии                                                                 механическая

Пассажировместимость                                                  5 человек

Максимальная скорость                                                     145 км/ч

Максимальный коэффициент сопротивления дороги ψ _мах 0, 32

В качестве прототипа выбираем автомобиль skoda fabia

Общая характеристика

Колесная формула                        4х2

Собственная масса                    1076 кг

На переднюю ось                          534 кг

На заднюю ось                          542 кг

Полная масса                                    1501 кг

На переднюю ось                                752 кг

На заднюю ось                                  757 кг

Ведущие колёса                              передние

Коробка передач                           механическая пятиступенчатая

1. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ

1. 1Оценка выбираемых параметров

1. 1. 1Дорожные условия, при которых автомобиль развивает заданную максимальную скорость

Движение автомобиля с максимальной скоростью возможно в

хороших дорожных условиях. Дорожные условия характеризуются величиной суммарного коэффициента сопротивления дороги:

где f - коэффициент сопротивления качению;

 i – продольный уклон дороги.

В зависимости от качества дорожного покрытия величина коэффициента f₀ находится в пределах – 0, 015 – 0, 025.

1. 1. 2 Определение полной массы автомобиля и распределения ее по осям

Определим коэффициент использования массы прототипа:

;

- полная масса автомобиля,

- собственная масса автомобиля,

- грузоподъемность автомобиля.

Определим собственную и полную массы автомобиля:

; ;

,

Определим коэффициенты распределения собственной и полной масс автомобиля- прототипа по осям:

Нагрузку рассчитываемого автомобиля в снаряженном состоянии определим по прототипу:

;

Нагрузку рассчитываемого автомобиля в нагруженном состоянии определим по прототипу:

;

.

1. 1. 3 Выбор аэродинамических параметров автомобиля

 Сила сопротивления воздуха  определяется по эмпирической формуле:

где k_в – коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости), принимаем для легкового автомобиля равным 0, 345 Нс²/м⁴; F – лобовая площадь автомобиля, представляющая собой площадь его проекции на плоскость, перпендикулярную к продольной оси автомобиля, для легкового автомобилей:

,

1. 1. 4 Размер шин

Статический радиус колеса равен 0, 29 м

1. 1. 5Выбор частоты вращения коленчатого вала автомобильного двигателя при максимальной мощности        

 = 5000 об/мин, где n_N – частота вращения коленчатого вала.

1. 2 Определение параметров автомобильного двигателя

         1. 2. 1Определение максимальной мощности двигателя

Для одиночного автомобиля мощность двигателя определяем из условия обеспечения движения с заданной максимальной скоростью:

,

где η _т=0, 92 – коэффициент полезного действия трансмиссии

Используя найденную мощность, определим максимальную мощность двигателя:

,

1. 2. 2  Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

 Зависимость эффективной мощности  в функции числа оборотов  коленчатого вала двигателя построим, используя формулу Лейдермана:

, где

, об/мин; , об/мин.

Задаемся частотой вращения n_e в диапазоне от до :

n1=nmin = 900 мин-1	n3= 2000 мин-1	n5= 4000 мин-1
n2= 1000 мин-1	n4= 3000 мин-1	n6= 5000 мин-1
n7= =5500 мин-1

Значение эффективного момента  двигателя определим по формуле:

   Текущие значения удельного  и часового  расходов топлива определим по формулам:

 ,

г/кВтч – эффективный расход топлива при .

Пример расчета для n_min = 600 мин^-1:

,

где n_N = 5000 мин^-1 – частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности N_emax = 86, 7 кВт; n_e и N_e – текущие значения частоты вращения коленчатого вала и мощности.

Значение крутящего момента двигателя:

.

Удельный расход топлива:

Часовой расход топлива:

По результатам расчета составляем таблицу и строим внешнюю скоростную характеристику двигателя:

Таблица 1 – Параметры внешней характеристики двигателя

1. 3. 1 Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи определяют из условия обеспечения заданной максимальной скорости  движения автомобиля на высшей ступени КП при установленном значении =5500 мин^-1:

где u_к. = 1– передаточное число КП на высшей ступени (высшей является прямая передача);

r_к = 0, 29 м – радиус колеса.

1. 3. 2 Определение передаточного числа КП на первой передаче

 На основании уравнения тягового баланса автомобиля, передаточное число КП на первой передаче определяют по формуле:

где M_max – максимальный крутящий момент двигателя в кНм.

Полученное передаточное число , необходимо проверить по условию обеспечения сцепления ведущих колес с дорогой.

Максимально возможное передаточное число коробки на первой передаче по условию сцепления ведущих колес определяют по формуле:

.

где 0, 8 – коэффициент сцепления,

- максимальное значение коэффициента перераспределения массы; = 1, 2;

m_сц – сцепная масса автомобиля, т. е. масса приходящаяся на ведущие колеса, кг.

Возможность движения автомобиля на дорогах с принятым коэффициентом сцепления будет обеспечена при условии соблюдения неравенства . Выбираем 2, 04.

1. 3. 3 Определение передаточных чисел промежуточных ступеней КП

Установлено, что передаточные числа КП изменяются в соответствии с законом геометрической прогрессии, т. е.:

.

Из этого соотношения следует, что:

,

 где k – порядковый номер передачи,

  n=5 – количество передач коробки.

Тогда:

u_k1= 2, 04

u_k2=

u_k3=

u_k4=

u_k5=

2. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИНАМИЧНОСТИ АВТОМОБИЛЯ

2. 1 Показатели динамичности при равномерном движении

Показателями тяговой динамичности автомобиля при равномерном движении являются:

– максимально возможная скорость движения автомобиля в данных дорожных условиях;

– значения коэффициентов сопротивления дороги, преодолеваемые автомобилем на низшей и высшей передачах;

– соответствующие им величины динамического фактора.

Расчетное определение этих показателей затруднительно, поэтому обычно пользуются графоаналитическим методом. Наибольшее распространение получили метод силового баланса и метод динамической характеристики.

2. 1. 1 Метод силового баланса

При движении автомобиля движущие силы уравновешиваются действием сил сопротивления движению и уравнение тягового баланса в общем случае имеет вид:

Рт=Рк Рп+Рв±Рu=Рg+Рв±Рu.

В случае равномерного движения автомобиля сила инерции Рu = 0 и уравнение приобретает вид: Рт=Рg+Рв

При решении задач по определению динамических качеств автомобиля пользуются его тяговой характеристикой.

Основной для построения тяговой характеристики является скоростная характеристика автомобильного двигателя.

Тяговая характеристика, построенная по методу А. Н. Островцева представляет собой графики зависимостей Рт = f(V) и Рс =Рт – Рв = f(V). Кроме того, в характеристике представлены также зависимости суммарной силы дорожного сопротивления от коэффициента дорожного сопротивления Рg = f(ψ ) при различной загрузке автомобиля и максимальной по условиям сцепления ведущих колес силы тяги от коэффициента сцепления Р = f(j) при различной загрузке автомобиля.

Таблица 2 - Параметры тяговой характеристики автомобиля

Пример расчета для первой передачи при 900 об/мин

Графы 1-3. таблицы заполняются в соответствии с внешней скоростной характеристикой. Определить скорость движения автомобиля на разных передачах (графа 4) при соответствующих частотах вращения коленчатого вала двигателя можно по формуле:

V=  =  = 11, 533 км/ч

Окружающая сила тяги на ведущих колесах Рт (графа 5) определяется по формуле:

P_T =  =  =5, 116 кН.

Сила сопротивления воздуха определяется:

P_в =  *10^-3 =  *10^-3 = 0, 0066 кН.

Сила сопротивления дороги определяется (при условии, что автомобиль движется на горизонтальном участке дороги):

P_д = fG*10^-3 = 0. 025*12. 587*10^-3 = 0. 00031 кН,

где f – коэффициент сопротивления качению при данной скорости движения автомобиля

.

Свободная окружная сила представляет собой разность между окружной силой тяги и силой сопротивления воздуха:

Рс = Рт – Рв =5, 1166 – 0. 0066 = 5, 110 кН.

По данным таблицы построим среднюю часть графика силового баланса.

Крайне левый и правый квадраты графика строим на основании известных зависимостей

Пример расчета:

P_g =  =  = 0, 636кН

Таблица 3 - Суммарная сила дорожного сопротивления в зависимости от загрузки автомобиля.

 =  = 4, 9 кН

где - собственная масс автомобиля, кг;

- загрузка автомобиля, кг;

- сцепная масса автомобиля, т. е. масса, приходящаяся на ведущие колеса, при соответствующем состоянии загрузки, кг;

- коэффициент сцепления.

Таблица 4 - Суммарная сила дорожного сопротивления в зависимости от загрузки автомобиля

Используя тяговою характеристику, необходимо графически решить задачи по определению динамических качеств автомобиля, например, такие как приведенные ниже

2. 1. 2 Метод динамической характеристики

Динамическая характеристика строится на основе тяговой характеристики автомобиля и представляет собой график зависимости динамического фактора  от скорости движения V на всех передачах.

Для построения динамической характеристики составляем таблицу 5.

Таблица 5 - Динамическая характеристика автомобиля 

Величину динамического фактора определяют по формуле:

;

Чтобы не пересчитывать при каждом изменении нагрузки величину динамического фактора, динамическую характеристику дополняют номограммой нагрузок. Ось абсцисс динамической характеристики продолжают влево и наносят на ней шкалу нагрузок Н, %. Из нулевой точки шкалы нагрузок строят ось ординат и наносят на ней шкалу динамического фактора  для не груженного автомобиля. Величину масштаба « » в мм для шкалы « » находят из соотношения:

где - масштаб шкалы динамического фактора .

Равнозначные деления шкал D₀ и D_а соединяют между собой прямыми линиями и получают, таким образом, номограмму нагрузок. Чтобы оценить возможность работы автомобиля баз буксования ведущих колес при различных загрузках автомобиля необходимо сопоставить величины динамических факторов по условиям тяги и по условиям сцепления. Такое сопоставление удобно выполнять при помощи графика контроля буксования, характеризующего величины динамического фактора по сцеплению при различных значениях нагрузки и коэффициента сцепления.

Значения динамических факторов по сцеплению груженого Д_асц, и не груженого Д_0сц автомобиля при различных значениях коэффициента сцепления определяются по формулам:

D_асц= *j = *0. 8 = 0. 4

D_0сц= *j = *0. 8 =0. 4

и откладываются, соответственно, на шкалах графика D_а и D₀ том же масштабе. Значения D_асц и D_0сц, вычисленные для одинаковых коэффициентов сцепления, соединяют между собой прямыми пунктирными линиями. Над каждой пунктирной линией делается надпись, обозначающая, что для каждого значения коэффициента сцепления построена. Динамическая характеристика дополненная номограммой нагрузок и графиком контроля буксования, называется динамическим паспортом автомобиля.

2. 2 Показатели динамичности при неравномерном движении.

Показателями динамических свойств автомобиля при неравномерном движении служат величины ускорений, а также путь и время, необходимые для движения автомобиля в определенном интервале изменения скорости. Неравномерное движение автомобиля может быть ускоренным или замедленным.

Величины ускорений, развиваемых автомобилем на различных передачах определяются по формуле:

, где ,   

_вр – коэффициент учета вращающихся масс, величину которого можно определить из эмпирического выражения: .

Таблица 6 – Величина коэффициента учета вращающихся масс в зависимости от передаточного числа КПП

№			вр
uк1	2, 04	4, 16	1, 1964
uк2	1, 71	2, 92	1, 1468
uк3	1, 43	2, 04	1, 1116
uк4	1, 2	1, 44	1, 0876
uк5			1, 07

Для скоростей ниже 30 км/ч зависимость потерь на качение от скорости можно не учитывать.

Время  и путь  определяем графоаналитическим способом. Кривые ускорений разбиваем на интервалы и считаем, что в каждом интервале изменения скорости, автомобиль разгоняется с постоянным ускорением:

,

j_ср=0, 5(1. 71+0)=0, 855 м/с².

Определив величину среднего ускорения, находим время разгона автомобиля при изменении скорости движения от  до :

,      

.

Тогда общее время разгона будет равно:

,      

.

При расчете пути разгона  приближенно считаем, что в каждом интервале изменения скорости автомобиль движется равномерно со средней скоростью:

,    

Таблица 7 - Показатели динамичности при неравномерном движении.

Рисунок 3 – График ускорений автомобиля

.

Тогда:

,

.

 Тогда общий путь разгона  будет равен:

,

Определение времени и пути разгона автомобиля

                                                                                               Таблица 5

Остановочный путь S_т в м определяют с учетом коэффициента эффективности торможения по формуле:

,

где V_H – начальная скорость торможения, км/ч;

 - время срабатывания тормозного привода и время реакции водителя, с (для пневматического привода =1, 6с);

 – коэффициент эффективности торможения ( для грузовых  =1, 4);

=0, 7 – коэффициент сцепления колес с дорогой.

Рисунок 4 – График тормозных характеристик автомобиля

Таблица 5 – Величина пути торможения автомобиля.

Список используемой литературы.

1. Тяговый расчет автомобиля: Методические указания/ Сост.

проф. Е. И. Железнов: Волгоград. гос. техн. ун-т. Волгоград, 2002 – 33с.

2. Автомобили: Теория: Учебник для вузов/ Гришкевич А. И. -Мн.: Выс. Шк., 1986-208 с.: ил.

3. Краткий автомобильный справочник. Том 2. Грузовые автомобили/ Кисуленко Б. В.  – М.: ИПЦ «Финпол», НИИАТ, 2004, - 667 с.