Тяговый расчёт легкого автомобиля

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургская государственный университет сервиса и экономики

 

 

 

 

 

 

Автотранспортные  средства

 

 

 курсовая работа:

Тяговый расчёт легкого автомобиля

 

 

 

 

                                                     Выполнил студент                                                

                                             Спец. автосервис                                                       

                                                         Заочной группы 6/1106

                                                                      Пронин Андрей Владимирович

                                                                              Проверил : старший преподаватель

                                                                                          Агапов Дмитрий Станиславович

 

Содержание:

 

1. Тяговый расчет автомобиля                               4

1.1.Определение  полной массы автомобиля 

и распределение ее по осям       4

1.2. Расчет координат  центра тяжести автомобиля   4

1.3. Выбор шин         4

1.4. Определение  характеристик двигателя    5

1.4.1. Определение  подкапотной мощности двигателя 

необходимой для  движения автомобиля с максимальной

скоростью          5

1.4.2. Расчет стендовой  мощности двигателя    6

1.4.3. Построение внешней  скоростной характеристики 

двигателя          6

1.4.4. Определение  крутящего момента     6

1.4.5. Определение  литража двигателя     7

1.4.6. Определение  хода поршня (S) и диаметра поршня(D)  7

1.5. Определение  конструктивных параметров автомобиля  8

1.5.1. Определение  передаточного числа главной  передачи  8

1.5.2. Определение  передаточного числа 1-ой передачи  8

1.5.3.  Выбор  количества передач      8

1.5.4.Определение передаточных чисел промежуточных передач 8

1.5.5. Определение  скорости автомобиля на различных 

передачах          9

1.6. Расчет  тягового  баланса автомобиля     9

1.6.1. Определяем  силу сопротивления вспомогательного 

оборудования         10

1.6.2. Сила сопротивления дороги      10

1.6.3. Сила аэродинамического  сопротивления    11

1.6.4. Сила сопротивления  трансмиссии     11

1.7. Мощностной  баланс автомобиля     12

1.8. Динамический  паспорт автомобиля     13

1.8.1. Динамический  фактор       13

1.8.2. Номограмма загрузки автомобиля (D₀)    14

1.8.3. Номограмма  контроля буксования     15

1.9. Характеристика  ускорений      15

1.10. Характеристика  разгона       16

2. Топливная  характеристика установившегося

 движения  автомобиля       20

3. Сравнительная  характеристика и анализ    

спроектированного автомобиля     23

Литература        

 

 

 

1.Тяговый  расчет автомобиля

1.1.Определение  полной массы автомобиля и  распределение ее по осям:

 

, где :

 

m_o=1020 (кг)- масса снаряженного автомобиля (прототип);

m_гр=150 (кг)- номинальная грузоподъемность автомобиля;

q_o=70 (кг)- расчетная масса пассажира;

q_бг=10 (кг)- расчетная масса багажа;

N_сум=5 (чел.)- кол-во перевозимых пассажиров (суммарно) с учетом водителя;

 

;

 

.

 

m_a1= 46% = 563,2(кг)- вес приходящийся на переднюю ось;

m_a2= 54% = 766,8(кг)- вес приходящийся на заднюю ось.

 

1.2. Расчет  координат центра тяжести автомобиля:

 

  - расстояние от передней  балки

 

до центра тяжести;

 

-расстояние от заднего моста

до центра тяжести;

 

h=(0,25)L = 0,25* 2424 = 606(мм) – высота центра тяжести;

где:

L=2424(мм)- колесная база автомобиля.

1.3. Выбор  шин:

Определение осевой нагрузки, действующей на шину.

                                    

 

 

где :

- количество шин на передней  балке ;

-количество шин установленных  на заднем мосту ;

.

 

Размеры шин :

175/70 S R13

где :

175 – ширина профиля (мм);

R – радиальная;

13 – диаметр  диска;

S – индекс скорости допускает максимальную скорость 180 км/ч.

 

Статический радиус колеса:                        

Радиус качения:                    

 

Наружный диаметр:               = 600(мм) 

 

1.4. Определение  характеристик двигателя.

1.4.1. Определение подкапотной мощности  двигателя необходимой для движения  автомобиля с максимальной скоростью.

 

                            
 где:           

- сила тяжести автомобиля      g = 9,81 (м/с²) – ускорение свободного падения;

- коэффициент сопротивления  качению колеса;

f₀ = 0,012 – коэффициент, зависящий от состояния дороги;

V_max=140  (км/ч) = 39 (м/с) – максимальная скорость автомобиля;

- КПД трансмиссии;

k = 0,28 – коэффициент обтекаемости автомобиля;

F = 0,78*1,443*1,62 = 1,82 (м²) – лобовая площадь сечения автомобиля;

где:

В_Г = 1,62 (м) – габаритная ширина автомобиля;

Н_Г = 1,443 (м) – наибольшая габаритная высота автомобиля;

 

1.4.2. Расчет стендовой мощности двигателя

где:

 N_v – подкапотная мощность двигателя;

- коэффициент потери мощности  двигателя на привод

вспомогательного оборудования;

 

 

 

1.4.3.Построение  внешней скоростной характеристики  двигателя. 

мощность двигателя.

где:

- подкапотная мощность двигателя;

А=В=С=1 – коэффициенты;

n_e = 500 – 6000 (об/мин) – текущие обороты двигателя;

n_N = 5500(об/мин) – обороты при максимальной мощности двигателя;

 

1.4.4. Определение крутящего момента.

где:

N_e – мощность двигателя при текущих оборотах;

n_е – текущие обороты двигателя;

 

 

Расчеты сводим в таблицу 1.1.

 

ne			Ne, кВт	Ме, Н м
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000	0,09 0,18 0,27 0,36 0,45 0,54 0,63 0,72 0,81 0,9 1 1,09	0,0081 0,0324 0,0729 0,1296 0,2025 0,2916 0,3969 0,5184 0,6561 0,81 1 1,1881	4,388 9,309 14,567 19,963 25,3 30,382 35,011 38,991 42,124 44,212 45,069 44,306	83,81 88,9 92,742 95,323 96,646 96,715 95,529 93,09 89,395 84,444 78,255 70,52

Табл. 1.1.                                          

 

1.4.5. Определение литража двигателя. 

где:

-максимальная мощность двигателя;

- литровая мощность двигателя.

 

1.4.6. Определение хода поршня (S) и диаметра поршня(D).

 

 
ход поршня.

где:

литраж двигателя;

i = 4 – число цилиндров.

 

 

диаметр поршня.

 

1.5. Определение  конструктивных параметров автомобиля.

1.5.1. Определение передаточного числа главной передачи.

передаточное  число главной передачи;

 

где:

r_k = 285 мм = 0,285 м – статический радиус колеса;

n_v = 6000 об/мин. – обороты двигателя при максимальной скорости;

i_кв = 0,75 – передаточное отношение высшей передачи КПП;

V_amax = 140 км/ч = 39 м/с – максимальная скорость автомобиля;

 

1.5.2. Определение передаточного числа  1-ой передачи.

передаточное  число 1-ой передачи.

где:

Ga =13916 Н – сила тяжести автомобиля;

- КПД трансмиссии;

М_emax = 96,715 – максимальный крутящий момент (табл. 1.1.);

максимальное дорожное сопротивление;

r_к = 0,285 м – статический радиус колеса;

i₀ = 5,39 – передаточное число главной передачи.

 

1.5.3.  Выбор количества передач.

У данного прототипа  ВАЗ-21047 имеется пятиступенчатая  коробка переключения передач.

 

1.5.4.Определение  передаточных чисел промежуточных  передач.

где:

к – порядковый номер рассчитываемой передачи; 

n – общее число передач не учитывая ускоряющую передачу и              передачу заднего хода;

 

- передаточное число 2-ой передачи;

- передаточное число 3-ей передачи;

- передаточное число 4-ой передачи;

- передаточное число 5-ой передачи;

-передаточное число заднего  хода.

 

1.5.5. Определение скорости автомобиля  на различных передачах.

-  скорость автомобиля.

где:

n_e – текущие обороты автомобиля;

r_к = 290 мм = 0,29 м – радиус качения колеса; 

i_к – передаточное число соответствующей передачи автомобиля;

i₀ = 5,39 – передаточное число главной передачи.

 

Расчеты сводим в таблицу 1.2.

 

ne об/мин.	Va   м/с
	1	2	3	4	5
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000	0,86 1,72 2,6 3,45 4,32 5,18 6,04 6,91 7,77 8,64 9,5 10,37	1,27 2,55 3,82 5,1 6,38 7,65 8,93 10,21 11,48 12,76 14,04 15,31	1,89 3,78 5,67 7,57 9,46 11,35 13,25 15,14 17,03 18,93 20,82 22,71	2,78 5,5 8,34 11,13 13,91 16,6 19,48 22,26 25,04 27,82 30,61 33,39	3,97 7,95 11,92 15,9 19,87 23,85 27,82 31,8 35,78 39,75 43,73 47,7

Табл. 1.2.

 

1.6. Расчет  тягового баланса автомобиля

 

 

где:

P_e – полная эффективная сила тяги;

 

1.6.1. Определяем силу сопротивления  вспомогательного оборудования.

 

P_b- сила сопротивления вспомогательного оборудования;

где:

M_b – момент сопротивления создаваемый вспомогательным оборудованием;

где:

M_b0 – момент сопротивления вспомогательного оборудования при

низкой частоте  вращения коленчатого вала; 

b_E - коэффициент учитывающий влияние скоростного режима на

увеличение  момента сопротивления;

где;

P_b0 = 0,01 мПа – среднее расчетное давление газов, обеспечивающее

привод вспомогательных  механизмов, на низкой частоте вращения

коленчатого вала;

b_E0 – коэффициент скоростных потерь на привод вспомогательного

оборудования =

 

 

 

 

1.6.2. Сила сопротивления дороги.

 

где:

Ga – сила тяжести автомобиля;

f₀ – коэффициент сопротивления качению колеса;   

V_a – скорость автомобиля на высшей передачи.

 

1.6.3. Сила аэродинамического сопротивления.

 

где:

k – коэффициент обтекаемости;

F – площадь лобового сечения.

 

1.6.4. Сила сопротивления трансмиссии.

где:

n_тр = 2 – количество агрегатов в трансмиссии;

- нагрузка на ведущий мост  при полном использование грузоподъемности;

- коэффициент, учитывающий тип  автомобиля;

Р_х0 = 30 (Н) – сила сопротивления проворачивания валов, агрегата   

трансмиссии;

- коэффициент скоростных потерь;

- коэффициент силовых потерь  в трансмиссии.

Результаты  сводим в таблицы 1.3. и 1.4.

 

N   передач.	Показатели		Частота вращения кол. вала.
	обоз.	размерн.	500	1 1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500	6000
1	Ре Рb Ре-Рb Va	Н H H м/с	5103 57 5046 0,86	5413 82 5330 1,72	5647 124 5523 2,6	5804 184 5620 3,45	5885 260 5625 4,32	5889 354 5535 5,18	5817 464 5353 6,04	5668 592 5076 6,91	5443 736 4707 7,77	5142 897 4245 8,64	4765 1076 3689 9,5	4294 1271 3023 10,37
2	Pe Pb Pe-Pb Va	H H H м/с	3445 38,6 3407 1,27	3665 55,85 3609 2,55	3823 84,6 3798 3,82	3930 124,8 3805 5,1	3984 176,6 3808 6,38	3987 239,8 3747 7,65	3938 314,6 3623 8,93	3837 400,8 3437 10,21	3685 498,9 3187 11,48	3481 607,8 2874 12,76	3226 730,6 2496 14,04	2907 863,2 2044 15,31
3	Pe Pb Pe-Pb Va	H H H м/с	2330 26,02 2304 1,89	2471 37,6 2433 3,78	2578 57,04 2521 5,67	2650 84,1 2566 7,57	2686 119 2567 9,46	2688 161,7 2527 11,35	2655 212,1 2443 13,25	2587 270,2 2317 15,14	2484 336,2 2148 17,03	2347 409,8 1939 18,92	2175 492,6 1683 20,82	1960 582 1378 22,71
4	Pe Pb Pe-Pb Va	H H H м/с	1585 17,7 1568 2,78	1681 25,5 1655 5,5	1753 38,8 1714 8,34	1802 57,2 1745 11,13	1827 81 1746 13,91	1829 110 1719 16,6	1806 144,2 1662 19,48	1760 183,8 1577 22,26	1690 228,7 1462 25,04	1597 278,7 1319 27,82	1479 335,1 1144 30,61	1333 395,9 938 33,39
5	Pe Pb Pe-Pb Va	H H H м/с	1109 12,39 1097 3,97	1176 17,85 1159 7,95	1227 27,16 1200 11,92	1261 40,04 1221 15,9	1279 56,7 1223 19,87	1280 77 1203 23,85	1264 100,9 1164 27,82	1232 128,6 1140 31,8	1183 160 1023 35,78	1117 175 922 39,75	1035 234,5 801 43,73	933,5 277,1 656,4 47,7