расчёт тягово-скоростных и топливно-экономических показателей автомобиля

Основные главы по теме:

1. Расчет показателей тягово-скоростных свойств автомобиля
2. Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля
3. Определение основных параметров двигателя и трансмиссии проектируемого автомобиля
4. Топливно-экономический расчет автомобиля.
5. Тягово-скоростной расчет автомобиля
6. Тяговый расчет автомобиля
7. Тяговая характеристика автомобиля
8. Система контроля наличия на стенде автомобиля
9. Построение графика ускорение автомобиля при разгоне
10. Практическое использование графика ускорений автомобиля

Краткое содержание глав:

Расчет показателей тягово-скоростных свойств автомобиля

В соответствии с заданием ширина профиля шины bп= 260 мм и диаметр посадочного обода d0 = 508 мм). Тогда расчетный радиус ведущих колес:
м.
Задаемся восьмью значениями частоты вращения коленчатого вала nx от минимальной nmin = 800 мин-1 до максимальной nmаx = 1,1 · nN = 2600·1,1 = 2782 мин-1.
Для выбранных значений частот вращения коленчатого вала двигателя рассчитываем:
– эффективную мощность Nex двигателя и крутящий момент на коленчатом валу двигателя:
кВт;
Н·м,
где Ne.max – максимальная эффективная мощность на коленчатом валу двигателя; a, b, c – постоянные коэффициенты, зависящие от типа двигателя (для дизельного двигателя а = 0,53, b = 0,56, с = 1,09); Е = nx/nN – степень использования частоты коленчатого вала двигателя.
По значениям Мки соответствующим значениям n в диапазоне от n1 до
nMк.max рассчитываем значения эффективной мощности по формуле
кВт.
при n = 2343 мин-1:
кВт;
при n = 2086 мин-1:
кВт.
…

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля

3.1 Тяговая характеристика автомобиля

С целью решения уравнения движения автомобиля методом силового баланса, представим его в виде:

;
(3.1)

где – сила тяги, приложенная к ведущим колесам;
– сила сопротивления качению;
– сила сопротивления подъема;
– сила сопротивления воздуха;
– сила сопротивления разгону.
Полученное уравнение называют уравнением силового (или тягового) баланса. Уравнение силового баланса показывает, что сумма всех сил сопротивления движению в любой момент времени равна окружной силе на ведущих колесах автомобиля.
Уравнение позволяет определить величину окружной силы, развиваемой на ведущих колесах автомобиля, и установить, как она распределяется по различным видам сопротивлений.
Графическое изображение уравнения силового (тягового) баланса в координатах “окружная сила – скорость”, называется тяговой характеристикой автомобиля.

3.1.
…

Определение основных параметров двигателя и трансмиссии проектируемого автомобиля

1.1 Определение полной массы автомобиля

Ориентируясь на ближайший прототип, принимаем следующее значение
собственная массы проектируемого автомобиля:

Полная масса автомобиля:

где кг – грузоподъёмность проектируемого автомобиля.

1.2 Распределение массы автомобиля по осям

Коэффициенты нагрузки передней и задней осей у прототипа (Приложение 1 ):

Распределение массы для проектируемого автомобиля:
– на одно переднее колесо:

– на одно заднее колесо:

где – число передних колёс;
– число задних колёс.
1.3 Выбор шин

Ориентируясь на ближайший прототип и, исходя из значений m1 и m2, выбираем шину 195/55R16 со следующими параметрами:
– максимально допустимая нагрузка mдоп = 339 кг;
– допустимая скорость Vдоп = 250 км/ч.
…

Топливно-экономический расчет автомобиля.
Расход топлива определяется по формуле:
л/100 км.
где ρт =0,76 кг/л – плотность бензина; gei = 347,9 г/кВт-ч – удельный расход топлива , при работе по внешней скоростной характеристике для i-го значе­нии (ωei), определяют по табл. 1.1 или по графику внешней скоростной характеристики;
Pψi = ψ∙Ga = 0,016·13200 = 211 Н – сила дорожного сопротивления АТС;
= 0,45·1,85·(28,4/3,6)2 = 52 Н – сила аэродинамического сопротивления движению АТС;
Ки – коэффициент, учитывающий изменение ge в зависимости от степени использования мощности двигателя И.
Коэффициент Ки определяем по формуле
Ки = b0 + b1∙И + b2∙И2 + b3∙И3 = 3,27-8,22·0,11+9,13·0,112-3,18·0,113 = 2,45,
где для бензиновых двигателей b0 = 3,27; b1 = -8,22; b2 = 9,13; b3 = -3,18.
…

Тягово-скоростной расчет автомобиля

1.1. Определение эффективной мощности, эффективного крутящего момента и построение внешней скоростной характеристики двигателя

Для определения тягово-скоростных свойств используют урав­нение мощностного баланса для одиночного автомобиля:
NT = NВ + NД + Nj ,
где NВ, NД, Nj – мощности, затрачиваемые на преодоление сопро­тивления воздуха, дороги, разгон автомобиля соответственно.
Требуемую эффективную мощность двигателя проектируемого АТС определяют по указанным в задании значениям максимальной скорости (Vmax).
Поскольку NT =Ne∙ηтр при Vmах запас тяги равен нулю, т.е. авто­мобиль не может разгоняться, то мощность, затрачиваемая на разгон, также равна нулю. Тогда мощность двигателя
кВт,
где k = 0,4 – коэффициент сопротивления воздуха; F=1,85 м2– лобовая площадь автомобиля; ηтр = 0,94 – коэффициент полезного действия трансмиссии (КПД); ψv = 0,036–коэффициент сопротивления дороги.
Ga = G0 + Gпасс. = 945∙9,81 + 5∙750 = 13200 Н = 13,2 кН.
…

Тяговый расчет автомобиля

1.1 Определение полной массы автомобиля

Задачей тягового расчета является определение характеристик двигателя и трансмиссии, обеспечивающих требуемые тягово-скоростные свойства автомобиля и его топливную экономичность в заданных условиях эксплуатации.

Таблица 1
Краткая техническая характеристика автомобиля ВАЗ-21093 (параметры автомобиля необходимые для выполнения работы)

№ п/п
Параметр
Обозначение
Размерность
Величина параметра
1.
Марка и тип автомобиля
–
–
ВАЗ-21093
2.
Колесная формула
–
–
4×2
3.
Число пассажиров
nп
–
5
4.
Собственная масса снаряженного автомобиля
mo
кг
945
5.
Полная масса автомобиля
ma
кг
1370
6.
Распределение массы автомобиля по мостам:

– на передний мост
m1
кг
616,5

– на задний мост
m2(т)
кг
753,5
7.
База автомобиля
L
м
2,46

Полная масса автомобиля определяется следующим образом:

, (1.
…

Тяговая характеристика автомобиля

С целью решения уравнения движения автомобиля методом силового баланса, представим его в виде:

;
(3.1)

где – сила тяги, приложенная к ведущим колесам;
– сила сопротивления качению;
– сила сопротивления подъема;
– сила сопротивления воздуха;
– сила сопротивления разгону.
Полученное уравнение называют уравнением силового (или тягового) баланса. Уравнение силового баланса показывает, что сумма всех сил сопротивления движению в любой момент времени равна окружной силе на ведущих колесах автомобиля.
Уравнение позволяет определить величину окружной силы, развиваемой на ведущих колесах автомобиля, и установить, как она распределяется по различным видам сопротивлений.
Графическое изображение уравнения силового (тягового) баланса в координатах “окружная сила – скорость”, называется тяговой характеристикой автомобиля.

3.1.
…

Система контроля наличия на стенде автомобиля

Система контроля проверяет наличие автомобиля на стенде. Ультразвуковой датчик, закрепленный около бокового ролика задней оси, служит для контроля наличия автомобиля на роликах стенда.
Механизм автоматической регулировки колесной базы
Состав механизма автоматической регулировки:
• привод рамы 1 шт.;
− винтовая пара (2 шт.);
− редуктор с трехфазным двигателем (2 шт.).
• устройства автоматического управления перемещения;
− ультразвуковой датчик (1 шт.).
Благодаря механизму автоматической регулировки колесной базы стенд может быть отрегулирован под колесную базу испытуемого автомобиля в заданных пределах путем перемещения подвижного блока роликов.
Конструктивно привод рамы состоит из поперечной балки, установленной на две продольные балки, закрепленные на основании.
…

Построение графика ускорение автомобиля при разгоне
Величину ускорения находим из уравнения, связывающего динамический фактор с условиями движения автомобиля:

;
(3.17)

где – коэффициент учета вращающихся масс;

;
(3.18)

для одиночных автомобилей при их номинальной нагрузке можно считать ; .

Таким образом, имеем:
;
(3.19)

Производим расчеты:

Последующие расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.5. Полученные значения наносим на график ускорений автомобиля.
По рассчитанным значениям строим график ускорений автомобиля (рисунок 3.3).

Таблица 3.
…

Заключения по теме:

В последнее время в стране происходит увеличение численности автомобильного транспорта как легкового, так и грузового. Большая доля из новых автомобилей составляют автомобили импортного производства. За рубежом диагностика и выявление неисправностей на автомобилях осуществляется на станциях технического обслуживания оборудованных компьютерными стендами позволяющими измерять мощность двигателей, динамические и тягово-скоростные характеристики автомобиля. Для выявления возможных неисправностей чаще всего на наших станциях технического обслуживания используют визуальный метод не проводя глубокой диагностики, проведение которой позволило бы вовремя обнаружить и устранить возможные неисправности до того как они могут привести к поломке некоторых узлов автомобиля или полного выхода автомобиля из строя.

В соответствии с заданием в курсовом проекте произведен выбор и обоснование исходных данных для тягового расчета грузового автомобиля собственной массой 5300 кг и по его результатам построены графики. Библиографический список 1. Автомобиль: Основы конструкции: Учебник для вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство"/Н.Н. Вишняков, В.К. Вахламов, А.Н Нарбут и др.— 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. – 304 с.: ил. 2. Автомобили УАЗ-3160. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту /К.Б. Пятков, А.П. Игнатов, С.Н. Косарев и др. — М.: Издательство "За рулем", 1997 – 167 с. 3. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению.— 14-е изд., перераб. и доп./Под ред. Г.Н. Поповой. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. – 416 с., ил.

В курсовом проекте выполнили тягово-скоростной расчет автомобиля. Определили максимальную мощность двигателя при Vmax = 156 км/ч, произвели расчет и построение внешней скоростной характеристики автомобильного двигателя, тяговой и динамической характеристики автомобиля. Рассчитали и построили графики пути и времени разгона автомобиля. Используя внешнюю скоростную характеристику и зависимость, связывающую угловую и линейные скорости на различных передачах построили график мощностного баланса. Построили график топливно-экономической характеристики АТС на высшей передаче. Произвели расчет сцепления. Сравнительные характеристики проектируемого автомобиля и прототипа ВАЗ-2109 указаны в табл.1.6. Таблица 1.6 Технические характеристики ВАЗ-2109 Проектируемый автомобиль Максимальная скорость, км/ч. 156 156 Число оборотов к.в. двигателя при максимальной мощности, об/мин. 5600 5000 Мощность двигателя, кВт 47 87,8 Крутящий момент, Н·м ??? 209,8 Литература

В Российской Федерации ГОСТ Р 52051-2003 «Механические транспортные средства и прицепы. Классификация и определения», разработанный Всероссийским научно-исследовательским институтом сертификации и стандартизации в машиностроении (ВНИИНМАШ), согласно какому механические транспортные средства и прицепы (полуприцепы) классифицируются по категориям. В ГОСТ Р 52051 - 2003 также указаны определения типов кузова автомобилей (категория М1). Но при всей универсальности в этом стандарте практически нет классификаций автомобилей (M1), автобусов (разделенных на две категории M2 и M3) или грузовых автомобилей (сокращено до трех категорий N1, N2 и N3). В нынешнее время в ЕС легковые автомобили делятся не только на габаритные размеры, но и на классы, например, минивэны, автомобили с купе и кабриолетными кузовами, внедорожники и т. д. Список литературы

В соответствии с заданием в курсовом проекте произведен выбор и обоснование исходных данных для тягового расчета полноприводного автомобиля собственной массой 1800 кг и по его результатам построены графики. После этого, используя результаты тягового расчета, была спроектирована передняя зависимая подвеска, вид общий которой представлен на плакате ВлГУ 190601 13.4.01 ВО. Библиографический список 1. Конструирование и расчет автомобиля: Метод. указания к курсовому проектированию: В 2 ч. Ч2. Рулевое управление, Тормоза, Подвеска. 2-е изд. испр. и доп. /Владим. гос. ун-т; Сост.: В.П.Фролов, В.А.Немков. Владимир, 2002. 44 с. 2. Автомобиль: Основы конструкции: Учебник для вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство"/Н.Н. Вишняков, В.К. Вахламов, А.Н Нарбут и др.— 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. – 304 с.: ил.

Двигатели внутреннего сгорания на нефтепродуктах исчерпали себя и не имеют перспективы развития. И не только потому, что запасы углеводородов в мире постепенно исчерпываются, но и потому, что ученые всего мира постоянно работают над развитием более энергетически эффективных и / или экологически чистых источников энергии. Очень сложно ответить на вопрос о будущем облике автомобиля через 25 лет. За этот срок, как считают специалисты, он так и останется транспортом с рулевым колесом. А обо всем остальном знают лишь инженеры и конструкторы ведущих фирм. По оценкам разных организаций, запасы нефти и газа в мире колеблются от катастрофически малых до очень больших. Но очевидно, что в ближайшее время бензин и дизельное топливо останутся основными топливами. Также будут использоваться спирт и газ, получаемые из растений и биомассы.