Оценка динамичности автотранспортных средств

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 №1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:    ст. гр. АТ -317

Кузубов Кирилл Анатольевич

Проверил: Санжапов Рустам Рафильевич

 

 

 

 

 

 

 

 

Волгоград 2013

Содержание

 

Задание-------------------------------------------------------------------------------------------3

1. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ-----------------------------------------------3-9

1.1. Оценка выбираемых параметров------------------------------------------------------3-5

1.1.1 . Дорожные условия, при которых автомобиль развивает

заданную максимальную скорость----------------------------------------------------------3-4

1.1.2. Определение полной массы автомобиля и распределения ее по

осям------------------------------------------------------------------------------------------------4-5

1.1.3 . Выбор аэродинамических параметров автомобиля------------------------------5

1.1.4 . Размер шин-------------------------------------------------------------------------------5

1.1.5 . Выбор быстроходности автомобильного двигателя-----------------------------5

1.2. Определение параметров автомобильного двигателя----------------------------5-7

1.2.1. Определение максимальной мощности двигателя-------------------------------5-6

1.2.2 . Расчет внешней скоростной характеристики двигателя------------------------6-7

1.3. Определение параметров трансмиссии автомобиля-------------------------------7-8

1.3.1. Определение передаточного числа главной передачи---------------------------7

1.3.2 . Определение передаточного числа КП на первой передаче-------------------7-8

1.3.3 . Определение передаточных чисел промежуточных ступеней

коробки передач----------------------------------------------------------------------------------8

2. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИНАМИЧНОСТИ АВТОМОБИЛЯ------------9-18

2.1. Показатели динамичности автомобиля при равномерном движении-------------9

2.1.1. Метод силового баланса-------------------------------------------------------------9-12

2.1.2 . Метод динамической характеристики-------------------------------------------12-14

2.2. Показатели динамичности автомобиля при неравномерном движении----14-18

Приложения-----------------------------------------------------------------------------------19-23

Список использованной литературы-------------------------------------------------------24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание

Произвести тяговый расчет автомобиля, оценку его динамичности и топливной экономичности.

 

Заданные параметры

 

Тип автомобиля	Легковой
Колесная формула	4х2
Тип двигателя	Бензиновый
Тип трансмиссии	Механическая
Человековместимость	4 человека
Максимальная скорость	185 км/ч
Максимальный коэффициент  сопротивления дороги ψмах	0,321

 

В качестве прототипа  выбираем автомобиль Honda Civic 4d ES4

Таблица 2- Параметры прототипа 

Колесная формула	4х2
Габаритные размеры, мм:
длина	4460
ширина	1715
высота	1445
база	2625
Колея передних/задних колес, мм	1471/1478
Масса снаряженного транспортного  средства, кг	1150
Полная масса транспортного  средства, кг	1565
Пассажировместимость	5 человек
Снаряженная масса, кг, приходящаяся: на переднюю ось на заднюю ось
	650
	500
Максимальная допустимая масса, кг, приходящаяся: на переднюю ось  на заднюю ось	780 785

 

1. Оценка выбираемых параметров
1. Дорожные условия, при которых проектируемый 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.

Предполагается, что автомобиль развивает максимальную скорость только на горизонтальном участке дороги с твердым покрытием, следовательно i=0.

Для легковых автомобилей  при максимальной скорости движения автомобиля величина f определяется по формуле:

, где V_max – заданная максимальная скорость движения автомобиля, км/ч.

В зависимости от качества дорожного покрытия величина коэффициента f₀  находиться в пределах - 0,015…0,025. Примем, что f₀=0,02 

 

1.1.2 Определение полной  массы автомобиля и распределение  ее по осям.

Найдем коэффициент использования массы на примере прототипа:

,

где M_a – полная масса автомобиля,

M₀ – собственная масса автомобиля,

M_гр – грузоподъемность автомобиля.

Определим собственную и  полную массы проектируемого автомобиля, приняв, что масса одного пассажира 100 кг. Тогда

 

; 

;

 

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

На основании анализа  конструктивных параметров прототипа  можно также задать распределение массы по осям в снаряженном и груженом состоянии:

 

 

 

 

где:

m₀₁, m_а1 – масса снаряженная, полная приходящаяся на переднюю ось автомобиля;

m₀₂, m_а2 – масса снаряженная, полная приходящаяся на заднюю ось автомобиля. 

 

1.1.3 Выбор аэродинамических  параметров автомобиля.

 Сила сопротивления  воздуха  определяется по эмпирической формуле:

_,

  где 0,33 Нс²/м⁴ – коэффициент сопротивления воздуха.

F = 0,78 B*H = 0,78*1,715 * 1,445= 1,933 м² – лобовая площадь автомобиля.  Тогда получим:

1.1.4 Размер шин.

 

Автомобильные шины выбираются согласно рекомендациям для прототипа. Для дальнейших расчетов необходимо знать значение статического радиуса шины.

Для шины 185/70 R14 статический радиус r_к=280 мм.

 

1.1.5 Выбор частоты вращения  коленчатого вала автомобильного  двигателя при максимальной мощности.

Максимальной мощности соответствует частота вращения коленчатого вала равная n_Nmax=6000 об/мин.

 

1.2.   Определение параметров автомобильного двигателя

1.2.1 Определение максимальной мощности двигателя

    Мощность двигателя  определим из условия обеспечения  движения с заданной максимальной скоростью по формуле:

,

 где  0,9 – коэффициент полезного действия трансмиссии ;

 Определим максимальную  мощность двигателя:

,

          

где коэффициент быстроходности;

Коэффициенты a, b, с характеризуют тип двигателя и способ смесеобразования. Для бензиновых двигателей: a=b=c=1.

 

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 900 до 6000 об/мин.

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: об/мин

 

 

 

 

      По результатам  расчета составим таблицу.

 

 

 Таблица 1. Параметры внешней характеристики двигателя

Параметры внешней скоростной характеристики двигателя
ne, об/мин	Ne, кВт	Me, кНм	ge, г/кВтч	Gт, кг/ч
900	24,52313	0,260453	427	10,47138
1500	43,04688	0,274313	395,5	17,02504
2100	62,29563	0,283553	371	23,11168
2700	81,39938	0,288173	353,5	28,77468
3300	99,48813	0,288173	343	34,12443
3900	115,6919	0,283553	339,5	39,2774
4500	129,1406	0,274313	343	44,29523
5100	138,9644	0,260453	353,5	49,12392
5500	143,07	0,248646	364,3889	52,13312
6000	145	0,231	382,375	55,44438

 

По данным таблицы 1 строится внешняя скоростная характеристика двигателя (рисунок 1).

 

1.3 Определение параметров  трансмиссии автомобиля

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 :

где 1 – передаточное число КП на высшей ступени,

 

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 =0,288 кн*м

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; y_max=1,2. Т.к. автомобиль переднеприводный, то примем m_сц равным массе на передних колесах.

Возможность движения автомобиля на дорогах с принятым коэффициентом  сцепления будет обеспечена при  условии соблюдения неравенства  . Выбираем =1,86.

 

1.3.3 Определение передаточных  чисел промежуточных ступеней  КП

 

Опытным путем установлено, что наилучшая динамичность автомобиля достигается, если передаточные числа  КП в соответствии с законом геометрической прогрессии:

.

Из этого соотношения  следует, что:

,

 где k – порядковый номер передачи,

       n – количество передач коробки.

Для легковых автомобилей обычно применяют от 3 до 5 передач.  Будем считать, что в нашем автомобиле будет 4-х (n=4) ступенчатая коробка переключения передач.

Тогда:

 

 

 

 

 

 

 

 

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;