Файл: Курсовая работа по дисциплине Теория автомобиля Расчет тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля.docx
Добавлен: 24.10.2023
Просмотров: 255
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Тольяттинский государственный университет.Кафедра «Проектирование и эксплуатация автомобиля»КУРСОВАЯ РАБОТАпо дисциплине Теория автомобиля«Расчет тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля».Студент: Молчков Р.А.Группа: Атс-1801аПреподаватель: Черепанов.Л.А Тольятти 2021СОДЕРЖАНИЕ1. ВВЕДЕНИЕ.2. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ2.1 Исходные Данные.2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И МОМЕНТА ДВИГАТЕЛЯ. 2.2.1 Определение полной массы автомобиля.2.2.2 Определение статистического радиуса колеса.2.2.3 Определение коэффициента обтекаемости. 2.2.4 Расчет лобовой площади автомобиля. 2.2.5 Расчет коэффициента сопротивления качению при малой скорости.2.2.6 Определение внешней скоростной характеристики двигателя.2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ЧИСЕЛ ТРАНСМИССИИ.2.3.1 Определение передаточного числа главной передачи.2.3.2 Определение передаточных чисел коробки передач.2.4 АНАЛИЗ ТЯГОВОЙ ДИНАМИКИ .2.4.1 Тяговый баланс автомобиля.2.4.2 Динамические характеристики автомобиля.2.5. Анализ динамики разгона.2.5.1 Разгон автомобиля. 2.6 Мощностной баланс автомобиля.3. ТОПЛИВНО–ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АВТОМОБИЛЯ.ВВЕДЕНИЕ.Определение тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля необходимо при проектировании новых моделей, а также при выборе типов автомобилей в соответствии с различными условиями эксплуатации. Данная задача решается методами теории автомобиля – науки об эксплуатационных свойств, которые характеризуют возможность эффективного использования автомобиля в определенных условиях и позволяют оценить, в какой мере его конструкция отвечает этим условиям. Применение теории автомобиля на практике дает возможность повысить производительность автомобиля и снизить себестоимость перевозок. Для этого следует увеличить среднюю скорость движения и уменьшить расход топлива автомобиля.Тягово-скоростные свойства определяют динамичность автомобиля – способность перевозить грузы с максимально возможной средней скоростью. Чем выше динамичность автомобиля, тем больше его производительность.
Топливная экономичность – рациональное использование энергии топлива при движении автомобиля. Затраты на топливо составляю значительную часть стоимости перевозок, поэтому чем меньше расход топлива, тем ниже эксплуатационные расходы.Приступая к расчету, следует предварительно изучить соответствующие разделы теории автомобиля, овладеть методами анализа таких характеристик автомобиля, как силовой и мощностной балансы, динамическая характеристика, топливно-экономическая характеристика и др.2. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ2.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕПежо 207 хетчбекТип автомобиля – переднеприводный легковой автомобиль 2 классаКолесная формула – 4х2Количество человек – n =5 (чел.)Длина = 4030 мм.Ширина (Br) = 1720 мм.Высота (Hr) = 1470 мм.Масса в снаряженном состоянии – m0 = 1155 кг.Шины : 185/65 R 15Коэффициент аэродинамического сопротивления - Cx = 0.3Коэффициент сопротивления качению - f0 = 0.01Коэффициент преодолеваемого уклона - αmax= 0.28Максимальная скорость - Vmax = 170 км/ч (48.61 м/с )Максимальная частота вращения коленчатого вала – ωemax = 630 с-1 (6016 об/мин)КПД трансмиссии – ηтр = 0.92Число передач – 5 2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И МОМЕНТА ДВИГАТЕЛЯ 2.2.1 Определение полной массы автомобиля.Ma = M0 + Мч*(n)+ Мб (1)М0 – снаряженная масса автомобиляМч – масса одного человека (75кг.)Мб – масса багажа на одного человека (10 кг.)n – количество пассажиров, включая водителяМа = 1155 + 75*5 + 50 = 1580 кг.2.2.2 Определение статистического радиуса колеса.rст = 0.5 *d + λz * H (2)d = 15 – посадочный диаметр, дюймы (= 0.381 м)λz = 0.86 – коэффициент вертикальной деформации, зависящий от типа шинH/B = 65 –соотношение высоты профиля шины к ее ширине, %B = 0.1=185 – ширина профиля шины, м H = 65 * 0.185 = 0.12 – высота профиля шины, мrст = 0.5 * 0.381 + 0.86 * 0.12 = 0.2939 м
rст ≈ rд ≈ rк = 0.2939 мrк – радиус качения шины2.2.3 Определение коэффициента обтекаемости. k= (3)Cx - коэффициент аэродинамического сопротивленияρ = 1.293 – плотность воздуха в нормальных условиях k = = 0,1942.2.4 Расчет лобовой площади автомобиля. F = 0.8 * Br * Hr (4)F = 0.8 * 1.72 * 1.47 = 2,027 м22.2.5 Расчет коэффициента сопротивления качению при малой скорости.f=f0* , (5)f = 0.012 * = 0,02112.2.6 Определение внешней скоростной характеристики двигателя.Первоначально определяют мощность двигателя при максимальной скорости автомобиля по формуле мощностного баланса с учетом КПД трансмиссии:Nv= (6)ψv – коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости автомобиля.Для легковых автомобилей коэффициент суммарного дорожного сопротивления назначают равным коэффициенту качения при максимальной скорости.ψv = f = 0,0211Ga = ma * g – полный вес автомобиля, Нρ = 1.293 – плотность воздуха в нормальных условиях (760 мм.рт.ст.)Nv = = = 61722 Вт ≈ 61,72 кВтМаксимальная мощность двигателя в зависимости от его типа:Nmax= (7)a = b = c =1 – эмпирические коэффициенты для карбюраторного двигателя.λ = ωV / ωN – отношение частот вращения коленчатого вала при максимальной скорости к частоте вращения коленчатого вала при максимальной мощности.Принимаем λ = 1.11Тогда, ωN = = = 568 с-1Nmax =
Рис. 12.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ЧИСЕЛ ТРАНСМИССИИ2.3.1 Определение передаточного числа главной передачи.Передаточное число главной передачи U0 определяется? Исходя из максимальной скорости автомобиля.U0 = (10)ωmax – максимальная угловая скорость коленчатого вала двигателя.
Uk – передаточное число высшей передачи в коробке передач, на которой обеспечивается максимальная скорость автомобиля.U0 = = 4,782.3.2 Определение передаточных чисел коробки передач.Для обеспечения возможности движения автомобиля при заданном максимальном дорожном сопротивлении тяговая на ведущих колесах Рт должна быть больше силы сопротивления дороги Рд , т.е.U1 ≥ (11)Mmax – максимальный эффективный момент двигателя, Нмψmax = αmax + f0 = 0.28 + 0.01= 0.29 – максимальный коэффициент сопротивления дорогиU1 ≥ ≥ 2.16Во избежание буксования ведущих колес тяговая сила на первой передачи должна быть меньше силы сцепления колес с дорогой:U1 ≤ (12)Gсц = m1 * G = 0.9 * 15500 = 13950 Н – сцепной вес автомобиля;φ = 0.8 – коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой (сухое асфальтовое шоссе в хорошем состоянии). U1 ≤ ≤ 5,35Принимаем U1 = 4.1 и определим передаточные числа остальных передач UII = 2,02 (14)UIII = 1.42 (15)UIV = 1.025 (16)UV = 0.82 (17)Uзх = 1.3* U1 = 1.3 * 4.1 = 5.33 (18)В соответствии с принятыми числами произведем расчет скорости автомобиля на разных передачах:V = (19)Результаты сведем в таблицу 2.Таблица 2.
Топливная экономичность – рациональное использование энергии топлива при движении автомобиля. Затраты на топливо составляю значительную часть стоимости перевозок, поэтому чем меньше расход топлива, тем ниже эксплуатационные расходы.Приступая к расчету, следует предварительно изучить соответствующие разделы теории автомобиля, овладеть методами анализа таких характеристик автомобиля, как силовой и мощностной балансы, динамическая характеристика, топливно-экономическая характеристика и др.2. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ2.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕПежо 207 хетчбекТип автомобиля – переднеприводный легковой автомобиль 2 классаКолесная формула – 4х2Количество человек – n =5 (чел.)Длина = 4030 мм.Ширина (Br) = 1720 мм.Высота (Hr) = 1470 мм.Масса в снаряженном состоянии – m0 = 1155 кг.Шины : 185/65 R 15Коэффициент аэродинамического сопротивления - Cx = 0.3Коэффициент сопротивления качению - f0 = 0.01Коэффициент преодолеваемого уклона - αmax= 0.28Максимальная скорость - Vmax = 170 км/ч (48.61 м/с )Максимальная частота вращения коленчатого вала – ωemax = 630 с-1 (6016 об/мин)КПД трансмиссии – ηтр = 0.92Число передач – 5 2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И МОМЕНТА ДВИГАТЕЛЯ 2.2.1 Определение полной массы автомобиля.Ma = M0 + Мч*(n)+ Мб (1)М0 – снаряженная масса автомобиляМч – масса одного человека (75кг.)Мб – масса багажа на одного человека (10 кг.)n – количество пассажиров, включая водителяМа = 1155 + 75*5 + 50 = 1580 кг.2.2.2 Определение статистического радиуса колеса.rст = 0.5 *d + λz * H (2)d = 15 – посадочный диаметр, дюймы (= 0.381 м)λz = 0.86 – коэффициент вертикальной деформации, зависящий от типа шинH/B = 65 –соотношение высоты профиля шины к ее ширине, %B = 0.1=185 – ширина профиля шины, м H = 65 * 0.185 = 0.12 – высота профиля шины, мrст = 0.5 * 0.381 + 0.86 * 0.12 = 0.2939 м
rст ≈ rд ≈ rк = 0.2939 мrк – радиус качения шины2.2.3 Определение коэффициента обтекаемости. k= (3)Cx - коэффициент аэродинамического сопротивленияρ = 1.293 – плотность воздуха в нормальных условиях k = = 0,1942.2.4 Расчет лобовой площади автомобиля. F = 0.8 * Br * Hr (4)F = 0.8 * 1.72 * 1.47 = 2,027 м22.2.5 Расчет коэффициента сопротивления качению при малой скорости.f=f0* , (5)f = 0.012 * = 0,02112.2.6 Определение внешней скоростной характеристики двигателя.Первоначально определяют мощность двигателя при максимальной скорости автомобиля по формуле мощностного баланса с учетом КПД трансмиссии:Nv= (6)ψv – коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости автомобиля.Для легковых автомобилей коэффициент суммарного дорожного сопротивления назначают равным коэффициенту качения при максимальной скорости.ψv = f = 0,0211Ga = ma * g – полный вес автомобиля, Нρ = 1.293 – плотность воздуха в нормальных условиях (760 мм.рт.ст.)Nv = = = 61722 Вт ≈ 61,72 кВтМаксимальная мощность двигателя в зависимости от его типа:Nmax= (7)a = b = c =1 – эмпирические коэффициенты для карбюраторного двигателя.λ = ωV / ωN – отношение частот вращения коленчатого вала при максимальной скорости к частоте вращения коленчатого вала при максимальной мощности.Принимаем λ = 1.11Тогда, ωN = = = 568 с-1Nmax =
= 63339 Вт ≈63,34 кВт
Эффективная мощность двигателя:
Ne = Nmax *
(8)
ωe – текущее значение частоты вращения коленчатого вала
Nв – текущее значение эффективной мощности двигателя, кВт
Эффективный момент двигателя:
Ме = 
(9)
Принимаем минимальную частоту вращения коленчатого вала:
ωmin = 100 с-1
Результаты расчетов сведем в таблицу 1.
Таблица 1.
| ωe, с-1 | 100 | 153 | 206 | 259 | 312 | 365 | 418 | 471 | 524 | 577 | 630 |
| Ne, кВт | 12,77 | 20,42 | 28,28 | 36,05 | 43,40 | 50,05 | 55,67 | 59,96 | 62,61 | 63,31 | 61,75 |
| Me, Нм | 127,69 | 133,46 | 137,29 | 139,17 | 139,12 | 137,12 | 133,18 | 127,30 | 119,48 | 109,72 | 98,01 |
Uk – передаточное число высшей передачи в коробке передач, на которой обеспечивается максимальная скорость автомобиля.U0 = = 4,782.3.2 Определение передаточных чисел коробки передач.Для обеспечения возможности движения автомобиля при заданном максимальном дорожном сопротивлении тяговая на ведущих колесах Рт должна быть больше силы сопротивления дороги Рд , т.е.U1 ≥ (11)Mmax – максимальный эффективный момент двигателя, Нмψmax = αmax + f0 = 0.28 + 0.01= 0.29 – максимальный коэффициент сопротивления дорогиU1 ≥ ≥ 2.16Во избежание буксования ведущих колес тяговая сила на первой передачи должна быть меньше силы сцепления колес с дорогой:U1 ≤ (12)Gсц = m1 * G = 0.9 * 15500 = 13950 Н – сцепной вес автомобиля;φ = 0.8 – коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой (сухое асфальтовое шоссе в хорошем состоянии). U1 ≤ ≤ 5,35Принимаем U1 = 4.1 и определим передаточные числа остальных передач UII = 2,02 (14)UIII = 1.42 (15)UIV = 1.025 (16)UV = 0.82 (17)Uзх = 1.3* U1 = 1.3 * 4.1 = 5.33 (18)В соответствии с принятыми числами произведем расчет скорости автомобиля на разных передачах:V = (19)Результаты сведем в таблицу 2.Таблица 2.
| n, об/мин | Скорость на передаче, м/с | ||||
| I | II | III | IV | V | |
| 955 | 1,5 | 3,04 | 4,32 | 6 | 7,5 |
| 1461 | 2,29 | 4,64 | 6,61 | 9,18 | 11,47 |
| 1967 | 3,09 | 6,25 | 8,9 | 12,35 | 15,44 |
| 2473 | 3,88 | 7,86 | 11,19 | 15,53 | 19,41 |
| 2979 | 4,68 | 9,47 | 13,48 | 18,71 | 23,39 |
| 3486 | 5,47 | 11,08 | 15,77 | 21,89 | 27,36 |
| 3992 | 6,27 | 12,69 | 18,06 | 25,07 | 31,33 |
| 4498 | 7,06 | 14,3 | 20,35 | 28,25 | 35,31 |
| 5004 | 7,86 | 15,91 | 22,63 | 31,42 | 39,28 |
| 5510 | 8,65 | 17,52 | 24,92 | 34,6 | 43,25 |
| 6016 | 9,44 | 19,12 | 27,21 | 37,78 | 47,22 |