МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТВЕРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра «Тракторы и автомобили»

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовой работы «Тягово-динамический расчет автомобиля»

для студентов инженерного факультета по специальности

190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин»

ТВЕРЬ-2012

Николаев А.В. Эксплуатационные свойства автомобиля. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов инженерного факультета по специальности 190600

Рецензент: к.т.н., доцент кафедры Технической эксплуатации автомобилей

Смирнов А.Ю.

Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Тракторы и автомобили»

« _24_» _ноября 2011 г., протокол № __3__

Утверждены методической комиссией Совета инженерного факультета

«____» ________2011 г., протокол № _____

Общие положения

Целью курсовой работы является закрепление и углубление знаний студентов по основным вопросам теории эксплуатационных свойств автомобиля.

Выполняя курсовую работу, студент должен уметь для заданных условий произвести тяговый, динамический и экономический расчет автомобиля и построить его динамическую и экономическую характеристику. Курсовую работу выполняют в виде расчетно-пояснительной записки и графиков, оформляемых в соответствии с требованиями ЕСКД и ГОСТ 2.319-81.

Расчеты производят в единицах СИ.

Графическую часть выполняют на листах формата А4 по каждому разделу (масштабно-координатная либо писчая бумага).

Расчетно-пояснительная записка оформляется на стандартных листах формата А4 в текстовом редакторе MICROSOFT WORD шрифтом Times New Roman размер 14, межстрочный интервал 1,5.

Пояснительную записку начинают с введения, в котором необходимо указать цель тягового расчета автомобиля, показать пути совершенствования автотранспортных средств, сформулировать задачи курсовой работы и дать оценку роли автомобиля-прототипа в народном хозяйстве.

Основная часть пояснительной записки должна состоять из трех разделов:

-тяговый расчет автомобиля;

- расчет и построение динамической характеристики;

- расчет и построение экономической характеристики.

Исходные данные для тягового расчета и построения динамической и экономической характеристик автомобиля:

1. Прототип автомобиля ……………………………………….

2. Грузоподъемность ………. т

3. Число передач (вперед) z…………………………………….

4. Максимальная скорость движения на высшей передаче V_{max ……} км/ч

5. Приведенный коэффициент дорожного сопротивления ψ …..

6. Удельный расход топлива при номинальной мощности двигателя g_е……г/кВт∙ч .

1. Тяговый расчет автомобиля.

Создание новой машины – сложный и длительный процесс.

Первая стадия начинается с предпроектных поисковых исследований с последующей разработкой технического задания на проектирование новой машины.

---

На этих этапах устанавливают принципиальную возможность и целесообразность ее создания. Одной из задач, решаемых в эти периоды является построение теоретических динамической и экономической характеристик новой машины, с помощью которых расчетным путем определяют эксплуатационные режимы и экономическую эффективность от внедрения проектируемого автомобиля.

Построению теоретической динамической характеристики предшествует тяговый расчет автомобиля, целью которого является определение параметров двигателя и трансмиссии, обеспечивающих эксплуатационные свойства и технико-экономические показатели автомобиля в соответствии с заданными условиями или в соответствии с техническим заданием на его проектирование.

В общем случае техническое задание устанавливает:

• назначение и тип автомобиля;

• грузоподъемность (или пассажировместимость);

• максимальную скорость движения;

• тип двигателя;

• тип трансмиссии;

• колесную формулу;

• условия эксплуатации.

На основании данных технического задания до проведения тягового расчета определяют весовые и размерные показатели автомобиля, размеры шин, кпд трансмиссии, потери от сопротивления воздуха. Эти параметры и показатели, в основном, рассчитывают с учетом заданных условий и анализа

показателей и параметров автомобилей, близких по назначению к проектируемому.

При тяговом расчете автомобиля определяют:

• номинальную мощность двигателя;

• передаточное число главной передачи;

• передаточные числа трансмиссии и коробки передач;

• расчетные скорости движения на каждой передаче.

1. Определение полного веса автомобиля

Полный вес автомобиля:

G_a = G_гр + G_о + 750∙n + G_б , H (1.1)

где

G_гр –номинальная грузоподъемность, Н

G_о - собственный вес автомобиля, Н;

750 - вес одного человека, Н

n –число мест в салоне (кабине), включая водителя.

G_б – вес багажа (250…300 H).

Собственный вес автомобиля слагается из конструктивного (сухого) веса, веса топлива, технических жидкостей, запасного колеса (колес), инструмента, принадлежностей и технического оборудования.

Допускается определять собственный вес автомобиля по формуле:

G_о = G_гр / k_g , Н (1.2)

где

k_g - коэффициент использования грузоподъемности.

Рекомендовано принимать следующие значения коэффициента k_g :

для грузовых автомобилей

грузоподъемностью до 3 т =0,9-0,95

грузоподъемность с 3 до 8 т =1,0-1,1

грузоподъемностью более 8 т =1,1-1,25

для легковых автомобилей =0,2-0,4

1.2. Выбор шин

В общем случае выбор пневматических шин осуществляют в соответствии с типом автомобиля, условиями его эксплуатации, нагрузкой на колесо, руководствуясь соответствующими ГОСТ.

Нагрузку на ведущее колесо определяют по формуле:

λ_к∙ G_a / m , H (1.3)

где

λ_к - коэффициент нагрузки ведущих колес,

---

m - число ведущих колес,

G_a - полный вес автомобиля, Н.

В данной курсовой работе допускается принимать тип шин и их размеры в соответствии с прототипом автомобиля по заданию.

Для выбранных шин определяют расчетный радиус качения ведущих колес:

r_к = 25,4 ∙10^-3∙(0,5∙∙d + λ_ш∙h_ш) , м (1.4)

где

λ_ш - коэффициент деформации шины (при ориентировочных расчетах можно при нять равным 0,93…0,935),

d - диаметр обода колеса, дюйм,

h_ш – высота профиля покрышки, дюйм.

1.3.Определение эффективной мощности двигателя.

Потребную мощность двигателя, необходимую для равномерного движения полностью груженого автомобиля с установившейся максимальной скоростью в заданных дорожных условиях, определяют по формуле:

, кВт (1.5)

Здесь:

V _max - максимальная скорость движения автомобиля, км/ч

η_тр - к.п.д. трансмиссии

k_w - приведенный коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости), H∙c²/м⁴,

F_w - площадь лобового сопротивления (миделево сечение), м²,

G_a - полный вес автомобиля, Н

ψ - коэффициент дорожного сопротивления.

При расчетах принимают следующие значения коэффициента сопротивления воздуха k_w:

Автомобили:

Легковые 0,15…0,35

Грузовые 0,5…0,7

Автобусы 0,25…0,4

Автопоезда 0,55…0,95

Площадь лобового сопротивления:

F_w = α_з∙Н∙В , м² (1.6)

где

α_з - коэффициент заполнения площади,

Н – габаритная высота автомобиля, м

В – габаритная ширина автомобиля, м

Можно принимать следующие значения коэффициента α_з:

Для легковых автомобилей 0,78…0,80,

Для грузовых автомобилей 0,80…0,90.

КПД трансмиссии равен произведению КПД механизмов,входящих в ее состав:

η_тр =η_к η_кар η_{г ,} (1.7)

где η_к , η_кар , η_г – КПД соответственно коробки передач, карданной передачи и главной передачи.

При расчетах принимают следующие значения КПД механизмов:

Коробка передач:

прямая передача …………………………..0,98…0,99

понижающая (повышающая) передача ….0,94…0,96

Карданная передача ………………………...0,97…0,98

Главная передача:

одинарная…………………………………. 0,96…0,97

двойная …………………………………….0,92…0,94

1.4 Расчет и построение скоростной характеристики двигателя

Для выполнения полного расчета необходимо построить внешнюю скоростную характеристику двигателя, для чего определяют максимальную мощность N_max и ее текущие значения N_ei при различных величинах частоты вращения коленчатого вала.

Максимальную мощность двигателя подсчитывают по формуле:

(1.8)

где (С₁; С₂; С₃ – эмпирические коэффициенты,

Для карбюраторных двигателей С₁=С₂=С₃=1

Для дизелей С₁=0,53 С₂=1,56 С₃=1,09

λ = n_v / n_{N ,} (1.9)

где: n_v - частота вращения вала двигателя при максимальной скорости движения автомобиля, мин^-1

---

n_N -частота вращения вала двигателя при номинальной (максимальной) мощности двигателя, мин^-1(выбирают по двигателю-прототипу).

Для бензиновых двигателей λ = 1,05…1,1

Для дизелей и бензиновых двигателей с ограничителем частоты вращения λ = 1.

Характеристика строится в интервале частот вращения

от n_min=500 мин^-1 (дизель), 1000 мин^-1 (бензин) до n_v.

Текущие значения мощности определяют по формуле:

, (1.10)

где n_ei - произвольное, в пределах рабочей зоны, значение частоты вращения вала двигателя, мин^-1.

Значения эффективного крутящего момента М_е определяются при тех же значениях частоты вращения коленчатого вала по формуле:

, Н∙м (1.11)

Эффективный удельный расход топлива определяют по формуле:

, г/кВт∙ч (1.12)

g_N - эффективный удельный расход топлива на номинальном режиме (при N_{e max}) (принимают по заданию), г/квт.ч,

g_ei - эффективный удельный расход топлива при N_ei, г/квт.ч.

d - эмпирический коэффициент, зависящий от типа двигателя.

Для бензиновых двигателей d = 1,2; для дизелей d = 1,55.

При построении внешней скоростной характеристики двигателя по оси абсцисс откладывают как частоту вращения вала двигателя, так и скорость автомобиля на высшей передаче, используя формулу коэффициента оборотности η_о :

η_о = n_v / V_max (1.13)

Рассчитанное значение η_о одинаково во всем диапазоне частоты вращения вала двигателя и скорости движения автомобиля для конкретной передачи.

Используя формулу (1.13) можно по известным значениям скорости движения автомобиля определить для конкретной передачи соответствующую частоту вращения вала двигателя и наоборот.

Построение внешней характеристики двигателя проводят в следующей последовательности:

1. Определяют по формулам (1.5) и (1.8) значения N_v и N_max

2. Произвольно, в пределах рабочей зоны, через равные промежутки, выбирают значения n_ei (6-8 значений). В эти значения должны входить n_v, n_N и n_max.

3. Для выбранных значений n_ei определяют скорости движения (используя формулу 1.13), а по формулам (1.10), (1.11), (1.12) определяют величины N_ei, M_ei, g_ei.

Результаты расчетов заносят в таблицу 1.1 и по ним строят внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Таблица 1.1

№	n , мин-1	Nе , кВт	Mе , H∙м	ge, г/кВт∙ч
1
2
3
4
5
6
7
8

На регуляторной ветви характеристики дизеля принимают изменения мощности N_e , крутящего момента M_e по закону прямой линии.

---

При этом частоту вращения на холостом ходу, когда N_e = 0 , определяют из выражения:

n_max=n_N∙(1,07…1,08) (1.14)

Пример построения внешней скоростной характеристики бензинового двигателя приведен на рис.1.1(а), регуляторной характеристики дизеля на рис.1.1(б).

(a)

(б)

5. Определение передаточного числа главной передачи.

Передаточное число главной передачи существенно влияет на тягово-динамические и экономические показатели автомобиля, его определяют по формуле:

(1.15)

где i_к - передаточное число коробки передач на высшей передаче.

Если наивысшая передача прямая, то i_к = 1, если имеет место ускоряющая передача, то i_к = 0,5…0,8.

Для полноприводных, специальных, сельскохозяйственных автомобилей и автобусов i_о увеличивают на 10…20% по сравнению с базовой моделью с целью обеспечения запаса мощности двигателя для преодоления дополнительных сопротивлений, часто встречающихся на тяжелых дорогах.

Для маломонтажных автомобилей и при ограниченной мощности двигателя i_о также повышают на 8…10%.

Рассчитанное передаточное число главной передачи с учетом указанных условий следует сопоставить с величиной i_о автомобиля-прототипа.

5. Определение передаточных чисел в коробке передач.

Вначале определяют передаточное число коробки передач на первой передаче i_к1, при этом передаточное число должно удовлетворять следующим условиям:

• обеспечить преодоление заданного максимального дорожного сопротивления,

• обеспечить реализацию касательной силы тяги при передаче максимального крутящего момента двигателя по сцеплению.

Первое условие будет выполнено, если максимальная касательная сила будет равна

(1.16)

откуда

(1.17)

Второе условие будет обеспечено, если

(1.18)

откуда

(1.19)

где G - вес автомобиля, Н

ψ_max - (заданный) коэффициент дорожного сопротивления,

r_к - радиус качения ведущего колеса, м

λ - коэффициент нагрузки ведущих колес ( = 0,75),

φ_max - коэффициент сцепления ведущих колес с опорным основанием (дорогой), η_тр - КПД трансмиссии.

Таким образом, передаточное число первой ступени коробки передач должно лежать в пределах, обусловливающих преодоление автомобилем максимального дорожного сопротивления и отсутствие буксования ведущих колес.

Общее передаточное число трансмиссии на первой передаче равно

i_тр1 = i_o∙ i_к1 (1.20)

Передаточные числа промежуточных передач КПП определяют из условия распределения их по закону геометрической прогрессии, для которого справедливы следующие соотношения:

(1.21)

откуда

; ; или

Знаменатель геометрической прогрессии определяется из выражения

(1.22)

где z - число передач,

i_кпz - передаточное число на высшей передаче.

Если высшая передача прямая i_кпz=1 , то

(1.23)

---

Смотрите также файлы

• Методичка ПСТС.doc

• extrimism_pamyatka_studentam.doc

• Методичка MS Excel(2011).doc

• методичка по Word.doc

• PROEKTIROVANIE3.doc