Тяговый расчет автомобиля

Министерство образования  и науки Российской Федерации 

Федеральное агентство  по образованию

 

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра автомобильного транспорта

 

 

                                          Допускаю к защите

                                                                    Руководитель _________________

                             Бойко А.В.

 

 

Тяговый расчет автомобиля.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

«Автомобили»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы     АТ-04-1      ________               Саблин Д.Е.

                                                                        подпись         

 

Нормоконтролер                       ________   ________   ____________________

                                                                        подпись               И.О. Фамилия

 

                                                                              Курсовой проект защищен

                                                                              с оценкой _______________

 

 

 

 

Иркутск 2007  г.     

 

Содержание
Исходные данные		3
Задача тягового расчета		4
1	Определение полной массы автомобиля	5
2	Подбор размера шин и расчета  радиуса качения	6
3	Расчёт внешней скоростной характеристики двигателя	9
	Частота вращения коленчатого вала	9
	Максимальная мощность двигателя	10
	Построение внешней скоростной характеристики двигателя	10
	Вращающий момент двигателя	11
4	Выбор передаточных чисел	13
	Определение передаточного числа главной  передачи	13
	Подбор передаточных чисел коробки  передач	13
	Определение числа передач и  передаточных чисел коробки передач	14
5	Построение тяговых характеристик  автомобиля	15
6	Определение основных показателей динамики автомобиля с механической трансмиссией	18
	Динамический фактор	18
	Ускорение автомобиля	20
	Время разгона	23
	Путь разгона	26
7	Построение графика мощностного  баланса	28
8	Построение экономической характеристики автомобиля	31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные:

1. Прототип автомобиля – ЗИЛ – 130 - 76
2. Грузоподъёмность и пассажировместимость – 6000 кг.+3 чел.
3. Максимальный коэффициент сопротивления дороги – 0,35
4. Обороты кол. вала при максимальной мощности – 3200 мин^-1
5. Максимальная скорость – 90 км/ч
6. Удельный расход топлива g_N – 327 г/кВт ч

 

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача тягового расчета  автомобиля, определение основных параметров двигателя, трансмиссии и компоновки автомобиля в целом.

 

Тяговый расчет автомобиля:

1. Определение полной массы автомобиля.
2. Подбор размера шин и расчета радиуса качения.
3. Подбор внешней скоростной характеристики двигателя.
4. Выбор передаточных чисел трансмиссии.
5. Построения тяговой характеристики автомобиля.
6. Определение основных показателей динамики автомобиля с механической трансмиссии.
7. Построение графика мощностного баланса.
8. Построение топливной экономичности автомобиля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1  Определение полной массы автомобиля.

 

Полную массу автомобиля определяют как сумму масс снаряженного автомобиля m_б и груза m_г по номинальной грузоподъемности и числу мест пассажиров включая водителя:

 

 

Снаряженная масса автомобиля:

                 ,                                                                                    (1)

где:

m_г – масса груза;

 

, кг 

 

Полная масса  автомобиля:

   m_a = m_б+m_г+ 80·z ,                                                            (2)

где:  

z – число мест для сидения;

m_б – снаряженная масса;

 

m_а = 5000+6000+80·3 = 11240, кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Подбор размера шин и расчет радиуса качения.

 

Для подбора шин и определения по их размерам радиусов качения колеса необходимо знать распределение нагрузки по мостам.

Развесовка для заднеприводного грузового автомобиля: на заднюю ось 74%, на переднюю 26% от полной массы автомобиля.

 

Модуль сил  тяжести автомобиля:

G_а = m_а·g,                                                        (3)

 где:

 g – ускорение свободного падения;

G_а = 11240·9.81 = 110152, Н

 

Нагрузки от полной массы  на переднюю  и заднюю ось автомобиля:

                                                     (4)   

где:

hб - при классической компоновке принимаем на задний мост равным 74%;

 Н

    G₁ = G_a – G₂                                                                                         (5)

G₁ = 110152-81512 = 28640, H

 

База автомобиля: Основываясь на данных краткого справочника НИИАТ, принимаем:  L=3800 мм.

L = a + b                                                           (6)

где:

a - расстояние от передней оси до центра масс;

b - расстояние от задней оси до центра масс;

 

                                                                                         (7)

 мм

b = L – a                                                        (8)

b = 3800 – 2812 = 988, мм

 

Радиус качения колеса r_к выбирается в зависимости от нагрузки на одно колесо. Наибольшая нагрузка на колесо определяется положением центра масс автомобиля. 

Нагрузка на каждое колесо передней и задней оси автомобиля:

 

_,                                                         (9)

,                                                             

где:

n_k1- число колес на передней оси;

n_k2- число колёс на задней оси;

 

 Н

 Н

Таблица 1 – Шины автомобилей:

Обозначение шины	Max нагрузка, H	Обозначение шины	Max нагрузка, H
155-13/6,45-13	3870	240-508 (8,15-20)	20400
155/82 R13	4250	260-508Р (9,00Р-20)	20500
175/70 R13	4500	320-508 (12,00-20)	28000
165/80 R13	4750	370-508 (14,00-20)	42600
185-14/7,35-14	5600	430-610 (16,00-24)	61500
205/70 R14	6300	500-635 (18,00-25)	85000
185/80 К15	8750	570-711 (21,00-78)	88500
220-508P	14000	570-838 (21,00-33)	118000
240-381	19000	760-838 (27,00-33)	155000

 

.

Из таблицы 1, по нагрузки на заднюю ось выбираем обозначение шины: 260-508Р (9,00Р-20) с максимальной нагрузкой которую выдержит резина 20500 Н.

b = 260,

d = 508,

где:

b - ширина профиля;

d - диаметр обода шины;

 

Свободный радиус колеса:

                                                     (10)

 м

 

Радиус качения (определяется с учетом деформации зависящей от нагрузки):

 

r_к =0,5 · d + (1-k) · b                                             (11)

r_к = 0,5 · 508 + (1-0,12) · 260 = 482,8, мм = 0,4828,  м

где:

k - коэффициент радиальной деформации. Для стандартных и широкопрофильных шин принимаем k = 0,12.

 

Рисунок 1 – Эскиз автомобиля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3  Расчет внешней скоростной характеристики двигателя.

 

Расчет начинается с определения мощности N_еv необходимый для обеспечения движения с заданной максимальной скоростью V_max:

 

;                                      (12)

где:

V_max - максимальная скорость (м/с), V_max=90 км/ч=25 м/с;

K_B - коэффициент обтекаемости, принимаем: К_в= 0,3 Н с² м⁴;

k_Р - коэффициент коррекции, принимаем k_Р = 0,75;

h_т – КПД трансмиссии, принимаем h_т = 0,9;

 

Коэффициент дорожного сопротивления для легковых автомобилей:

 

Y_v = (0,01 – 0,02) + 6·10^-6· V²_max                                                             (13)

Y_v = 0,015 + 6·10^-6·25² = 0,02

 

Лобовая площадь для грузового автомобиля:

 

F_A = B·H_г,                                                                                    (14)

где:

В - колея, В = 1,8 м;

H_г - габаритная высота, Н_г = 2,4 м;

F_A =1,8·2,4 = 4,32 м²

Подставляя в формулу (12) полученные значения по формулам (13)и(14), получаем:

 кВт.

 

3.1   Частота вращения коленчатого вала двигателя.

Частота вращения коленчатого вала двигателя на максимальной скорости движения:

n_v = V_max·h_{n ,}                                                        (15)

где:

       h_n - коэффициент оборотистости двигателя, для грузового автомобиля, принимаем h_n = 37;

n_v = 90·37 = 3330 мин^-1

 

3.2 Максимальная мощность двигателя.

Максимальная  мощность двигателя:

 ,                                     (16)

где:

n_v/n_N – отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальной скорости движения автомобиля частоте вращения при максимальной мощности двигателя;

a,b,c – коэффициент постоянные для каждого двигателя, (для бензиновых двигателей a = b = с = 1);

 

 кВт

 

3.3 Построение внешней характеристики двигателя.

Внешняя характеристика двигателя рассчитывается по формуле Лейдермана:

,                                (17)

где:

      n_T – текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя.

n_max = n_N * 1,2

n_max = 3200*1,2= 3840 мин^-1

n_min = n_N * 0,13

n_min = 3200 * 0,13=416 мин^-1

по формуле (17) при 400 об/мин N_e составляет:

, кВт

далее решаем аналогично, меняя  n_т, заносим значения в табл. 2.

 

3.4 Вращающийся момент двигателя.

Определим вращающийся  момент двигателя:

                                                    (18)

по формуле (18) при 400 об/мин M_B составляет:

 кН·м

Текущие  значения частоты вращения коленчатого вала двигателя выбирают произвольно через определенный интервал, как заданно в Таблице 2, эти значения подставляют в формулы 17 и 18.

Параметры двигателя.	Скоростной режинм работы двигателя, n мин-1.
	400	900	1400	1900	2400	2900	3400	3900
Ne, кВт	15,5	37,87	61,06	82,5	99,7	110,1	111,1	100,1
Ме, Н·м	370	402	416,7	415	397	363	312,2	245,3

Таблица 2 – Внешняя скоростная характеристика двигателя.

По значениям таблицы 2 строим график внешнескорстной характеристики двигателя рисунок 2.