Вариант 1 / Zapiska_V-1

3.1.2Практическое применение тяговой характеристики

3.3.1Построение графика динамической характеристики

4.1Построение топливной характеристики установившегося

4.2Практическое использование топливной характеристики

4.2.2Определение эксплуатационного расхода топлива

ВВЕДЕНИЕ

Тяговый расчёт автомобиля позволяет определить его весовые параметры, характеристики двигателя, передаточные числа и КПД трансмиссии, обеспечивающие требуемые тягово-скоростные свойства и топливную экономичность автомобиля в заданных условиях эксплуатации.

Под тяговой динамичностью понимается свойство автомобиля перевозить грузы и пассажиров с максимально возможной скоростью в заданных дорожных условиях. Отсюда следует, что чем лучше скоростные свойства автомобиля, тем выше его производительность.

Топливная экономичность автомобиля характеризует его свойство рационально использовать энергию сжигаемого топлива. Чем меньше расход топлива, тем дешевле эксплуатация автомобиля.

Решение задач тягового расчета автомобиля сводится к выбору полной массы автомобиля, её распределению по мостам, подбору шин, расчёту радиуса качения ведущих колес, определению площади лобового сопротивления и коэффициента сопротивления воздуха, максимальной мощности и крутящего момента двигателя, частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте, КПД трансмиссии автомобиля, передаточных чисел коробки передач и главной передачи.

При проведении тягового расчета конструктор имеет дело с тремя видами параметров: заданными, выбираемыми и расчетными.

Исходные данные для расчета сведены в таблицу В.1.

Таблица В.1 – Исходные данные

G1 GA G2 , Н

G1 17859,3 7211,6 10377,7Н.

1.3 Подбор шин и определение радиуса качения колес

При выборе шин исходным параметром является нагрузка на наиболее нагруженных колесах.

Fшi Gi , ni

где Gi – нагрузка, приходящаяся на передний или задний мост;

ni – количество шин переднего или заднего мостов (индекс 1 – передний

Наиболее нагруженными являются шины переднего моста.

По ГОСТ 4754-97 «Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости» выбираем шины 205/70 R14 и определяем её геометрические параметры:

Статический радиус колеса: rст=0,295м;

Наружный диаметр шины Dн =0,652м.

Радиус качения колеса зависит от нормальной нагрузки, внутреннего давления воздуха в шине, окружной силы, коэффициента сцепления колеса с дорогой и поступательной скорости движения колеса при его качении.

Расчетный радиус качения вычисляется по формуле:

r0 Dн /2 rст ;

2

r0 0,652/ 2 0,295 0,311м. 2

1.4 Выбор лобовой площади автомобиля и расчет максимального значения силы сопротивления воздуха движению автомобиля

Движение автомобиля связано с перемещением частиц воздуха, на что расходуется часть мощности автомобиля.

Для упрощения расчетов элементарные силы сопротивления воздуха, распределенные по всей поверхности автомобиля, заменяют сосредоточенной

5

силой сопротивления воздуха FВ. Точку приложения силы сопротивления воздуха FВ называют центром парусности автомобиля. Расстояние от опорной поверхности до центра парусности называется высотой центра парусности и обозначается hВ.

Максимальная сила сопротивления воздуха: FВ = kВ ∙ АВ ∙ VАmax2 / 3,62, Н,

где kВ – коэффициент сопротивления воздуха, Н ∙ с2/м4; АВ – площадь лобового сопротивления, м2;

VАmax – максимальная скорость автомобиля, км/ч; VAmax = 210 км/ч.

При определении основных параметров автомобиля ориентировочные значения площади лобового сопротивления АВ и коэффициент сопротивления воздуха kВ выбираем согласно таблицы [1, стр.17]. Принимаем следующие значения согласно таблицы:

Площадь лобового сопротивления Aв 1,9…2,1 м2.

В расчете принята Aв 1,9 м2.

Коэффициент сопротивления воздуха kв 0,18…0,25 Н·с2/м4.

В расчете принят kв 0,2 Н·с2/м4.

Следовательно:

FВ = 0,2 ∙ 1,9 ∙ 2102 / 3,62 = 1293 Н.

1.5 Определение максимальной мощности, крутящего момента и оборотов коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте

Максимальная мощность двигателя определяется из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля при заданном дорожном сопротивлении ψV (принято для легкового автомобиля ψV=0,03).

где тр – коэффициент полезного действия (КПД);

V – коэффициент суммарного дорожного сопротивления.

При работе трансмиссии автомобиля с полной нагрузкой, т.е. при работе двигателя на внешней скоростной характеристике, КПД трансмиссии ηтр, в зависимости от типа автомобиля, можно выбрать из диапазона приведенного в [1, стр. 19]. Для легкового автомобиля тр 0.90...0.94. В расчете принят

тр 0,9 для всех передач в КП. Считаем, что прямая передача отсутствует.

6

Значение коэффициента суммарного дорожного сопротивления ψV можно принять исходя из [1, стр. 19]. V 0.025...0.050. В расчете принят V 0.03.

Следовательно,

У легковых автомобилей с дизельным двигателем угловая скорость коленчатого вала ωЕmax при максимальной скорости движения автомобиля и угловая скорость при максимальной мощности ωР равны.

Pemax PeV 118 кВт.

Коэффициенты а, в и с зависят от коэффициентов приспособляемости двигателя по крутящему моменту kМ и угловой скорости kω.

Для дизельных, бензиновых с впрыском и карбюраторных двигателей коэффициенты а, в и с определяются по формуле:

a 1 kM k (k 2); (k 1)2

b 2k (kM 1) ; (k 1)2

c k2 (1 kM ) . (k 1)2

Согласно исходным данным, представленным в таблице В.1: kM 1,15;

k 1,50.

Следовательно:

a 1 1,15 1,50(1,50 2) 0,55; (1,50 1)2

b 2 1,50(1,15 1) 1,8; (1,50 1)2

c 1,502(1 1,15) 1,35. (1,50 1)2

Равенство а + в + с = 1 должно соблюдаться. Проверка:

0,55 + 1,8 + (– 1,35) = 1.

Значение оборотов коленчатого вала дизельных двигателей для легковых автомобилей np 3500 5000об/мин [1]. В расчете принято:

nР = 5000 об/мин.

7

Минимальная частота вращения (угловая скорость) nЕmin (ωЕmin) коленчатого вала двигателей, при которой они устойчиво работают с полной нагрузкой, находится в переделах 600-800 об/мин.

В расчете принято:

nЕmin = 800 об/мин.

Максимальная стендовая мощность двигателя:

Peстmax Pemax , Вт kст

где kст – коэффициент коррекции, равный 0,93…0,96 [1]. В расчете принят kст = 0,95.

Момент, развиваемый двигателем при максимальной мощности:

Mp Pemax p 9550·Pemax np , Нм

Mp 9550·1185000 225,4 Hм

Максимальный момент, развиваемый двигателем:

Memax Mp kM 225,4·1,15 259,2Нм

Максимальный момент двигателя, установленного на стенде

Частота вращения коленчатого вала двигателя (угловая скорость) при максимальном крутящем моменте nМ (ωМ) определяется по формуле [1]:

nM nP k , об/мин

nM 50001,50 3333об/мин

1.6 Расчет передаточного числа главной передачи автомобиля

Передаточное число главной передачи определяем исходя из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля по формуле [1]:

U0 0,377 nemax rВ0

Vmax UКП

где UКПВ – передаточное число высшей передачи в КП;

В расчете приято UКПВ 0,8.

8

U0 0,3775000 0,311 3,489. 210 0,8

1.7 Определение передаточных чисел коробки передач

1.7.1 Расчет передаточного числа первой передачи

Расчетпередаточных чисел коробки передач (КП)начинают с определения передаточного числа первой передачи U1.

Передаточное число первой передачи должно быть таким, чтобы автомобиль:

1.Мог преодолеть максимальное для данного типа автомобиля дорожное сопротивление, задаваемое коэффициентом ψmax;

2.Не буксовал при трогании с места;

3.Мог двигаться с минимальной устойчивой скоростью для маневрирования в стесненных условиях.

Необходимое передаточное число 1-й передачи по условию преодоления максимального дорожного сопротивления:

где ψmax – коэффициент максимального дорожного сопротивления, равный

0,35…0,40 [1].

В расчете принят ψmax = 0,35.

тр – КПД трансмиссии на первой передаче КП, тр 0,9.

U1 17589,3 0,35 0,311 2,352. 259,2 3,489 0,9

Условие движения автомобиля без буксования ведущих колес:

где φ – коэффициент сцепления шин с дорогой, равный 0,8…0,9 [1] В расчете принят φ = 0,8;

Gφ – сцепной вес автомобиля, Н.

Сцепной вес автомобиля с передним ведущим мостом: Gφ = G1 ∙ kR1, Н,

где kR1 – коэффициент перераспределения нормальных реакций, равный

0,85…0,95.

В расчете принят kR1 = 0,95.

9

Gφ = 10377,7 ∙ 0,95 = 9858,8 Н,

9858,8 0,8 0,311

U1 259,2 3,489 0,9 3,014.

Передаточное число в коробке передач на 1-й передаче выбирается из условия:

U U1 U ;

2,352 U1 3,014.

Принято U1 = 2,987.

Желательно, чтобы передаточное число 1-й передачи в КП U1 удовлетворяло условию обеспечения минимальной устойчивой скорости движения автомобиля VАmin.

Минимальная устойчивая скорость движения:

VАmin = 0,377 ∙ ((nЕmin ∙ r0) / (U1 ∙ U0)), км/ч.

По имеющимся данным получим:

VАmin = 0,377 ∙ ((800 ∙ 0,311) / (2,987 ∙ 3,489)) = 9 км/ч.

1.7.2 Расчет передаточных чисел промежуточных передач

Передаточные числа промежуточных передач в КП выбираем из условия максимальной интенсивности разгона автомобиля и возможности длительного движения при повышенном дорожном сопротивлении.

Передаточное число промежуточной передачи определяется по формуле:

Um qUm11

ср

где m – номер передачи;

U1 – передаточное число первой передачи (U1 = 2,987); qср – средний шаг

qср 5 1U1Uв ; qср 5 12,9870,8 1,39

Передаточное число 2-й передачи:

2,987

U 2,149 2 1,392 1

Передаточное число 3-й передачи:

10

2,987

U 1,546 3 1,393 1

Передаточное число 4-й передачи:

2,987

U 1,112 4 1,394 1

Полученные значения передаточных чисел передач в КП автомобиля и главной передачи представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Передаточные числа трансмиссии автомобиля

11