Проектный тяговый расчёт

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра (Автосервис)

 

 

 

Тема курсовой работы:

«Проектный тяговый расчёт»

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по дисциплине

«Конструкция и эксплуатационные свойства Т и ТТМО»

 

  Разработал студент гр. ТСЗк-2671с ______________________/  Зуев А.Д. /

                                             (подпись)

 

  Руководитель профессор, канд. техн. наук   ____________/ Шпитко Г.Н. /

                                                                 (подпись)

 

  Работа защищена с оценкой         «__________»  «___»__________20__г.

 

 

 

 

Курган 2013

Оглавление

1. Задание……………………………………………………………………..3
2. Информация о прототипе…………………………………………………3
3. Выбираемые параметры…………………………………………………..3
4. Расчетные параметры……………………………………………………..5
1. Определение необходимой максимальной мощности двигателя, обеспечивающего максимальную скорость движения полностью груженого автомобиля на горизонтальной асфальтированной дороге(N_max)……………………………………………………………5
2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя……...6
3. Определение передаточного числа главной передачи……………...7
4. Определение передаточных чисел коробки передач………………..8
5. Анализ тяговых качеств………………………………………………… 10
1. Силовой баланс автомобиля…………………………………………10
2. Динамическая характеристика автомобиля…………………………12
3. Мощностной баланс автомобиля……………………………………13
4. Ускорение автомобиля ………………………………………………14
5. Время и путь разгона автомобиля…………………………………...15

Литература………………………………………………………………...19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Задание

Выполнить проектировочный  расчет автомобиля по следующим заданным параметрам:

- легковой автомобиль  с карбюраторным двигателем;

-пассажировместимость - 5 человек;

- максимальная скорость 130 км/ч;

- значение максимального  сопротивления дороги, преодолеваемого  на первой передаче  ψ_1max=0,36.

1. Информация о прототипе.

Прототипом проектируемого автомобиля выбираем автомобиль

ВАЗ-2121  «Нива»

Таблица 1 – Краткая техническая  характеристика прототипа.

Параметры автомобиля	Значение  параметра
Снаряжённая масса автомобиля, кг	1150
Пассажировместимость, чел.	5
Максимальная скорость:	130
Полная масса кг               общая	1550
Максимальная мощность кВт / при частоте вращения коленчатого  вала об/мин	59,5 5200

 

2. Выбираемые параметры.

а) масса снаряженного автомобиля М_о=1150 кг;

б) полная масса автомобиля

, кг                                                          

где  М_о – масса снаряженного автомобиля, кг;

М_п – масса одного пассажира или водителя, равная 75 кг;

n – пассажировместимость; n=5.

М_гр – масса груза.

М_а=1150+5∙75+1550=3075кг

в) коэффициент сопротивления воздуха К и лобовая площадь F

 Принимаем из предела для грузовых автомобилей: К=0,35  Н∙с²/м⁴

Приближенно лобовая площадь  может быть определена по следующим  выражениям:

для легковых автомобилей;

где габаритная высота, м; H=1,59

      - габаритная ширина, м; =1,68

м²                                                                   

г) коэффициент полезного действия трансмиссии ( ).

Могут быть приняты следующие  значения коэффициента полезного действия трансмиссии в зависимости от типа автомобиля и типа главной передачи.

=0,85

д)  распределение массы автомобиля по осям. У легковых автомобилей масса распределяется между передними и задними осями примерно поровну.

=755кг;

=795кг;

=680кг;

=470кг.

е) теоретический радиус качения колеса - .

Зная размер шин, определяют статический радиус колеса. Шины выбирают в зависимости от наибольшей нагрузки на колесо и максимальной скорости по ГОСТ 4754-80 - для легковых автомобилей.

=0,322м;

ж) максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя.

=5500 об/мин.

з) соотношение между максимальной частотой вращения коленчатого вала двигателя ( =5500 об/мин) и частотой при максимальной мощности двигателя ( =5200 об/мин), т.е. .

Отношение выбирают в пределах: для легковых автомобилей и автобусов с карбюраторным двигателем - ;

 

4. Расчетные параметры

4.1 Определение  необходимой максимальной мощности  двигателя, обеспечивающей максимальную  скорость движения полностью  груженого автомобиля на горизонтальной  асфальтированной дороге (N_max).

Для определения N_max сначала находим мощность двигателя, соответствующую максимальной скорости движения автомобиля N_Vmax.

Используя уравнение мощностного  баланса, имеем:

где G_a – вес полностью груженого автомобиля, Н

G_a=M_a∙9.8=1550∙9.8=15190 H

- коэффициент  сопротивления дороги при V_max

=ƒ_Vmax , полагая, что автомобиль развивает максимальную мощность только при движении по горизонтальной дороге (i=0).

ƒ₀ =0,015, для сухого асфальта при скорости V_a=10-15 км/ч.

Для больших скоростей  значение ƒ_Vmax определяют по эмпирической зависимости: 

 

 

Зная N_Vmax по формуле Лейдермана, подсчитываем максимальную мощность двигателя:

                          

для карбюраторного двигателя: ;

 

 

 

4.2Построение  внешней скоростной характеристики  двигателя

Рассчитываем величины эффективной  мощности N_e и крутящего момента Т_е, в зависимости от частоты вращения n_e , при полной подаче топлива, по уравнениям:

                                                                            

Текущие значения частоты  вращения берем от минимально устойчивой частоты вращения при полной нагрузке n_min , определяемой из соотношения:

          n_min= 0.2∙n_N об/мин,                                                                             

n_min= 0.2∙5200 = 1040 об/мин

До частоты максимальной мощности

 

 

где  – соотношение текущей мощности к текущей частоте вращения

Данные расчетов сносим в  таблицу 2

	nmin	n2	n3	n4	nmax
ne, об/мин	1040	2080	3120	4160	5200
Ne, кВт	13,57	28,81	43,21	53,90	58,08
Te, Нм	124,59	132,27	132,27	123,74	106,67

 

По данным таблицы строим график внешней скоростной характеристики двигателя (Рисунок 1).

 

4.3 Определение  передаточного числа главной  передачи

Передаточное число главной  передачи ведущего моста  определяем по формуле:

                                                                                           

где -  передаточное число высшей передачи коробки передач; =1.

  - передаточное число дополнительной (раздаточной) коробки на высшей  передаче; величиной  =1,194.

Если высшая передача прямая, то передаточное число коробки передач  принимается  ,

 

4.4 Определение  передаточных чисел коробки передач

Передаточные числа в  коробке передач должны обеспечивать автомобилю способность преодолевать заданное максимальное сопротивление  дороги , а так же достаточную динамику разгона при оптимальном использовании мощности двигателя. 

Это выполняется при условии: 

где - максимальная сила тяги, Н

- максимальная  сила сопротивления дороги, Н

Из этого условия определяем:

 

 

где - максимальный крутящий момент, Нм;

Полученное значение проверяем по условию буксования:

 

 где  сила сцепления колес с дорогой, Н

Из этого условия определяем:

 

 

 где  - сила тяжести полностью груженого автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса, Н;

Для автомобилей с колесной формулой 4х4   .

- коэффициент сцепления колес  с дорогой принимают:

.

 

Выбираем значение:

При дальнейших расчетах принимается  меньшее из полученных передаточных чисел  .

Для легковых автомобилей  проверка по буксованию не обязательна.

Передаточные числа промежуточных  передач определяют по уравнению:

,

 

где - число передач в коробке, не считая заднего хода;

      - номер определяемой передачи.

Принимаем наименьшее значение =3,05

Передаточные числа промежуточных  передач определяем по уравнению:

 

 

U₄=1

         

 

 

 

5. Анализ тяговых качеств

5.1 Силовой  баланс автомобиля 

По методу академика А.Е.Чудакова силовой баланс строят, зная тяговую  характеристику автомобиля и силы сопротивления  воздуха и дороги,

Уравнение силового баланса  имеет вид:

Тяговую силу на ведущих  колесах автомобиля определяем по выражению:

 

Величину силы тяги определяют на всех передачах.

Силу сопротивления дороги находим как:

где ψ –коэффициент суммарного сопротивления дороги.

 Для горизонтальной  дороги ψ=ƒ может быть определен по формуле:

 

Сила сопротивления воздуха  рассчитывается по формуле:

 

Скорость автомобиля на каждой передаче определяют по формуле:

 

Для первой передачи рассчитаем величины:

 

 

Рассчитанные величины сводим в таблицу

Таблица 3 – Тяговая сила на ведущих колесах

	nmin	n2	n3	n4	nmax
ne об/мин	1040	2080	3120	4160	5200
Pt1	5150,16	5467,64	5467,64	5114,89	4409,38
V1	8,06	16,12	24,19	32,25	40,31
Pt2	3546,01	3764,60	3764,60	3521,72	3035,97
V2	11,71	23,42	35,13	46,84	58,55
Pt3	2946,57	3128,20	3128,20	2926,39	2522,75
V3	14,09	28,18	42,27	56,37	70,46
Pt4	1688,58	1792,67	1792,67	1677,01	1445,70
V4	24,59	49,18	73,77	98,36	122,95