Внешняя скоростная характеристика

Содержание

 

1. Исходные данные для расчета………………………………………………..……..2

2. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя…………………………..3

3. Тяговый расчет автомобиля…………………………………………………………5

4. Таблицы…………………………………………………………………………..…13

5. Графики……………………………………………………………………………..17

6. Выводы по работе и сравнение исследуемого автомобиля с аналоговыми моделями……………………………………………………………………………....21

Литература…………………………………………………………………………..…24

 

 

1. Исходные данные для расчета.

 

Марка автомобиля	ВАЗ – 2107
Тип привода	Задний
Полная масса, m, кг	1550
Мощность двигателя  , кВт	75
Номинальные обороты n, об/мин	5400
Передаточные числа:
коробки передач	3,667
	1,95
	1,36
	1,0
	0,82
главной передачи	4,1
Габаритные размеры:
ширина B, м	1,680
высота H, м	1,640
Тип и размер шин	175/70R13
Коэф. перераспределения  веса на ведущие колеса λ	1
Коэф. деформации шин  ∆	0,14-0,2
Коэф. сопротивления воздуха К,	0,2-0,35
Условия эксплуатации:
Горизонтальный участок  дороги с асфальтобетонным покрытием: коэф. сопротивления качению, f коэф. сцепления, φ	0,014-0,018 0,7-0,8

 

2. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя.

 

Внешняя скоростная характеристика двигателя – это зависимость крутящего момента, мощности двигателя, расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива.

 

Определение минимальной  частоты вращения коленчатого вала:

 

(2.1) ,

 

где - номинальная частота вращения коленчатого вала, рад/с.

 

(2.2) ,

 

где n – номинальная частота вращения коленчатого вала, об /мин.

  (рад/с)

  0,19×565 = 107 (рад/с)

Для построения внешней скоростной характеристики, зная значения максимальной и минимальной частот вращения коленчатого  вала, разделим всю область значений ω на 9 примерно равных промежутков.

С помощью формулы Лейдермана определяем значения мощности двигателя соответственно для каждого значения частоты вращения ω коленчатого вала

 

(2.3)

 

 где - текущее значение мощности, кВт

- номинальная мощность двигателя, кВт

 – текущее значение частоты  вращения коленчатого вала, (рад/с)

- номинальная частота вращения  коленчатого вала, (рад/с)

A, B, C – коэффициенты зависящие от типа двигателя (A, B, C=1)

Определим значение соответствующее значению ωдв=100 (рад/с)

 

= =16,38 (кВт)

 

Аналогично определяем остальные  значения мощности для каждого значения частоты вращения коленчатого вала .

 

Определение крутящего момента двигателя.

 

 (2.4)

 

0,153 (кН × м)

Аналогичным образом определяем остальные  значения .

Рассчитанные значения , , сводим в таблицу 2.1

По полученным данным (таблицу 2.1) строим внешнюю скоростную характеристику двигателя (Рисунок 1).

 

3. Тяговый расчет автомобиля.

 

Определение скорости движения автомобиля.

 

(3.1) ,

 

где r – радиус колеса, м.

 

(3.2) ,

 

где:

d – посадочный диаметр колес, дюйм;

B – условная ширина профиля шины, мм;

λ – коэффициент высоты профиля шины;

∆ – коэффициент деформации шины.

В соответствии с параметрами шины ( раздел 1 ) d = 16 (дюймов) и B = 175 (мм), λ = 0,80 см, параметры шины в разделе 1.

Для радиальных шин ∆ = 0,14 – 0,2. Принимаем ∆ = 0,14.

Рассчитаем значения r:

= 0,32 (м).

 

(3.3)

 

где: Un – передаточное число k-той передачи,

Uo – передаточное число главной передачи.

Значения передаточных чисел всех передач приведены  в разделе 1.

Определим значение Va для первой передачи при ω = 107 рад/с:

= 2,30 (м/с).

 

Аналогичным образом  определяем значения скорости движения автомобиля на других передачах и значениях ω.

Рассчитанные значения скорости сводим в таблицы 3.1 – 3.5.

 

Расчет сил, действующих на автомобиль.

Тяговая сила на ведущих колесах  определяется по формуле:

 

(3.4) ,

 

где - коэффициент полезного действия трансмиссии, которая зависит от типа и конструкции автомобиля, усредненные значения для механических трансмиссии легкового автомобиля равны 0,9.

Определим первое значение тяговой  силы на I-ой передаче:

 

=6.40 (кН)

 

Аналогичным образом определяем значения автомобиля на других передачах и значениях ω и заносим их в таблицы 3.1 – 3.5.

Максимальное значение тяговой  силы по сцеплению колес с дорогой  Pсц определяем выражением:

 

(3.5) ,

 

где - сцепной вес автомобиля (вес приходящийся на ведущие колеса), Н.

- коэффициент сцепления с  дорогой.

 

(3.6) ,

 

где - полная масса автомобиля, кг.

g – ускорение свободного падения, м/с .

= 0,7 - 0,8. Принимаем = 0,8.

=6,57 (кН).

Сила сопротивления  качению Pk определяется выражением:

 

(3.7)

 

где: Ga – вес автомобиля, Н;

f – коэффициент сопротивления качению.

f = 0,014-0,018. Принимаем f = 0,014.

 

= 0,21287 (кН).

 

Сила сопротивления  воздуха рассчитывается по формуле:

 

(3.8) ,

 

где k – коэффициент обтекаемости;

F – площадь лобовой поверхности, ;

 – скорость движения автомобиля, м/с.

k = 0.35

 

(3.9) F = 0.78×B×H,

где B и H ширина и высота автомобиля соответственно, м.

F = 0.78×1,68×1,64= 2,15 ( ).

Рассчитаем значения на первой передаче:

 

= 0,0030 (кН).

 

Остальные значения на других передачах рассчитываем аналогично

приведенному примеру  и заносим полученные данные в таблицы 3.1 – 3.5.

Строим тяговую характеристику автомобиля (Рисунок 2).

 

Расчет динамического фактора автомобиля.

Динамически фактор – это удельная избыточная тяговая сила, которая затрачивается на преодоление дорожных сопротивлений и разгон автомобиля.

 

(3.10) - формула для определения динамического фактора.

 

Пример расчета: = 0,54

Таким же образом рассчитываем остальные  значения динамического фактора и заносим их в таблицу 3.1 – 3.5.

Динамически фактор по сцеплению с  дорогой рассчитывается по формуле:

 

(3.11) ,

 

где - коэффициент сцепления с дорогой.

= 0,8.

= 0,553

 

Строим динамическую характеристику автомобиля (Рисунок 3).

 

Определение ускорения автомобиля.

Выражение для определения ускорения  автомобиля имеет вид:

 

(3.12) ,

 

где - суммарный коэффициент дорожных сопротивлений;

g – ускорение свободного падения, м/с .

- коэффициент учета вращающихся  масс.

 

(3.13) ,

 

- уклон дороги, .

Так как расчет ведется для сухой  горизонтальной асфальтобетонной дороги, то =0.

Поэтому справедливо равенство:

 

 

(3.14) ,

 

где Uk – передаточное число k-той передачи;

- 0,04-0,08. Принимаем  = 0,08.

Рассчитаем значение на I -ой передаче:

 

= 2,12

Остальные значения на других передачах рассчитываем аналогично приведенному выше примеру.

Значение  на всех передачах:

=2,12; = 1,34; 1,18; 1,12; 1,09.

Для примера определим  одно из значений ускорения автомобиля на I-ой передаче:

 

= 1.88 (м/с ).

 

Аналогично приведенному примеру рассчитываем остальные  значения ускорения на других передачах и заносим их в таблицы 3.1-3.6.

Строим график ускорения  автомобиля на всех передачах в  и – координатах (Рисунок 4).

Для каждого из рассчитанных значении определяем обратную величину и заносим полученные значения в таблицы 3.1 – 3.5.

Строим графическую  зависимость в  , Va – координатах (Рисунок 5).

 

Определение времени  разгона автомобиля.

Для определения времени  разгона автомобиля до какой-либо скорости необходимо разбить всю область под кривыми графика в , – координатах на вертикальные участки, нижние основания которых – отрезки оси абсцисс, а верхние представляют собой части кривых графика. Рассчитав значения площадей , всех участков, можем определить время разгона автомобиля до скорости соответственно по формуле:

 

(3.15)

 

где: = - площадь k-го участка, мм (l- длинна основания, h- средняя высота);

- масштаб скорости автомобиля  Va на графике обратной ускорению величины ;

- масштаб величины  .

Полученные результаты заносим в таблицу 3.6.

Строим график времени разгона  автомобиля (Рисунок 6).

 

Определение пути разгона автомобиля.

Для определения пути разгона разбиваем  все пространство по левую сторону  от кривой времени разгона автомобиля на 9 горизонтальных областей, левые основания которых - отрезки на оси координат , а правые представляют собой участки кривой времени разгона.

Рассчитав значения площадей всех областей, можем рассчитать путь разгона … , который необходимо проехать автомобилю для разгона до скорости по формуле:

 

(3.16) ,

 

где: - масштаб времени разгона автомобиля , .

Рассчитаем значения пути разгона  … до скорости соответственно .

Полученные значения запишем в таблицу 3.7.

Строим график пути разгона  автомобиля (Рисунок 7).

 

Расчет и  построение графика пути торможения автомобиля.

Тормозные свойства автомобиля можно оценить величиной минимального тормозного пути за время торможения с максимальной эффективностью. Для этого используем зависимость :

 

(3.18) ,

 

где: – скорость автомобиля;

- время запаздывания тормозов (принимаем  = 0,05с);

- время нарастания (принимаем = 0,4с).

Считаем два варианта торможения: на сухой и мокрой дороге с асфальтобетонным покрытием с коэффициентами

= 0,8 – сухая дорога;

= 0,3 – мокрая дорога.

Полученные значения занесем в таблицу 3.8.

Строим график пути торможения автомобиля (Рисунок 8).

 

4. Таблицы.

 

Таблица 2.1 – Характеристика двигателя

, рад/с	107	150	200	250	300	350	400	450	500	565
Ne, кВт	16,38	23,79	32,61	41,37	49,74	57,41	64,07	69,41	73,12	75
Me, кН*м	0,153	0,159	0,163	0,165	0,166	0,164	0,16	0,154	0,146	0,134