Курсовая работа; Эксплуатационные свойства автомобиля

курсовая работа Эксплуатационные свойства автомобиля

Тяговый расчёт автомобиля, его тягово-скоростные характеристики. Полный вес и подбор шин. Внешняя скоростная характеристика двигателя. Передаточное число главной передачи и коробки передач. Топливная экономичность и динамические качества при торможении.

Нажав на кнопку «Скачать архив», вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку «Скачать архив»

• посмотреть текст работы

• полная информация о работе

Подобные документы

Определение тягово-скоростных характеристик автомобиля. Выбор прототипа автомобиля. Полный вес, передаточное число коробки передач автомобиля. Расчет показателей топливной экономичности, путевой расход топлива. Динамические качества при торможении.

курсовая работа [429,3 K], добавлен 20.05.2015

Расчет нагрузки на колеса. Внешняя скоростная характеристика двигателя. Силовой и мощностной баланс автомобиля. Динамический паспорт автомобиля, разгонная характеристика, топливная экономичность. Оптимальное передаточное число экономической передачи.

курсовая работа [461,1 K], добавлен 06.12.2013

Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Определение передаточных чисел главной передачи и коробки передач. Оценка приемистости автомобиля. Разработка кинематической схемы трансмиссии. Определение модуля шестерен коробки передач.

курсовая работа [303,8 K], добавлен 13.06.2014

Расчёт мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя автомобиля. Подбор передаточных чисел коробки передач. Тяговый баланс автомобиля. Расчёт внешней скоростной характеристики двигателя. Построение динамической характеристики автомобиля.

курсовая работа [236,2 K], добавлен 12.02.2015

Краткая техническая характеристика автомобиля ВАЗ-21093 (параметры автомобиля). Определение характеристик двигателя и трансмиссии, обеспечивающих требуемые тягово-скоростные свойства автомобиля и топливную экономичность в заданных условиях эксплуатации.

курсовая работа [1,5 M], добавлен 01.03.2010

Техническая характеристика грузового автомобиля ГАЗ-4501. Оценка тягово-скоростных характеристик, уравнение движения. Внешняя скоростная характеристика двигателя. Тяговая характеристика, радиус качения. Мощностная характеристика. Топливная экономичность.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 01.03.2010

Характеристика тягово-скоростных свойств автомобиля. Определение мощности двигателя, вместимости и параметров платформы. Выбор колесной формулы автомобиля и геометрических параметров колес. Тормозные свойства автомобиля и его топливная экономичность.

курсовая работа [56,8 K], добавлен 11.09.2010

16. Скоростные характеристики гоночных двигателей

Зависимость между η_m, η_v и n определяет характер кривой, представляющей изменение мощности в зависимости от частоты вращения, т. е. скоростной характеристики двигателя. Идеальный двигатель работает без потерь наполнения, механических и тепловых потерь, поэтому его мощность N_ид увеличивается пропорционалыю частоте вращения и выражается прямой наклонной линией, прозеденной из начала координат (рис. 34). Угол наклона прямой зависит только от степени сжатия: чем больше степень сжатия, тем больше угол.

Мощность действительного двигателя N_i подверженного тепловым потерям и потерям наполнения, выражается кривой линией, расположенной ниже характеристики двигателя, работающего по идеальному циклу; при этом мощность N_i ограничена точкой перегиба, обусловленной падением коэффициента наполнения. Ввиду того, что здесь не учтены механические потери, эта кривая дает изменение индикаторной мощности. Механические потери приводят к дальнейшему уменьшению мощности действительного двигателя; характеристика эффективной мощности N_e располагается еще ниже, и ее точка перегиба перемещается влево вследствие быстрого увеличения механических потерь с увеличением частоты вращения.

Рис. 34. Скоростные характеристики двигателя

Форсирование двигателей уменьшает потери и приближает характеристику двигателя к идеальной характеристике, другими словами, как бы выпрямляет кривую и отдаляет ее точку перегиба в область высоких частот вращения. Скоростные характеристики нескольких гоночных двигателей показаны на рис. 35. Все эти характеристики относятся к двигателям без наддува, причем последние две характеристики принадлежат четырехтактным двигателям, остальные — двухтактным.

Рис. 35. Скоростные характеристики гоночных мотоциклетных двигателей:
а — «Кавасаки», Зx60x58,8, класс 500 см 3 ; N = 110 кВт/л, К = 1,03, d = 0,31;
б — «Ямаха TD2», 2x56x50, класс 250 см 3 ; N = 132 кВт/л; К = 1,01, d = 0,22;
в — «Ямаха TR2», 2x61x59,6, класс 350 см 3 ; N = 114 кВт/л, К = 1,02, d = 0,27;
г — «Ямаха» (с золотниками), 4x35x32,4, класс 125 см 3 ; N = 237 кВт/л, К = 1,005, d = 0,16;
д — «Eso DT5», 1x88x82, класс 500 см 3 ; N = 74 кВт/л; К = 1,06, d = 0,46;
е — CZ, 4x50x44, класс 346 см 3 ; N = 129 кВт/л, К = 1,02, d= 0,26

Внешняя скоростная характеристика в значительной степени выражает динамические качества мотоцикла, так как она определяет запасы мощности на промежуточных скоростях движения. Характеристика оценивается с точки зрения приспособляемости двигателя к изменениям нагрузки коэффициентом Жирардо, который определяется как отношение максимального крутящего момента M_max к крутящему моменту M_n при максимальной мощность, т. е.

Значения коэффициента К приведены на графиках рис. 35. Для современных высокофорсированных двигателей значение К редко превышает 1,1, так как все средства, ведущие к получению высоких максимальных мощностей, как правило, влекут за собой относительное снижение мощности при средней частоте вращения.

Другим критерием оценки внешней скоростной характеристики может служить ее диапазон рабочих частот вращения. Границами характеристики обычно являются частота вращения при максимальной мощности n_m (точка перегиба) и минимальная частота вращения n_min, при которой двигатель еще может устойчиво работать на полном дросселе. Если характеристика не отличается очень резким перегибом, то иногда представляется целесообразным переходить за точку перегиба в процессе разгона мотоцикла, используя повышенную частоту вращения для получения максимальных ускорений на промежуточных передачах. Многие форсированные двигатели имеют характеристики с резким перегибом при максимальной мощности и, кроме того, работают на этом режиме с очень высокими механическими нагрузками в деталях кривошипно-шатунного и в особенности распределительного механизмов; поэтому при испытаниях характеристику нередко ограничивают точкой максимальной мощности, не фиксируя перегиба кривой. В некоторых случаях максимальная мощность может ограничиваться тепловыми нагрузками деталей двигателя.

Рабочий диапазон частот вращения двигателя можно оценить коэффициентом диапазона d. полученным как отношение

Значения коэффициента d указаны на графиках (рис. 35). Для современных конструкций значения d редко превышают 0,35—0,4 и обнаруживают достаточно отчетливую тенденцию к дальнейшему снижению так же, как значения коэффициента приспособляемости K; известны двигатели, для которых значения коэффициента диапазона d снижаются до 0,05. Такая эволюция коэффициентов d и К обусловлена конструктивными мероприятиями, необходимыми для получения высокой максимальной мощности: увеличением проходного сечения диффузоров карбюраторов, расширением угла перекрытия клапанов, увеличением угла запаздывания закрытия впускного клапана, а на двухтактных двигателях — большим запаздыванием закрытия впускного окна. В некоторой степени эластичность двигателя может быть повышена применением системы питания впрыском бензина.

Во всяком случае высокофорсированные конструкции с карбюраторным питанием все больше приближаются по своим свойствам к однорежимному двигателю и обеспечивают хорошие динамические качества мотоцикла в сочетании с многоступенчатыми трансмиссиями, позволяющими двигателю не выходить из рабочего диапазона частот вращения; по этим причинам на гоночных мотоциклах применялись коробки передач с числами передач, достигающими 14. Оптимальные динамические качества мотоциклов с высокофорсированными двигателями будут получены при установке бесступенчатых трансмиссий с прогрессивным изменением передаточного отношения.

Упомянутые выше конструктивные особенности, ведущие к снижению коэффициента приспособляемости и коэффициента диапазона, нередко дают дополнительный перегиб (переход от выпуклой части к вогнутой) в средней части характеристики.

Для получения высоких литровых мощностей на двигателях без нагнетателей часто используют так называемый эффект резонансного (или инерционного) наддува путем подбора длины и сечений впускного тракта. Этот прием позволяет добиться резкого увеличения коэффициента наполнения при определенной частоте за счет использования колебаний потока горючей смеси во впускном тракте. На характеристике влияние резонансного наддува сказывается в виде участков с соответствующим повышением мощности.

В результате влияния совокупности мероприятий, направленных на получение высоких литровых мощностей, внешние скоростные характеристики двигателей постепенно теряют свою классическую плавную форму и приобретают более сложные очертания.

Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

Содержание

1 Исходные данные для расчета

2 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

2.1 Определение минимальной частоты вращения коленчатого вала

2.2Расчет мощности двигателя

2.3Определение крутящего момента двигателя

3 Тяговый расчет автомобиля

3.1 Определение скорости движения автомобиля

3.2 Расчет сил, действующих на автомобиль

3.3 Расчет динамического фактора автомобиля

3.4 Определение ускорения автомобиля

3.5 Определение времени разгона автомобиля

3.6 Определение пути разгона автомобиля

3.7 Расчет и построение графика пути торможения автомобиля

5.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя

5.2 Тяговая характеристика автомобиля

5.3 Динамическая характеристика автомобиля

5.4 График ускорения автомобиля

5.5 График обратной ускорению величины

5.6 График времени разгона автомобиля

5.7 График пути разгона автомобиля

5.8 График пути торможения автомобиля

6 Выводы по работе и сравнение исследуемого автомобиля с аналоговыми моделями

1. Исходные данные для расчета

Полная масса, m, кг

Мощность двигателя , кВт

Номинальные обороты n, об/мин

Тип и размер шин

Коэф. перераспределения веса на ведущие колеса λ

Коэф. деформации шин∆

Коэф. сопротивления воздуха К,

Горизонтальный участок дороги

с асфальтобетонным покрытием:

коэф. сопротивления качению, f

коэф. сцепления, φ

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.

2.1Определение минимальной частоты вращения коленчатого вала

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

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

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

2.2 С помощью формулы Лейдерманаопределяем значения мощности двигателя соответственно для каждого значения частоты вращенияω коленчатого вала

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 значениюωдв=100 (рад/с)

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

2.3 Определение крутящего момента двигателя

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

3.1 Определение скорости движения автомобиля

(3.1), где r – радиус колеса, м.

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:

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:

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

Рассчитанные значения скорости сводим в таблицы 3.1 – 3.5.

3.2 Расчет сил, действующих на автомобиль

Тяговая сила на ведущих колесах определяется по формуле:

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:

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:

— сцепной вес автомобиля(вес приходящийся на ведущие колеса), Н. — коэффициент сцепления с дорогой.

где — полная масса автомобиля, кг.

g – ускорение свободного падения, м/с.

= 0,7-0,8. Принимаем = 0,8.

Сила сопротивления качению Pk определяется выражением:

где: Ga – вес автомобиля, Н;

f – коэффициент сопротивления качению.

Принимаем f = 0,014.

Сила сопротивления воздуха рассчитывается по формуле:

где k – коэффициент обтекаемости;

F – площадь лобовой поверхности, ;

– скорость движения автомобиля, м/с.

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

F = 0.78×1,68×1,64= 2,15 ().

Рассчитаем значения на первой передаче:

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).

3.3 Расчет динамического фактора автомобиля

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

формула для определения динамического фактора.

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

Динамически фактор по сцеплению с дорогой рассчитывается по формуле:

где — коэффициент сцепления с дорогой. = 0,8.

Строим динамическую характеристику автомобиля (Рисунок 3).

3.4 Определение ускорения автомобиля

Выражение для определения ускорения автомобиля имеет вид:

где — суммарный коэффициент дорожных сопротивлений;

g – ускорение свободного падения, м/с.

— коэффициент учета вращающихся масс.

Так как расчет ведется для сухой горизонтальной асфальтобетоннойдороги, то =0.Поэтому справедливо равенство:

где Uk – передаточное число k-той передачи;

— 0,04-0,08. Принимаем = 0,08.

Рассчитаем значение на I -ой передаче:

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:

Аналогично приведенному примеру рассчитываем остальные значения ускорения на других передачахи 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 (Рис. 5)

3.5 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:

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

— масштаб скорости автомобиля Va на графике обратной ускорению величины ;

Полученные результаты заносим в таблицу 3.6.

Строим график времени разгона автомобиля (Рисунок 6).

3.6 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:

— 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).

3.7 Расчет и построение графика пути торможения автомобиля

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

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

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

Считаем два варианта торможения: на сухой и мокрой дороге с асфальтобетонным покрытиемс 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.

107

150

200

250

300

350

400

450

500

565

16,38

23,79

32,61

41,37

49,74

57,41

64,07

69,41

73,12

75

0,153

0,159

0,163

0,165

0,166

0,164

0,16

0,154

0,146

0,134

Таблица 3.1 – Результаты тягово-динамического расчета ( I передача).

107

150

200

250

300

350

400

450

500

565

2,303

3,2285

4,3047

5,3809

6,4571

7,5332

8,6094

9,6856

10,7618

11,9671

6,4027

6,633

6,8199

6,9199

6,933

6,8591

6,6982

6,4504

6,1157

5,6376

0,0031

0,006

0,0108

0,0168

0,0242

0,0329

0,043

0,0544

0,0672

0,0831

0,4208

0,4358

0,447

0,4539

0,4543

0,448

0,4376

0,4206

0,3977

0,3652

1,8865

1,9558

2,0114

2,04

2,0418

2,0166

1,9644

1,8854

1,7794

1,6288

0,53

0,5112

0,4971

0,4901

0,4897

0,4958

0,509

0,5303

0,5619

0,6139

Таблица 3.2 – Результаты тягово-динамического расчета ( II передача).

5. Внешняя скоростная характеристика двигателя

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности Ne и крутящего момента Ме от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива. Эффективной называется мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя. Внешняя скоростная характеристика определяет возможности двигателя и характеризует его работу. По внешней скоростной характеристике определяют техническое состояние двигателя. Она позволяет сравнивать различные типы двигателей и судить о совершенстве новых двигателей.

На внешней скоростной характеристике (рис.6) выделяют следующие точки, определяющие характерные режимы работы двигателя:

Nmax — максимальная (номинальная) мощность;

nN — частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности;

Мmax — максимальный крутящий момент;

nM — частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте;

nmin — минимальная частота вращения коленчатого вала, при которой двигатель работает устойчиво при полной подаче топлива;

nmax — максимальная частота вращения.

Из характеристики видно, что двигатель развивает максимальный момент при меньшей частоте вращения, чем максимальная мощность.

Это необходимо для автоматического приспосабливания двигателя к возрастающему сопротивлению движения. Например, автомобиль двигается по горизонтальной дороге при максимальной мощности двигателя и начинает преодолевать подъем. Сопротивление дороги возрастает, скорость автомобиля и частота вращения коленчатого вала уменьшаются, а крутящий момент увеличивается, обеспечивая возрастание тяговой силы на ведущих колесах автомобиля. Чем больше увеличение крутящего момента при уменьшении частоты вращения, тем выше приспосабливаемость двигателя и тем меньше вероятность его остановки. Для бензиновых двигателей увеличение (запас) крутящего момента достигает 30 %, а у дизелей — 15 %.

В эксплуатации большую часть времени двигатели работают в диапазоне частот вращения n_M—n_N, при которых развиваются соответственно максимальные крутящий момент и эффективная мощность. Внешнюю скоростную характеристику двигателя строят по данным результатов его испытаний на специальном стенде. При испытаниях с двигателя снимают часть элементов систем охлаждения, питания и др. (вентилятор, радиатор, глушитель и др.), без которых обеспечивается его работа на стенде. Полученные при испытаниях мощность и крутящий момент приводят к нормальным условиям, соответствующим давлению окружающего воздуха 1 атм и температуре 15 °С. Эти мощность и момент называются стендовыми, и они указываются в технических характеристиках, инструкциях, каталогах, проспектах и т.п. В действительности мощность и момент двигателя, установленного на автомобиле, на 5. 10 % меньше, чем стендовые. Это связано с установкой на двигатель элементов, которые были сняты при испытаниях (насос гидроусилителя, компрессор и др.). Кроме того, давление и температура при работе двигателя на автомобиле отличаются от нормальных.

При проектировании нового двигателя внешнюю скоростную характеристику получают расчетным способом, используя для этого специальные формулы. Однако действительную внешнюю скоростную характеристику получают только после изготовления и испытания двигателя.