Министерство образования Украины

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

Кафедра автомобилей

Курсовая работа

Расчетно-графический анализ тягово-скоростных свойств автомобиляВАЗ -21083

Выполнил:студент гр.А-33

Бесчастнов П.С.

Проверил: Писарев В.П.

Харьков 2003

Введение

Различные виды подвижного состава автомобильного транспорта – одиночные автомобили, седельные и прицепные автопоезда объединяются понятием “автотранспортные средства”/АТС/. Общим для них служат колесные движители и опорные оси в различных комбинациях. В связи с этим взаимодействие АТС с дорогой и окружающей средой базируется на тех же основных закономерностях, что и для одиночного автомобиля.

Эффективность использования АТС в различных условиях эксплуатации определяется комплексом их потенциальных эксплуатационных свойств – тягово-скоростных, тормозных, проходимости, топливной экономичности, устойчивости и управляемости, комфортабельности плавности хода. На эти эксплуатационные свойства влияют основные параметры автомобиля и его узлов, прежде всего двигателя, трансмиссии и колес, а также характеристики дороги и условий движения.

При выполнении курсовой работы оценивалась взаимосвязь и взаимозависимость совместного влияния конструктивных параметров автомобиля и условий движения на эксплуатационные свойства. При анализе тягово-скоростных свойств автомобиля ВАЗ – 21083 выполняются необходимые расчеты на основании конкретных технических данных, строятся графики и по ним анализируются тягово-скоростные свойства.

Исходные данные для расчета

1.Построение внешней скоростной характеристики двигателя

где Ne , кВт – текущее значение мощности двигателя, соответствующее частоте вращения вала двигателя n, об/мин; Ne_max , кВт – максимальная мощность двигателя внутреннего сгорания при частоте вращения n_N , об/мин; A₁ , A₂ – эмпирические коэффициенты, характеризующие тип двигателя внутреннего сгорания.

Значения эмпирических коэффициентов A₁ , A₂ принимают для карбюраторных двигателей A₁ = A₂ = 1,0.

Так как у карбюраторного двигателя, не имеющего ограничителя частоты вращения, максимальная частота вращения коленчатого вала n_max при движении автомобиля с максимальной скоростью может на 10-20% превышать частоту n_N , для него берут еще одно значение n после n_N c тем же интервалом D n .

Минимальную частоту вращения коленчатого вала n_min выбирают в пределах 800 об/мин.

Результаты расчетов сводят в табл.1 и строят внешнюю скоростную характеристику двигателя N_e = f( n) и M_e = f( n) .

Таблица 1

Результаты расчетов внешней скоростной характеристики двигателя

2.Построение графиков силового баланса и динамической характеристики

где r_д - динамический радиус колеса, который в нормальных условиях движения принимаем равным r_ст , м. Вторую составляющую силового баланса - силу суммарного дорожного сопротивления определяют по формуле, Н:

В расчетах не учитывается влияние скорости движения на коэффициент сопротивления качению, в связи c чем полагают Y=const.

Для ВАЗ-21083 G=9,81*1370=13439,7 Н, а при заданном Y=0,019 Р=0,019*1370*9,81=255,35 Н.

где F - лобовая площадь, м² ; v - скорость автомобиля, км/ч.

Лобовая площадь может быть определена по чертежу автомобиля, а при его отсутствии - приближенно по выражению:

Сила сопротивления разгону, Н:

При построении и анализе графиков силового баланса величина P_j не рассчитывается, а определяется как разность тягового усилия P_k и суммы сопротивлений движению ( P _Y + P_w ) .

где r_k - радиус качения колеса, м, равный при отсутствии проскальзывания статическому радиусу r_ст .

Переменные по скорости величины P_k , P_w и D рассчитывают по формулам, сводят данные расчетов в табл.2 и строят по ним графики силового 6aланca и динамической характеристики.

Таблица 2

Результаты расчетов силового баланса и динамической характеристики

3.Оценка показателей разгона автомобиля

Показатели разгона автомобиля представляют собой графики ускорений, времени и пути разгона в функции скорости.

где d =1,04 + 0.04 u_ki ² предварительно рассчитывается для каждой передачи.

Расчетные данные для построения графика ускорений сводят, в табл.3, где приводятся значения величин, обратных ускорениям 1/ j , которые будут использованы при определении времени разгона АТС.

Поскольку при максимальной скорости для автомобиля без ограничителя частоты вращения вала двигателя ускорение j=0 , а обратная величина 1/ j= ¥ , построение графика 1/ j= f( v) ограничивают последней точкой, примерно соответствующей 0.9 v_max . Для ВАЗ - 21083 это ограничение составляет 0,9*156=140 км/ч. Скорости 140 км/ч соответствуют значения j = 0,1761м/с² и 1/j = 5,6786c² /м.

Таблица 3

Результаты расчетов ускорений и величин обратных ускорениям

графическим интегрированием функции 1/ j= f( v) , используя график величин, обратных ускорениям. Для этого площадь под кривыми 1/ j= f( v) в интервале от v_min до 0.9 v_max разбивают на произвольное число участков. Переход с одной передачи на другую выбирают при равных или при наиболее близких значениях j и 1/ j. При этом каждый участок будет ограничен частью оси абсцисс, частью кривой зависимости 1/ j= f( v) и ординатами точек этой кривой, соответствующих начальной и конечной скоростям выбранного интервала. Площади этих участков представляют собой в определенном масштабе время разгона в соответствующем интервала скоростей на данной дороге.

Подсчитав площади участков и нарастающую сумму площадей, вычисляют время разгона, сводят расчеты в табл.4 и строят график времени разгона.

Таблица 4

Результаты расчетов времени разгона

Методика расчета и построения аналогична предшествующей. Для этого площадь над кривой t= f( v) в интервале от v_min до 0.9 v_max разбивают на произвольное число участков. Каждый участок ограничен частью оси ординат, частью кривой t= f( v) и абсциссами точек этой кривой, соответствующих начальной и конечной скоростям выбранного интервала. Площади этих участков представляют собой в определенном масштабе путь разгона в соответствующем интервале скоростей на данной дороге

Подсчитав площади участков и нарастающую сумму площадей, вычисляют путь разгона, сводят расчеты в табл.5 и строят график пути разгона.

Таблица 5

Результаты расчетов пути разгона

4.График мощностного баланса автомобиля

Уравнения баланса мощности могут быть выражены через мощность двигателя Ne:

где Nr - мощность, теряемая в трансмиссии; N _Y ,Nw - мощность, расходуемая на преодоление соответственно суммарных дорожных сопротивлений и сопротивления воздуха; Nj - мощность, используемая для разгона.

Вначале вычисляют мощность на ведущих колесах N_k . Эту величину определяют через мощность Ne , развиваемую на коленчатом валу двигателя, с учетом потерь в трансмиссии

Значения мощностей N _Y и Nw рассчитывают с использованием величин P _Y и Pw , взятых из табл.2 для высшей передачи с целью обеспечения всего диапазона скоростей движения автомобиля:

Полученные значения величин N _Y и Nw суммируют.

Из табл.2 берут также значения скоростей движения автомобиля на всех передачах, соответствующие принятым ранее величинам частоты вращения коленчатого вали двигателя. Данные расчетов сводят в табл.6 и по ним строят график мощностного баланса автомобиля.

На графике мощностного баланса строят следующие зависимости . мощностей от скорости движения автомобиля: N_e = f( v) - только для высшей передачи; N_k = f( v) - для всех передач; N _Y = f( v), N _Y + Nw= f( v).

Мощности Nr и Nj определяются на графике как разности Nr= Ne- Nk, Nj= Nk-( N _Y + Nw) .

Таблица 6

Результаты расчета составляющих баланса мощности

5.Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля

Из внешней скоростной характеристики двигателя определяют значения максимального крутящего момента Me_max , частоту вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте n_M и момент при максимальной мощности M_N . Полученные значения Me_max и n_M сравниваются с реальными данными. По значениям Me_max и M_N можно вычислить коэффициент приспособляемости двигателя

Для ВАЗ - 21083 значение M_emax = 89,872Н*м а M_N =90,3Н*м. Тогда Kпр=0,995

По графику силового баланса определяют максимально возможную скорость движения автомобиля для заданных дорожных условий. Ее можно определить также по динамической характеристике, графику ускорений и мощностному балансу автомобиля. При правильном построении указанных зависимостей максимальные значения скорости будут для всех графиков одинаковы. По динамической характеристике автомобиля для каждой передачи определяют максимальное дорожное сопротивление Y _{max i} , которое может преодолеть автомобиль, критическую скорость v_{кр i} и максимальный преодолеваемый продольный уклон дороги i_{max i} .

Максимальный преодолеваемый продольный уклон дороги:

Для большей наглядности полученное значение уклона представляют в процентах.

Для автомобиля ВАЗ - 21083 перечисленные параметры составляют:

v_max = 156 км/ч

Y _max1 = D_{max 1} =0,3782 v_кр1 =20 км/ч

Y _max2 = D_{max 2} =0,205 v_кр2 = 39 км/ч

Y _max3 = D_{max 3} =0,143 v_кр3 = 56 км/ч

Y _max4 = D_{max 4} =0,089 v_кр4 = 46,4 км/ч

Y _max5 = D_{max 5} =0,073 v_кр5 = 44 км/ч

i_max1 =0,3782 – 0,10 = 0,2782 = 27,8%;

i_max2 =0,205 – 0,10 = 0,105 = 12,8%;

i_max3 = 0,143 – 0,10 = 0,043 =4,3%

i_{max 4} =0,089 – 0,10 =- 0,011 =- 0,1%

i_{max 5} = 0,073 – 0,10 = -0,027 =-2,7%

По графику ускорений определяется максимальное ускорение j_max для каждой передачи и оптимальные скорости перехода v_пер с одной передачи на другую на данной дороге.

С помощью графиков времени и пути разгона для принятого дорожного сопротивления определяют соответственно время и путь разгона автомобиля до скорости 100 км/ч.

Для автомобиля ВАЗ - 21083 :

J_{max 1} =2,77 м/с² ;V_{пер 1-2} = 48 км/ч ;

J_{max 2} =1,53 м/с² ; V_{пер 2-3} = 87 км/ч ;

J_{max 3} = 1,08 м/с² ;V_{пер 3-4} = 112км/ч ;

J_{max 4} = 0,64 м/с² ; t₁₀₀ = 18,3 с ;

J_{max 5} = 0,49 м/с² ; S₁₀₀ = 315 м.

Список литературы

Алекса Н.Н., Алексеенко В.Н., Гредескул А.Б. Теория эксплуатационных свойств автотранспортных средств в примерах и заданиях: Учеб. пособ. –К.:

УМК ВО, 1990. –100 с.