Министерство образования Украины
Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Кафедра автомобилей
Курсовая работа по теме:
“Рассчётно-графический анализ тягово-скоростных свойств автомобиля Газ-13”
Выполнил: ст. гр. Д 24
Домовец М.С.
Харьков 2004
Содержание
1. Исходные данные для расчёта
2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя
3. Построение графиков силового баланса и динамической характеристики
а) Исходные данные для расчёта
Вид автомобиля
легковой
Полная масса m, кг
3175
Марка и тип двигателя
Мод.ГАЗ-13, карбюраторный
Максимальная мощность Nemax, кВт
161,8
Частота вращения вала двигателя при максимальной мощности nN, об/мин
4200
Наличие ограничителя частоты вращения вала двигателя
нет
Передаточные числа:
коробки передач Uк1
Uк2
Uк3
Uзх
раздаточной коробки или делителя
главной передачи U0
2.64
1.55
1.00
2.00
3.58
Шины
9.35-15
Статический радиус колёс rст, м
0,271
Габаритные размеры
ширина Br, м
высота Hr, м
1,49
1,37
КПД трансмиссии h
0,9
Коэффициент сопротивления
воздуха K , Н∙с2/м4
0,3
б) Реальные значения основных параметров автомобиля для сравнения их с полученными расчётными данными
Максимальный крутящий момент двигателя Меmax , Н∙м
451.1
Частота вращения вала двигателя при максимальном крутящем моменте nm, об/мин
2700
Максимальная скорость Vmax, км/ч
175
Время разгона до 80 км/ч
нет данных
Для построения внешней скоростной характеристики поршневого двигателя внутреннего сгорания используют эмпирическую формулу Лейдермана, позволяющую по известным координатам одной точки скоростной характеристики Ne max и nN воспроизвести всю картину мощности:
,
где Ne, кВт – текущее значение мощности двигателя,
n, об/мин – соответствующая частота вращения вала двигателя,
Ne max, кВт – максимальная мощность двигателя, Nemax=161.8 кВт.
nN, об/мин – частота вращения вала двигателя при максимальной мощности.
А1,А2 – эмпирические коэффициенты, характеризующие тип двигателя.
А1 и А2 принимаем равные 1,0 соответственно т. к. двигатель на заданном автомобиле карбюраторный.
Для выбора текущее значение n диапазон вращения вала двигателя от минимально устойчивых оборотов nmin до nN разбивается на произвольное число участков с постоянным интервалом Δn, кратным 50 или 100. Интервал выбираем по формуле:
Так как у карбюраторного двигателя, не имеющего ограничителя частоты вращения, максимальная частота вращения коленчатого вала nN при движении автомобиля с максимальной скоростью может на 10-20% превышать частоту nN, для него берут ещё одно значение n после nN с тем же интервалом Δn.
Минимальную частоту вращения коленчатого вала nmin выбирают в пределах 400…800 об/мин. Меньшие значения принимают для дизелей, большие – для карбюраторных двигателей легковых автомобилей и АТС на их базе, средние – для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей и АТС на их базе.
Nmin= 800 об/мин и Δn = об/мин.
Результаты расчётов занесены в таблицу 1 и с их помощью строем внешнюю
скоростную характеристику двигателя Ne=f(n) и Me=f(n). Для дизельных двигателей и карбюраторных с ограничителями внешнюю скоростную характеристику строят до точки, соответствующей nN.
3. Построение графиков силового баланса и динамической характеристикой
При построении графиков силового баланса для различных передач и скоростей движения автомобиля рассчитывают значения составляющих уравнения силового баланса:
Pk-Pψ-Pw -Pj=0, (4)
Тяговое усилие на ведущих колёсах определяют из выражения, Н:
, (5)
где: rд – динамический радиус колеса, который в нормальных условиях движения принимают равным rст, м.
Вторую составляющую силового баланса – силу суммарного дорожного сопротивления – определяют по формуле, Н:
где G=g∙m – полный вес автомобиля, Н. g=9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.
В расчётах не учитывается влияние скорости движения на коэффициент сопротивлению качению, в связи с чем полагаем ψ=const. Для автомобиля Газ-13 G=9,81∙3175=31146.75 Н, а при заданном ψ = 0,037 Рψ= 0,037 ∙ 31146,75=1152,430 Н.
Сила сопротивления воздуха, Н:
где: F – лобовая площадь автомобиля, м2.
V – скорость автомобиля, км/ч.
Лобовая площадь может быть определена по чертежу автомобиля, а при его отсутствии – приближённо по выражению:
F=α∙Br∙Hr,
где: α – коэффициент заполнения площади, для легковых автомобилей
F = 0,8 ∙ 1,61 ∙ 1,44 = 1,3552 м2
Сила сопротивления разгону, Н:
где: δ – коэффициент, учитывающий влияние инерции вращающихся масс.
j – ускорение автомобиля в поступательном движении, м/с2.
При построении и анализе графиков силового баланса величина Pj не рассчитывается, а определяется как разность тягового усилия Pk и суммы сопротивлений движению (Pψ+ Pw).
График силового баланса и все последующие строят в функции скорости автомобиля V, км/ч, которая связана с частотой вращения вала n зависимостью:
где rk – радиус качения колеса, м, равный при отсутствии проскальзывания, статистическому радиусу rст.
Динамический фактор автомобиля D определяется для различных передач и скоростей движения по формуле:
Таблица 2. Результаты расчетов силового баланса и динамической характеристики автомобиля ЗАЗ-968М
Параметры
Значение параметров
n , об/мин
600
900
1200
1500
1800
2100
2400
3000
3200
a*n/nN
0,2222
0,3333
0,4444
0,5556
0,6667
0,77778
0,88889
1
1,111111
1,185185
b*(n/nN)2
0,0494
0,1111
0,1975
0,3086
0,60494
0,79012
1,234568
1,404664
c*(n/nN)3
0,011
0,037
0,0878
0,1715
0,2963
0,47051
0,70233
1,371742
1,664787
a*n/nN+b*(n/nN)2-c*(n/nN)3
0,2606
0,4074
0,5542
0,6927
0,8148
0,91221
0,97668
0,973937
0,925062
Ne
8,0817
12,633
17,184
21,48
25,266
28,2859
30,2851
31,00817
30,2
28,68449
Me
128,63
134,05
136,76
128,634
120,509
109,677
96,13667
85,60526
Рисунок 1-Внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя внутреннего сгорания
Рисунок 2. Силовой баланс автомобиля
Рисунок .3. Динамическая характеристика автомобиля
Таблица 1. Результаты расчетов внешней скоростной характеристики двигателя