Определение параметров двигателя

КУРСОВАЯ РАБОТА

ТЯГОВЫЙ, ДИНАМИЧЕСКИЙ И ТОПЛИВНО - ЭКОНОМИЧЕСКИЙ

РАСЧЁТ АВТОМОБИЛЯ

Выполнил: студент

Голишников Е.Д

Группа: ИТ-41

Проверил:

Молоканов С. В.

Волгоград

2016.

1. ТЯГОВЫЙ РАСЧЁТ АВТОМОБИЛЯ

Определение веса автомобиля

Полный вес автомобиля G_a рассчитывается по формуле

= (1)

где - номинальная грузоподъемность автомобиля;

- собственный вес автомобиля;

- вес одного человека, принимаемый равным 750Н;

- вес багажа (200—250 Н), учитывается при расчете пассажирского автомобиля;

- число пассажиров.

Собственный вес автомобиля можно выбрать по прототипу (табл. 3) или приближенно определить с помощью коэффициента использования веса автомобиля

; (2)

Чем совершеннее конструкция автомобиля, тем выше этот коэффициент. На основании статистических данных можно считать, что в пределах, указанных в табл. 1, коэффициент линейно зависит от , и определять его по формуле

= (3)

где a, b и c - постоянные для автомобилей данного типа величины, определяемые с помощью табл. 1.

Таблица 1

Назначение автомобиля	Полезная нагрузка, кН	Коэффициент использования автомобиля	Постоянные величины
a	b	c
Легковые	3,0-5,2	0,20-0,30	-	-	-
Автобусы	17,0-45,0	0,46-0,56	0,46		0,0036
Грузовые	15,0-70,0	0,83-1,10	0,83		0,0049
Самосвалы	20,0-80,0	0,73-1,15	0,73		0,0070
Высокой проходимости	20,0-120,0	0,63-1,00	0,625		0,0058

Выбор шин и определение радиуса ведущего колеса

Выбор шин для автомобилей производится по величине наибольшей статической нагрузки G на одно колесо при полностью загруженном автомобиле. Распределение веса по осям автомобиля зависит от его базы и продольной координаты центра тяжести. Для двухосного автомобиля веса, приходящиеся на переднюю и заднюю оси, определяются по следующим формулам:

=

= (4)

где и - веса, приходящиеся на переднюю и заднюю оси;

L - база автомобиля;

и - коэффициенты нагрузки передних и задних колес;

- расстояние от центра тяжести до задней оси для двухосных автомобилей и до оси качания тележки для трехосных.

Коэффициенты и при полной нагрузке автомобиля выбираются с помощью табл. 2, исходя из назначения автомобиля и его колесной формулы. Величины и можно также определить с помощью табл. 3, подсчитав для выбранного прототипа отношения и .

Трехосный автомобиль при подвеске задних ведущих мостов на общей балансирной тележке с реактивными тягами можно рассматривать как двухосный, продольная база которого равна расстоянию между осью передних колес и осью качания тележки. Нагрузка на одинаковое колесо определяется по формуле = (передняя ось) и = (задняя ось). Исходя из этих данных выбираем шины: 240-508P (8,25R-20) Нагрузка на колесо – 6475-16190 H.

Таблица 2

Коэффициент нагрузки колёс	Назначение автомобиля и колёсная формула
Легковые 4х2	Грузовые 4х2	Самосвалы 4х2	Автобусы 4х2	Грузовые 4х4	Грузовые 4х6
	0,46-0,49	0,24-0,33	0,27-0,30	0,27-0,38	0,45-0,48	0,26-0,30
	0,51-0,54	0,67-0,76	0,70-0,73	0,62-0,73	0,52-0,55	0,70-0,74

Учитывая, что при работе нагрузка на колеса может увеличиваться, максимальная расчетная нагрузка на шину берется на 10 - 30% больше статической. Подсчитав нагрузку, подбирают шину по табл. 4.

Определение параметров двигателя

Сначала нужно найти мощность двигателя N_v, необходимую для движения автомобиля с заданной максимальной скоростью в заданных дорожных условиях.

N_v = 0,001(G_aY_v+kFV²max) = 0,001(75740*0,035+1,8*25²) (5)

Площадь V_max – максимальная скорость движения на высшей передаче, м/с;

Y_v – соответствующее значение приведённого коэффициента дорожных сопротивлений;

F- площадь лобового сопротивления, м²;

k – коэффициент обтекаемости, кг/м³;

- коэффициент полезного действия трансмиссии.

Чтобы автомобиль мог преодолевать небольшие подъемы с максимальной скоростью и двигаться без ухудшения экономичности, величину Y_v берут равной (1,4 – 1,6) f, где f - коэффициент сопротивления качению по хорошей дороге (табл. 3).

Таблица 3

Тип пути	¦	j
Асфальтированное шоссе	0,015—0,020	0,6—0,8
Гравийно-щебеночная дорога	0,020—0,030	0,5—0,7
Булыжная мостовая	0,025—0,035	0,4—0,5
Сухая грунтовая дорога	0,030—0,050	0,5—0,7
Грунтовая дорога после дождя	0,050—0,150	0,3—0,4
Песок влажный	0,100—0,300	0,4—0,5
Снежная укатанная дорога	0,030—0,040	0,2—0,4

Для вычисления необходимо на основании выбранного прототипа трансмиссии определить число кинематических пар каждого вида, участвующих в передаче крутящего момента. Тогда

= = (6)

= (0,985—0,99) - КПД цилиндрической пары шестерён;

= (0,975—0,98) - КПД конической пары;

= (0,885—0,93) - КПД червячной пары;

= (0,99—0,995) - КПД карданной передачи;

n₁, n₂, n₃, n₄ - числа соответствющих кинематических пар.

У автомобильных ступенчатых трансмиссий величина механического КПД при нагрузках близких к расчетным находится в пределах 0,88 - 0,93.

Таблица 4

Автомобили	k кг/м3	F м2	kF кг/м
Легковые среднего и большого литража	0,195—0,344	1,6—2,8	0,294—0,880
Грузовые (в зависимости от типа и грузоподъемности)	0,587—0,685	3,0—5,0	1,760— 3,440
Автобусы (в зависимости от типа и числа пассажирских мест)	0,245—0,390	4,5—6,5	0,980—2,550

Для построения приближенной характеристики двигателя должны быть известны его максимальная мощность N_max и частота вращения n_N коленчатого вала при максимальной мощности.

= = = 105,72

(7)

; (8)

где m - отношение частоты вращения коленчатого вала n_v при максимальной скорости к частоте вращения n_N при максимальной мощности. Для карбюраторных двигателей без ограничителя m = 1,10 – 1,25, для карбюраторных двигателей с ограничителей и для дизелей m = 0,8 – 0,9; а = b = c = 1 - для карбюраторных двигателей; a = 0,53; b = 1,56; c = 1,09 – для дизелей.

Задавшись m, можно определить N_max и частоту n_N, соответствующую максимальной мощности.

Для установления связи между частотой вращения коленчатого вала двигателя и скоростью движения автомобиля следует задаться коэффициентом оборотности h_n , равным отношению частоты вращения коленчатого вала двигателя n, об/мин, к соответствующей скорости автомобиля V_a , м/с:

(9)

Для легковых автомобилей h_n = 108 - 144, для карбюраторных грузовых h_n = 90 - 150, для дизельных грузовых h_n = 70 - 100.

Тогда частота вращения коленчатого вала при N_max

= ; = 35,29*0,85 = 29,99 (10)

Для построения скоростной характеристики по известным значениям N_max и рассчитываются величины N_e и M_e во всем диапазоне частот вращения (не менее 8 -10 точек, включая точку перегиба кривой M_e)

= = 37,56 (11)

= 11209,31 (12)

где N_e - текущее значение мощности, кВт;

M_e - текущее значение крутящего момента, Нм;

n_e - текущее значение частоты вращения коленчатого вала, об/мин.

При наличии ограничителя или регулятора в зависимости от их чувствительности максимальная частота вращения превышает номинальную на 100 - 200 об/мин.