Тяговый расчет ГАЗ-3110

Содержание

1. Тяговый расчет автомобиля………………………………………………..2

1.1 Определение технических параметров автомобиля……………….2

1.1.1. Фактор обтекаемости……………………………………………..2

1.1.2. Коэффициент сопротивления дороги

1.1.3. Максимальный коэффициент сопротивления дороги ……..3

1.1.4. Снаряженная  масса автомобиля………………………………....3

1.1.5. Распределение полной массы автомобиля по осям……………..3

        1.1.6. КПД трансмиссии………………………………………………....3

1.1.7. Подбор шин………………………………………………………..3

1.2. Определение максимальной мощности двигателя и построение

 его скоростной характеристики..……………………………………….4

1.3. Определение передаточных чисел трансмиссии………………….5

1.3.1. Определение максимального передаточного

 числа трансмиссии………………………………………………………5

1.3.2. Определение передаточного числа главной передачи и  максимального передаточного числа  коробки передач…………………….6

2. Тягово-динамические характеристики автомобиля………………………7

        2.1.1 Мощностной баланс………………………………………………..7

        2.1.2 Тяговый  баланс…………………………………………………….7

        2.1.3 Динамическая характеристика автомобиля………………………8

2.1.4  Ускорение  автомобиля……………………………………………8

2.1.5 Определение времени  разгона автомобиля………………………8

        2.1.6  Определение пути разгона автомобиля…………………………..9

Литература………………………………………………………………………11

Приложение

1. Тяговый расчет автомобиля.

Тяговый расчёт служит для определения основных параметров двигателя и трансмиссии автомобиля, обеспечивающих ему требуемые тягово-скоростные свойства в заданных условиях движения.

1.1 Определение технических параметров автомобиля

Исходные данные для расчета:

1.1.1. Фактор обтекаемости.

Аэродинамические свойства автомобиля зависят от фактора обтекаемости:

, где

c_X-коэффициент лобового сопротивления,  , А_в-площадь миделева сечения.

Численные значения c_X  выбираем по прототипу: с_x=0,39 .

А_в=2,3м²

W=0,39·1,225 ·2,3/2=0,549 Нс²/м².[6 с.89]

1.1.2. Коэффициент сопротивления дороги

Принимаем   с   учетом   условий  движения   автомобиля      

=f₀+K_f·V _max^2;

 K_f=0.7·10^-5;

f₀=0,02;    [8 c.19]

 =0,0345

1.1.3. Максимальный коэффициент сопротивления дороги .

Где  по прототипу выбирают

           -максимальный момент двигателя;

1.1.4. Снаряженная  масса автомобиля.

m₀ =1400 кг принимаем по прототипу

Полная масса - m_a=m₀+m_б·n +m_п·n , где

m_б-масса багажа,

m_п-масса пассажира,

n-количество пассажиров.

m_a=1400+10·5+68·5=1790кг [1 c.9]

1.1.5. Распределение полной массы автомобиля по осям.

m_a1 = 0,48 m_a =0,48*1790=859,2 кг- полная масса автомобиля, приходящаяся на переднюю ось;

m_a2=0,52 m_a=0,52*1790=930,8 кг - полная масса автомобиля, приходящаяся на заднюю ось; [1 c.12]

1.1.6. КПД трансмиссии.

0,95- КПД  коробки передач,

0,95- КПД  главной передачи,

0,995- КПД  карданного шарнира. [1 c.8]

1.1.7. Подбор шин.

Максимально допустимая нагрузка на одну шину:

Условие подбора:

c.9]

  Для автомобиля максимальная нагрузка на колесо будет 4561Н.

км/ч

Выбираем шины 195/65R15 ГОСТ 4754-97,

 Категория скорости-Н

 r_ст=0,29 м.

         r_k= 0,308м.

1.2. Определение максимальной мощности двигателя и построение его скоростной характеристики.

Максимальная мощность двигателя  исходя из заданной максимальной скорости движения автомобиля

P_ev=(Y_v Ga V_max+W V³_max)/1000h_Т

P_ev ==89,6кВт.

Находим максимальную мощность двигателя по формуле

Р_еmax=;

где a,b,c-коэффициенты характеризующие тип двигателя;

=- для инжекторных двигателей с ограничителем.

По прототипу двигательЗМЗ-406.2.

P_emax=106,6кВт     n_ep=5200мин^{-1    -1}

T_emax=200,9Hм     n_eт =4000мин^{-1    -1}

Находим коэффициенты K_T,K

K=                    T_ep=9550м

K_T =

а=

b=

c=

Проверка:

a+b-c=1

0,737+0,751-0,488=1 -верно.

Р_еmax==97,8 кВт.

.

Максимальная стендовая мощность

К_с=0,96   [1 c.12]

Выбираем   двигатель ЗМЗ-406.2

На основании  рассчитанных данных  построим внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Мощность двигателя:

P_e=P_emax(aw_e/w_ep+b(w_e/w_ep)²-c(w_e/w_ep)³), где

P_{e max} - максимальная мощность двигателя;

v_e - угловая скорость коленчатого вала  двигателя;

w_ep - угловая скорость коленчатого вала  двигателя при его максимальной мощности;

a,b,c - поправочные коэффициенты.

Крутящий момент на коленчатом валу двигателя:        

По результатам расчетов  построены графики зависимости мощности и крутящего момента  от угловой скорости коленчатого вала  двигателя (Рис. 1.).

1.3. Определение передаточных чисел трансмиссии.

1.3.1. Определение максимального передаточного числа трансмиссии.

U_трmax=Y_max· G_a· r_д /(Te_max·h_T), где

G_a -полный вес автомобиля, Н

r_д -динамический радиус  колеса, м ;

Tе _max - максимальный крутящий момент двигателя, Нм;

h_Т - КПД трансмиссии;

y_max - максимальный коэффициент сопротивления дороги.

U_трmax=0,48· 1790· 9,81· 0,29/(192,8·0,9)=14,08-из условия преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги.

По условию отсутствия буксования ведущих колес:

U_maxj=j_х· m_сц· g_a· r_д /( Te_max ·h_T),где

j_х - коэффициент сцепления шин с дорогой; φ_х=0,8;[1 c.13]

m_сц =m_R2 m_a2–сцепная масса

 m_R2 -коэффициент изменения нормальных реакций на ведущих колесах, m=1,3; [1 c.13]

U_{тр maxj}=0,8· 1,3· 930,8· 9,81· 0,29/(192,8·0,9)=15,87-по условию отсутствия буксования ведущих колес.

Условие отсутствия буксования ведущих колес:

U_{трmax тр maxj}- условие выполняется 

U_трV= 0,105*n_emin*r_к/V_min =5.82-условие обеспечения минимальной устойчивости скорости движения.

 n_emin - минимальная устойчивая угловая скорость вращения вала двигателя.  [1,c14 ]

V_min=5  м/c минимальная скорость движения [1,c.14]

U_трV <U_трmax- условие выполняется 

Принимаем U_трmax=14,08

1.3.2. Определение передаточного числа главной передачи и  максимального передаточного числа  коробки передач

Минимальное передаточное число трансмиссии U_min выбирается из условия обеспечения максимальной  скорости движения автомобиля.

U_min =w_еv · r_k/v_max

Где ω_ev=0.105λn_ep=0.105*5200*0.9=491.4 рад/с

U_min =491.4·0,3/45.8=3,11 - минимальное передаточное число трансмиссии ;

U₀=U_{тр min} / U_{k min}=3,11/0,794=3.91

Максимальное передаточное число  коробки передач - U_Кmах=U_max / U₀ , где:

U_max=14,08-максимальное  передаточное число трансмиссии;

U_Кmах=14.08/3.91=3.6,

1.1.9.4  Определение передаточных чисел промежуточных передач КПП.

Диапазон передаточных чисел трансмиссии:

Д_т=  U_трmax /   U_min =14,08/3,11=4,52

Полученные значения не попадают в диапазон указанный в [1,c14 ] .

Для проектируемого автомобиля выбираем 5-ти ступенчатую трёхвальную, мех.коробку передач, поскольку такого типа коробка передач устанавливается на прототипе.

Число ступеней-5 

U_{K min}=0,794

Передаточные числа промежуточных передач

U_km=U_k1^n-m/(n-1)· U_kn^m-1/(n-1), где:

U_k1=3.6-передаточное число первой передачи

n - количество передач в КПП: n=5;

m - номер передачи, для которой рассчитывается передаточное число.

U_km=, где:

  [1,c18 ]

U_k2= 2.22

U_k3= 1.52

U_k4=1

       U_k5=0,794

Так как расчётные передаточные числа не значительно отличаются от прототипа то их берём по прототипу

2. . Тягово-динамические характеристики автомобиля

2.1.. Данный проект представляет собой выбор и расчет основных параметров двигателя и трансмиссии автомобиля. Расчет включает два этапа. На первом этапе, задавшись определенными условиями движения, рассчитывают конструктивные параметры двигателя и трансмиссии. На втором этапе с использованием этих параметров строят ряд графиков, по которым затем определяют показатели тягово-скоростных  свойств автомобиля.

2.1.1 Мощностной баланс.

Pт=Pf+Pw+Pi+Pа, где

Pт-мощность на ведущих колесах автомобиля,

Pf-мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению,

Pw- мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха,

Pi- мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления подъему,

Pа- мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления разгону.

Pт=Pe· h_T

Пересчёт угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя в скорость автомобиля

V=r_k· w_e /(Ui_k·U₀ )   , где

U_к-передаточное число ступени КПП;

U_o-передаточное число главной передачи.

Pf=f·G_a ·V , где

f= f₀+K_f·V ^2; -коэффициент сопротивления качению

K_f=0.7·10^-5;

f₀=0,02;    [8 c.19]

Pw=W· V³

По результатам расчетов построены графики баланса мощности(Рис.3).

2.1.2 Тяговый  баланс

Fт=Ff+Fw+Fi+Fа, где

Fт-тяговая сила на ведущих колесах автомобиля,

Ff-сила сопротивления качению,

Fw- сила сопротивления воздуха,

Fi- сила сопротивления подъему,

Fа- сила сопротивления разгону.

Fт=Te·U_к· U_о· h_T / r_д,

Ff=f· G_a,

Fw=W·V²

По результатам расчетов построены графики тягового баланса(Рис.4).

2.1.3 Динамическая характеристика автомобиля

Динамический фактор

D=(Fт-Fw)/G_a

По результатам расчетов построены графики динамической  характеристики(Рис.5).

2.1.4  Ускорение  автомобиля

δ=1+σ₁*u_ki²+ σ₂- коэффициент учёта влияния вращающихся масс;

σ₁ =0,004…0,006 ; σ ₂ =0,03…0,05 - меньшие значения относятся к автомобилям большей грузоподъемности [7, стр.17];

принимаем:

σ₁=0,005

σ₂=0,04

По результатам расчетов построены графики ускорения автомобиля(Рис.6).

2.1.5 Определение времени  разгона автомобиля.

Время разгона автомобиля на каждой передаче

где:

V₁ - скорость в начале разгона;

V₂ - скорость в конце разгона;

a_x - ускорение автомобиля.

Наиболее выгодно переключать передачи в точках пересечения графиков ускорений на разных передачах.

Интеграл удобно вычислить численным методом. Для этого разобьем ускорение на каждой передаче на 3 интервала. Обозначим:

j - номер передачи;

i - номер интервала;

V_i - скорость в конце i-го интервала;

V_i-1 - скорость в начале i-го интервала;

a_xi-1 - ускорение в начале i-го интервала;

a_xi - ускорение в конце i-го интервала.

Тогда:

 - изменение времени на i-ом интервале;

DV_i=V_i-V_i-1 - изменение скорости на i-ом интервале;

 - среднее ускорение на интервале.

Кроме того, необходимо учесть время переключения передач Dt_пj, которое примем равным      t_n=1 секунде [8 c.20].

 Тогда время разгона

n - количество передач;

m- количество интервалов разбиения времени.

2.1.6  Определение пути разгона автомобиля.

Путь разгона автомобиля на каждой передаче

где

t₁ - время в начале разгона;

t₂  -  время в конце разгона;

V - скорость автомобиля.

Интеграл  удобно вычислить численным методом. Для этого разобьём путь разгона на каждой передаче на 3 интервала. Обозначим:

j- номер передачи;

i- номер интервала;

V_i - скорость в конце i-го интервала;

V_i-1 - скорость в начале i-го интервала;

S_i-1 - путь в начале i-го интервала;

S_i - путь в конце i-го интервала.

Тогда

где

Dt_i - изменение времени на  I-ом интервале;

V_cp - средняя арифметическая скорость автомобиля на i–ом интервале;

Также необходимо учесть путь, пройденный автомобилем в период переключения передачи S_Пj. Тогда путь разгона

где

где

- средняя арифметическая скорость автомобиля в период переключения передачи.

По результатам расчетов построены графики времени и пути разгона автомобиля                             (Рис.7,8)

Все результаты расчетов сведены в таблицы (см. приложение).