РЕФЕРАТЫ ПО ТЕХНОЛОГИИРеферат: Расчетно-графический анализ тягово-скоростных свойст автомобиля ВАЗ-21083смотреть на рефераты похожие на "Расчетно-графический анализ тягово-скоростных свойст автомобиля ВАЗ-21083 " Министерство образования Украины Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет Кафедра автомобилей Курсовая работа Расчетно-графический анализ тягово-скоростных свойств автомобиля ВАЗ -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 Вид автомобиля легковой Полная масса м, кг 1370 Марка и тип двигателя ВАЗ-21083, карбюраторный Максимальная мощность Nemax, кВт 52,6 Частота вращения двигателя при максимальной 5600 мощности nN, об/мин Наличие ограничителя частоты вращения коленчатого нет вала Передаточные числа Uk1 3,636 Uk2 1,95 Uk3 1,357 Uk4 0,941 Uk5 0,784 раздаточной коробки или делителя нет главной передачи Ud 3,7 Шины 175/70R13 Статистический радиус колес rст 0,269 Габаритные размеры: ширина Br, м 1,62 высота Hr, м 1,402 КПД трансмиссии ? 0,9 Коеффициент сопротивления воздуха К, ?*c2/м4 0,25 ?/ Реальные значения основных параметров автомобиля для сравнения их с полученными расчетами Максимальный крутящий момент двигателя Memax, ?*м 106,4 Частота вращения двигателя при максимальном 3400 крутящем моменте nм, об/мин Максимальная скорость Vmax, км/ч 156 Время разгона до 100 км/ч tp, с 13 1.Построение внешней скоростной характеристики двигателя Для построения внешней скоростной характеристики поршневого двигателя внутреннего сгорания используют эмпирическую формулу, позволяющую по известным координатам одной точки скоростной характеристики (Nemax и nN) воспроизвести всю кривую мощности: где Ne, кВт – текущее значение мощности двигателя, соответствующее частоте вращения вала двигателя n, об/мин; Nemax , кВт – максимальная мощность двигателя внутреннего сгорания при частоте вращения nN , об/мин; A1,A2 – эмпирические коэффициенты, характеризующие тип двигателя внутреннего сгорания. Значения эмпирических коэффициентов A1,A2 принимают для карбюраторных двигателей A1= A2 = 1,0. Для выбора текущего значения n диапазон частоты вращения вала двигателя от минимально устойчивых оборотов nmin до nN разбивают на произвольное число участков: Так как у карбюраторного двигателя, не имеющего ограничителя частоты вращения, максимальная частота вращения коленчатого вала nmax при движении автомобиля с максимальной скоростью может на 10-20% превышать частоту nN , для него берут еще одно значение n после nN c тем же интервалом (n. Минимальную частоту вращения коленчатого вала nmin выбирают в пределах 800 об/мин. Определив Ne для принятых значений n, вычисляют соответствующие значения крутящего момента двигателя, Нм: Результаты расчетов сводят в табл.1 и строят внешнюю скоростную характеристику двигателя Ne=f(n) и Me=f(n). Таблица 1 Результаты расчетов внешней скоростной характеристики двигателя Параметры Значение параметров n,об/мин 800 1600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 A1*n/nN 0,1429 0,28570,4280,5710,7140,8571 1,142 6 4 3 1 9 A2(n/nN)^2 0,0204 0,08160,1830,3260,5100,7341 1,306 7 5 2 7 1 (n/nN)^3 0,0029 0,02330,0780,1860,3640,6291 1,492 7 6 4 7 7 A1*n/nN+A2(n/nN)^2-(0,1604 0,344 0,5330,7110,8600,9621 0,956 n/nN)^3 6 3 1 1 3 Ne,кВт 8,437 18,09428,0637,4145,2450,6052,6 50,30 4 74 44 13 65 1 Ме,Hм 100,717108,00111,6111,6108,0100,689,7075,05 1 85 59 14 86 2 9 2.Построение графиков силового баланса и динамической характеристики При построении графиков силового баланса для различных передач и скоростей движения автомобиля рассчитывают значения составляющих уравнения силового баланса: Тяговое усилие на ведущих колесах определяют из выражения, Н: где rд - динамический радиус колеса, который в нормальных условиях движения принимаем равным rст, м. Вторую составляющую силового баланса - силу суммарного дорожного сопротивления определяют по формуле, Н: где G=gm - полный вес автомобиля, Н; g= 9.8I м/с2 - ускорение свободного падения. В расчетах не учитывается влияние скорости движения на коэффициент сопротивления качению, в связи c чем полагают (=const. Для ВАЗ-21083 G=9,81*1370=13439,7Н, а при заданном (=0,019 Р=0,019*1370*9,81=255,35 Н. Сила сопротивления воздуха, 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: где ( - коэффициент заполнения площади, для легковых автомобилей (=0,78- 0,8. Для ВАЗ - 21083 F = 0,78*1,65*1,402=1,804 м2 Сила сопротивления разгону, Н: где ( - 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 (P(+Pw). График силового баланса и все последующие строят в функции скорости автомобиля v, км/ч, которая связана с частотой вращения вала двигателя n зависимостью: где rk - радиус качения колеса, м, равный при отсутствии проскальзывания статическому радиусу rст. Динамический фактор автомобиля D определяется для различных передач и скоростей движения по формуле: Переменные по скорости величины Pk,Pw 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 Параметр Значение ы параметров n,об/800 1600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 мин Ме,Нм100,7108,0111,6111,6108,0100,689,7075,05 17 01 85 59 14 86 2 9 V,км/6,00812,0118,0224,0330,0436,0442,0548,06 ч 1 63 44 26 07 89 7 52 Uк1 = Pк,Н 4600,4933,5101,5100,4934,4599,4097,3428, 82 55 84 65 15 4 64 74 3,636 Рw,Н 11,3020,1031,4145,2361,5680,41 - - 79 31 1 2 56 24 Рк-Рw4600,4933,5101,5100,4934,4599,4097,3428, ,H 82 55 84 65 15 4 64 74 D 0,3420,3670,3790,3790,3670,3420,3040,255 3 1 6 5 1 2 9 1 V,км/11,2022,4033,6044,8156,0167,2178,4289,62 ч 29 58 86 15 44 73 02 31 Uк2 = Pк,Н 2467,2645,2736,2735,2646,2466,2197,1838, 43 88 14 5 2 68 58 85 1,95 Рw,Н - 17,4739,3169,89109,2157,2214,0279,5 4 5 4 1 62 51 77 Рк-Рw2467,2645,2736,2735,2646,2466,2197,1838, ,H 43 88 14 5 2 68 58 85 D 0,1830,1960,2030,2030,1960,1830,1630,136 6 9 6 5 9 5 5 8 V,км/16,0932,1948,2964,3980,4996,59112,6128,7 ч 8 7 5 4 2 1 89 88 Uк3 = Pк,Н 1717,1841,1904,1903,1841,1716,1529,1279, 08 26 07 63 49 55 29 65 1,357 Рw,Н 9,02 36,0881,18144,3225,5324,7442,0577,3 2 3 29 11 39 02 14 Рк-Рw1717,1841,1904,1903,1841,1716,1529,1279, ,H 08 26 07 63 49 55 29 65 D 0,1270,1370,1410,1410,1370,1270,1130,095 8 7 6 7 8 2 V,км/23,2146,4369,6492,86116,0139,2162,5- ч 5 1 6 1 77 92 07 Uк4 = Pк,Н 1190,1276,1320,1320,1276,1190,1060,- 7 81 36 05 96 33 47 0,941 Рw,Н 18,7675,04168,8300,1468,9675,3919,1- 3 4 8 3 9 Рк-Рw1171,1201,1151,1019,807,9515 141,2- ,H 94 77 53 91 8 8 D 0,0870,0890,0850,0750,0600,0380,010- 2 4 7 9 1 3 5 V,км/27,8655,7283,59111,4139,3167,1- - ч 4 9 3 57 22 86 Uк5 = Pк,Н 992,01063,1100,1099,1063,991,7- - 4 78 07 81 91 3 0,784 Рw,Н 27,02108,1243,2432,3675,6972,8- - 2 9 2 8 Рк-Рw965,0955,6856,8667,4388,218,85- - ,H 2 8 5 2 9 D 0,0710,0710,0630,0490,0280,001- - 8 1 8 7 9 4 Р?+РW,H 282,3363,4498,5687,7930,91228,- - 7 5 7 4 7 23 255,3255,3255,3255,3255,3255,3- - 543 543 543 543 543 543 3.Оценка показателей разгона автомобиля Показатели разгона автомобиля представляют собой графики ускорений, времени и пути разгона в функции скорости. Ускорение j для разных передач и скоростей определяют по значениям D из табл.2, используя формулу: где ( =1,04 + 0.04 uki2 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 0.9vmax. 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 n, 800 1600240032004000480056006400 об/м ин V,км6,0012,018,024,030,036,042,048,06 /ч 81 16 24 33 41 49 57 52 1-я передача D 0,340,360,370,370,360,340,300,255 23 71 96 95 71 22 49 1 Uк1 = 3,636 D - 0,320,340,360,360,340,320,280,236 ? 33 81 06 05 81 32 59 1 ?1= 1,56882 j,м/2,022,172,252,252,172,021,781,476 с2 16 67 49 42 67 1 78 4 1/j 0,490,450,440,440,450,490,550,677 47 94 35 36 94 48 93 3 V,км11,222,433,644,856,067,278,489,62 /ч 03 06 09 12 14 17 2 31 2-я передача D 0,180,190,200,200,190,180,160,136 36 69 36 35 69 35 35 8 Uк2 = 1,95 D - 0,160,170,180,180,170,160,140,117 ? 46 79 46 45 79 45 45 8 ?2 = 1,1921 j,м/1,351,461,511,511,461,351,180,969 с2 45 4 91 83 4 37 91 4 1/j 0,730,680,650,650,680,730,841,031 83 31 83 86 31 87 1 6 V,км16,032,148,264,380,496,5112,128,7 /ч 98 97 95 94 92 91 69 88 3-я передача D 0,120,130,140,140,130,120,110,095 78 7 17 16 7 77 38 2 Uк3 = 1,357 D - 0,100,110,120,120,110,100,090,076 ? 88 8 27 26 8 87 48 2 ?3 = 1,11366 j,м/0,951,031,081,081,030,950,830,671 с2 84 94 08 94 75 51 2 1/j 1,040,960,920,920,961,041,191,489 34 21 52 59 21 44 75 9 V,км23,246,469,692,8116,139,162,- /ч 15 31 46 61 08 29 51 4-я передача D 0,080,080,080,070,060,030,01- 72 94 57 59 01 83 05 Uк4 = 0,941 D - 0,060,070,060,050,040,01-0,0- ? 82 04 67 69 11 93 08 ?4 = 1,075419j,м/0,620,640,600,510,370,17-0,0- с2 21 22 84 9 49 61 78 1/j 1,601,551,641,922,665,67-12,- 75 71 37 68 74 86 9 V,км27,855,783,5111,139,167,- - /ч 64 29 93 46 32 19 5-я передача D 0,070,070,060,040,020,00- - 18 11 38 97 89 14 Uk5=0.784 D - 0,050,050,040,030,00-0,0- - ? 28 21 48 07 99 18 ?5 =1.06459 j,м/0,480,480,410,280,09-0,1- - с2 65 01 28 29 12 62 1/j 2,052,082,423,5310,9-6,1- - 55 29 25 48 65 65 Время разгона получают как интеграл функции графическим интегрированием функции 1/j=f(v), используя график величин, обратных ускорениям. Для этого площадь под кривыми 1/j=f(v) в интервале от vmin до 0.9vmax 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 Параметр Значение параметра V,км/ч 6 26,5 47,5 68 88 109 128 139 140 Fti,мм2 0 157,5189 241,5 304,5 378 462 330 138,6 ?Fti,мм2 0 157,5346,5 588 892,5 1270,51732,520622201,1 ,5 ? t,c 0 2,6125,746 9,751 14,8 21,07 28,73134,236,502 04 Путь разгона определяют по аналогии графическим интегрированием функции t=f(v), т.е. подсчетом соответствующих площадей графика времени разгона, поскольку Методика расчета и построения аналогична предшествующей. Для этого площадь над кривой t=f(v) в интервале от vmin до 0.9vmax 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 Параметр Значение параметра V,км/ч 6 43,5 69,3 89 119,5 140 Fsi,мм^2 0 643,5 1466,4 2057,9 5421 7785 ?Fsi,мм^2 0 643,5 2109,9 4167,8 9588,8 17373,8 S,м 0 123,75 405,75 801,5 1844 3341,12 4.График мощностного баланса автомобиля Уравнения баланса мощности могут быть выражены через мощность двигателя Ne: или через мощность на колесах Nk: где Nr - мощность, теряемая в трансмиссии; N( ,Nw - мощность, расходуемая на преодоление соответственно суммарных дорожных сопротивлений и сопротивления воздуха; Nj - мощность, используемая для разгона. Вначале вычисляют мощность на ведущих колесах Nk. Эту величину определяют через мощность Ne, развиваемую на коленчатом валу двигателя, с учетом потерь в трансмиссии Значения мощностей N( и Nw рассчитывают с использованием величин P( и Pw , взятых из табл.2 для высшей передачи с целью обеспечения всего диапазона скоростей движения автомобиля: Полученные значения величин N( 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: Ne=f(v) - только для высшей передачи; Nk=f(v) - для всех передач; N(=f(v), N(+Nw=f(v). Мощности Nr и Nj определяются на графике как разности Nr=Ne-Nk, Nj=Nk- (N(+Nw). Таблица 6 Результаты расчета составляющих баланса мощности Параметр Значение параметра n,об/мин 800 1600240032004000480056006400 Ne,кВт 8,4318,028,037,445,250,652,650,3 7 94 67 14 41 06 01 Nк,кВт 7,6716,425,534,041,146,047,845,7 77 66 41 47 7 52 66 74 V,км/ч 6,0012,018,024,030,036,042,048,0 Uк1=3,636 81 16 24 33 41 49 57 65 Uк2=1,95 11,222,433,644,856,067,278,489,6 03 06 09 12 14 17 20 23 16,032,148,264,380,496,5112,128, Uк3=1,357 98 97 95 94 92 91 69 79 23,246,469,692,8116,139,162,- Uк4=0,941 15 31 46 61 08 29 51 27,855,783,5111,139,167,- - Uk5=0,784 64 29 93 46 32 19 N?,кВт 1,973,955,927,909,8811,8- - 64 3 94 58 24 59 Nw,кВт 0,201,675,6413,326,145,1- - 91 34 76 87 47 81 N?+Nw,кВт 2,185,6211,521,236,057,0- - 56 64 77 93 29 4 5.Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля Из внешней скоростной характеристики двигателя определяют значения максимального крутящего момента Memax , частоту вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте nM и момент при максимальной мощности MN. Полученные значения Memax и nM сравниваются с реальными данными. По значениям Memax и MN можно вычислить коэффициент приспособляемости двигателя Для ВАЗ - 21083 значение Memax = 89,872Н*м а MN =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 (max i, которое может преодолеть автомобиль, критическую скорость vкр i и максимальный преодолеваемый продольный уклон дороги imax i. Максимальный преодолеваемый продольный уклон дороги: Для большей наглядности полученное значение уклона представляют в процентах. Для автомобиля ВАЗ - 21083 перечисленные параметры составляют: vmax = 156 км/ч (max1 = Dmax1 =0,3782 vкр1 =20 км/ч (max2 =Dmax2 =0,205 vкр2 = 39 км/ч (max3 =Dmax3 =0,143 vкр3 = 56 км/ч (max4 =Dmax4 =0,089 vкр4 = 46,4 км/ч (max5 =Dmax5 =0,073 vкр5 = 44 км/ч imax1=0,3782 – 0,10 = 0,2782 = 27,8%; imax2=0,205 – 0,10 = 0,105 = 12,8%; imax3 = 0,143 – 0,10 = 0,043 =4,3% imax4=0,089 – 0,10 =- 0,011 =- 0,1% imax5 = 0,073 – 0,10 = -0,027 =-2,7% По графику ускорений определяется максимальное ускорение jmax для каждой передачи и оптимальные скорости перехода vпер 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 : Jmax1 =2,77м/с2 ; Vпер 1-2= 48 км/ч ; Jmax2 =1,53 м/с2 ; Vпер 2-3= 87 км/ч ; Jmax3 = 1,08м/с2 ; Vпер 3-4= 112км/ч ; Jmax4 = 0,64м/с2 ; t100 = 18,3 с ; Jmax5 = 0,49м/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. -- |