Курсовая работа: Тягово-скоростные свойств автомобиля

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)

Факультет строительства и экологии Кафедра «Транспортных и технологических систем»

Курсовая работа

Тягово-скоростные свойств автомобиля

Мананников Александр Игоревич

ВВЕДЕНИЕ

тяговый скоростной автомобиль hyundai sonata

При эксплуатации автомобиля имеет место быть ряд различных факторов, активно влияющие на характеристики и поведение автомобиля на дороги. Для инженерной специальности необходимо хорошо знать, и учитывать эти факторы, такие как скоростные характеристики автомобиля, тормозные качество, управление и торможение автомобиля, для изучения этих и других вопросов касающихся изучения курса в целом, в данном курсовом проекте будут проведены расчеты тягово-скоростной характеристики автомобиля HYUNDAI SONATA, составлены соответствующие графики зависимостей, найдены основные характеристики автомобиля, необходимые для безопасной и результативной эксплуатации подвижного состава.

1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АВТОМОБИЛЯ HYUNDAI SONATA

тяговый скоростной автомобиль hyundai sonata

m_а=1980 кг - масса полностью груженного автомобиля m_о=1460 кг - масса автомобиля в снаряженном состоянии m_k1= 945 кг - масса, приходящаяся на переднюю ось m_k2=1115 кг - масса, приходящаяся на заднюю ось

V_{a max}=210 км/ч - максимальная скорость

N_{e max}=132 кВт - максимальная эффективная мощность двигателя N_{e max}=6000 об/мин - частота вращения коленчатого вала

В=1624 мм - колея передних колес L_a=4900 мм - база автомобиля

В_г=1860 мм - габаритная ширина автомобиля Н_г=1465 мм - габаритная высота автомобиля В_ш=215 мм - ширина профиля шины

Д_ш=165 мм - посадочный диаметр обода шины n_кп=6 - количество передач в коробке

Передаточные числа коробки передач на различных передачах: U_кп1=3,615

U_кп2=1,794 U_кп3=1,542 U_кп4=1,176 U_кп5=0,974 U_кп6=0,829

Колесные шины Triangle TС101; 225/50 R17, колесные диски 7J

2. РАСЧЁТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ АВТОМОБИЛЯ

2.1 Определение тягово-скоростных свойств автомобиля

На тягово-скоростные свойства автомобиля самое существенное влияние оказывают тип и мощность двигателя, тип трансмиссии (механическая или автоматическая), количество передач и численные значения передаточных чисел механической трансмиссии, ее КПД, колесная формула и конструкция шин, параметры обтекаемости и другие факторы. Показателями тягово-скоростных свойств автомобиля являются максимальная скорость, преодолеваемое суммарное дорожное сопротивление на первой передаче, время и путь разгона автомобиля до максимальной скорости.

При расчете тягово-скоростные свойства автомобиля и определение возможности его движения в заданных условиях (? и ц_х ) необходимо предварительно найти в литературе или рассчитать следующие параметры:

- коэффициент полезного действия трансмиссии з_тр;

- фактор сопротивления воздуха W_B;

- радиус колеса r_d;

- коэффициент учета вращающихся колес д_вр;

- распределение массы автомобиля по осям и значение коэффициентов перераспределения нагрузки m_р для передней (m_Р1) и (m_р2) задней осей.

Для определения эффективных значений момента и мощности в заданном диапазоне частоты вращения коленчатого вала ДВС можно воспользоваться либо реальной внешней скоростной характеристикой, полученной справочной литературы, либо рассчитать се по формуле Лейдермана.

Тягово-скоростные свойства рассчитывают для полностью груженого автомобиля. Расчет производится на ПК по программе. По результатам программы строятся графики.

2.2 Определение параметров автомобиля при подготовке исходных данных

Коэффициент полезного действия трансмиссии. КПД трансмиссии можно рассчитать по формуле: з_тр=0.96^k*0,97^l*0,995^m; (1)

где к - количество пар цилиндрических шестерен, участвующих в передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам;

l - количество пар конических шестерен; m - количество шарниров;

к=6; 1=2; m=6;

з_тр =0,96⁶*0,97²*0,995⁶=0,71;

Фактор сопротивления воздуха. Он определяется по формуле:

W_B=K_B*F_A; (2)

где К_в - коэффициент сопротивления воздуха Нс²/м⁴; F_a - площадь Миделева сечения автомобиля, м²;

Фактор обтекаемости W_B количественно характеризует аэродинамические качества автомобиля и служит для определения сил и мощностей сопротивления воздуха.

Коэффициент обтекаемости может быть выражен через формулу:

К_B=0,5*С_х*р; (3)

где С_X - безразмерный коэффициент формы, С_X=0,5; р - плотность воздуха.

Согласно ГОСТ 4401-81. на уровне моря р=1,225кг/м³. К_B=0,5*0,5*1,225=0,31 Нс²/м⁴;

Площадь Миделева сечения автомобиля, определяется по формуле:

F_a= Н_г*B_г*K_F; (4)

где В_г - габаритная ширина автомобиля; Н_г - габаритная высота автомобиля;

К_F - коэффициент использования площади Миделя; В_г= 1,860 м;

H_г= 1,46 м;

K_F=0,8;

F_a=1,860*1,46*0,8=2,17 м²; W_В=0,30*2,17=0,65 Нс²/м²;

В расчётах значение коэффициента К_F может быть принято в диапазоне 0,6ч0,7.

Коэффициент обтекаемости может быть выражен через формулу: К_в=0,5С_x с,

С_х=0,5

К_в=0,5Ч0,5Ч1,225=0,31 Нс² /м⁴ .

где С_x - безразмерный коэффициент формы; с - плотность воздуха.

Согласно ГОСТ 4401-81, на уровне моря с=1,225 кг/м³.

При отсутствии экспериментальных данных по заданному автомобилю в расчётах можно использовать (при угле натекания, равном нулю) следующие средние значения коэффициента сопротивления воздуха К_в и С_x таблице 1.

Таблица 1- коэффициенты сопротивления воздуха Кв и Сx

Фактор обтекаемости W_в, количественно характеризует аэродинамические качества автомобиля и служит для определения сил и мощностей сопротивления воздуха.

Радиус колеса

При анализе силовых и мошьностных параметров взаимодействия колеса с опорной поверхностью необходимо пользоваться понятием динамического радиуса, который определяется по формуле:

r_d=Д_ш/2+В_шД(1 - л) ; (5)

где Д - коэффициент широкопрофильности;

л - коэффициент радиальной деформации шин; В_ш - ширина профиля шины:

Д_ш -посадочный диаметр обода шины; Д=0,89;

л=0,14; В_ш=0,215 м; Д_ш=0,165 м;

r_d=0,165/2+0,215*0,9(1-0,1 )=0,257 м.

Кинематический радиус колеса определяют как отношение

r_k=V_a/W_k

30км/ч=11,78м/с 60км/ч=23,45м/с 90км/ч=35м/с

Расстояние пройденное колесом за 1 оборот определяется по формуле S=2рr: S=2*3,14*0,257=1,613м.

30км/ч: =11,78/1,613=7.31 об/с.

60км/ч: =23,45/1,613=14.54 об/с.

90км/ч: =35/1,613=21.67 об/с.

где V_а - скорость автомобиля, м/с; ?_к - угловая частота вращения колеса, с^-1. Понятием "кинематический радиус колеса" пользуются при анализе скоростей и ускорений автомобиля. Его величина изменяется в широких пределах - от нуля (буксование) до бесконечности (юз).

В расчётах можно принимать значения кинематического и динамического радиусов одинаковыми. Размеры шин (Д_ш, В_ш и ?) определяются из маркировки шин, которая приводится в справочной и специальной литературе.

Коэффициент учета вращающихся масс

Этот коэффициент показывает, во сколько раз сила, необходимая для разгона с заданным ускорением как поступательно движущихся масса автомобиля, больше силы, необходимой для разгона только поступательно движущихся масс. Он рассчитывается по формуле:

д_вр=1+m(U ²ф +ф )/m , (6)

ф₁=I_m*U_dk²*з_тр/m_a*r_d*r_k, (7)

ф₂=УI_k/m_a*r_d*r_k, (8)

где I_m - момент инерции маховика двигателя, кгм²;

УI_k - суммарный момент инерции всех колес автомобиля, кгм²; m_а - масса полностью груженного автомобиля;

m=m_а; m_а=1980 кг;

Передаточные числа коробки передач на различных передачах: U_кп1=3,615

U_кп2=1,794

U_кп3=1,542 U_кп4=l,176 U_кп5=0,974 U_кп6=0,829

ф₁=0,04-0,06, ф₂=0,03-0,05. Меньшие значения относятся к более тяжелым автомобилям.

ф₁=0,05; ф₂=0,04. д_вр1=1+1980((3,615)²*0,05+0,04)/1980 =1,17;

д_вр2=1+1980((1,794)²*0,05+0,04)/1980 =0,29;

д_вр3=1+1980((1,542)² *0,05+0,04)/1980 =0,21;

д_вр4=1+1980(1,176) ² *0,05+0,04)/1980 =0,12;

д_вр5=1+1980(0,974) ² *0,05+0,04)/1980 =0,09;

д_вр6=1+1980(0,829) ² *0,05+0,04)/1980 =0,06;

Распределение массы автомобиля по осям

У легковых автомобилей распределение нагрузки от полной массы по осям зависит в основном от компоновки: для классической компоновки на заднюю ось приходится (0,52-0,55) m_а; с задним расположением двигателя - (0,56-0,6) m_а; у переднеприводных - (0,4-0,45) m_а.

m_k1 - масса, приходящаяся на переднюю ось; m_k2 - масса, приходящаяся на заднюю ось:

m_k1=945 кг; m_k2=1115 кг;

Продольные координаты центра масс груженного автомобиля а и b при известном распределении полной массы по осям определяют по следующим зависимостям:

a=L_a*m_k2/m_a; (9)

b=L_a*m_k1/m_a. (10)

где L_a - база автомобиля; L_a=4900 мм; a=4900*945/1980=2338,7 мм; b=4900*1115/1980=2759,4 мм.

Нормальные реакции дороги на колеса передней (R_z1) и задней (R_z2) оси движущегося с ускорением автомобиля:

m_p1=R_z1/m_k1*g; (11)

m_p2=R_z2/m_k2*g. (12)

где m_p1 и m_p2 - коэффициенты перераспределения реакций соответственно передней и задней оси.

В тяговом режиме, т.е. в случае, когда продольная реакция на ведущих колёсах положительна, нормальные реакции на колёсах передней оси (R_z1) всегда меньше, а задней (R_z2) - всегда больше, чем статические реакции m_к1g и m_к2g . В соответствии с этим коэффициент динамического перераспределения реакций передней оси m_p1 в тяговом режиме всегда меньше единицы, а задней m_a g - всегда больше единицы.

В зависимости от решаемой задачи и исходных данных коэффициенты m_p1 и m_p2 приближённо можно определить по следующим формулам, приве- дённым в табл.2.

Таблица 2 - Определение коэффициентов mp1 и mp2

m_p1=1/(1+0,3*ц_x); (13)

m_p2=1/(1-0,3*ц_x). (14)

где ц_x - коэффициент сцепления шин с дорогой. Значения коэффициентов сцепления шин с дорогой:

1. Мокрая дорога с асфальто- и цементобетонным покрытием: ц_x=(0,35-0,45);

ц_x=0,4; m_p1=l/(1+0,3*0,4)=0,89; m_p2=1/(1-0,3*0,4)=1,14.

Нормальные реакции дороги на колеса передней и задней оси, движущегося с ускорением автомобиля или в случае трогания находятся по следующим формулам:

R_z1=m_p1*m_k1*g; (15)

R_z2=m_p2*m_k2*g; (16)

R_zl=0,89*945*9,8=8243 H; R_z2=1,14*1115*9,8= 12457 H.

2. Дорога покрытая снегом (сухой):

ц_x=(0,2-0,3); ц_x=0,2;

m_pl=l/(l+0,3*0,2)=0,94; m_p2=1/(1-0,3*0,2)= 1,06;

R_z1 =0,94*945*9,8= 8705 H; R_z2=1,06*1115*9,8= 11583 H.

Значение координаты масс груженого автомобиля по высоте: h_ц=(0,2-0,25)L_a;