Рассчётно-графический анализ тягово-скоростных свойств автомобиля ГАЗ-13
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
нет
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
|
2.
Построение внешней скоростной характеристики двигателя
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.
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:
Pψ=ψ∙G,
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
α=0,78…0,8; для грузовых автомобилей
α=0,75…0,9 (большее значение принимают для автомобилей с большей полной
массой); для автобусов α=0,85…0,95 (меньшие значения принимаются для
автобусов малой вместимости, а большие - большей).
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:
,
Для построения графика силового баланса рассчитываем
сумму Pψ+ Pw, которая зависит только от скорости и
не зависит от передаточного числа коробки передач. Поэтому расчёт выполняем
применительно к скоростям, соответствующим высшей передачи.
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
|
2700
|
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
|
0,4444
|
0,60494
|
0,79012
|
1
|
1,404664
|
c*(n/nN)3
|
0,011
|
0,037
|
0,0878
|
0,1715
|
0,2963
|
0,47051
|
0,70233
|
1
|
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
|
1
|
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
|
136,76
|
134,05
|
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
Параметры
|
Значение параметров
|
n , об/мин
|
600
|
900
|
1200
|
1500
|
1800
|
2100
|
2400
|
2700
|
3000
|
3200
|
a*n/nN
|
0,2222
|
0,3333
|
0,4444
|
0,5556
|
0,77778
|
0,88889
|
1
|
1,111111
|
1,185185
|
b*(n/nN)2
|
0,0494
|
0,1111
|
0,1975
|
0,3086
|
0,4444
|
0,60494
|
0,79012
|
1
|
1,234568
|
1,404664
|
c*(n/nN)3
|
0,011
|
0,037
|
0,0878
|
0,1715
|
0,2963
|
0,47051
|
0,70233
|
1
|
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
|
1
|
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
|
136,76
|
134,05
|
128,634
|
120,509
|
109,677
|
96,13667
|
85,60526
|