Тяговый расчёт автомобиля Volkswagen Passat B5

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

"ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ"

Кафедра Автомобиле- и тракторостроения

Тяговый расчёт автомобиля Volkswagen Passat B5

по дисциплине

"Проектирование автомобилей"

Выполнил ст. гр. ТМ-71б

Дыга В.В.

Проверил

проф. Артюшенко А.Д.

Харьков 2014 г.

Содержание

1. Определение полной массы и нагрузок на оси автомобиля

2. Выбор шин

3. Выбор двигателя и построение его внешней характеристики

4. Определение передаточных чисел силовой передачи

5. Выбор динамической характеристики автомобиля

6. Построение графика придельных ускорений

7. Определение разгонных характеристик автомобиля

7.1 Определение времени разгона автомобиля

7.2 Определение пути разгона

8.Определение топливной экономичности автомобиля

Список источников информации

Приложение 1 - Технические характеристики автомобиля VWPassatB5

Приложение 2 - Внешняя характеристика дизельного двигателя TDI 1,9 л мощностью 96 кВт/130 л. с. с насос - форсунками

1. Определение полной массы и нагрузок на оси автомобиля

Полная масса автомобиля, кг

).

Сила веса автомобиля, приходящаяся на переднюю ось

на заднюю

2. Выбор шин

Для расчёта выбираем шины из технической характеристики автомобиля - 195/65/R15. Данные шины имеют следующие параметры:= 195 мм - ширина профиля шины;= 15 дюймов - диаметр обода;= 65% - отношение высоты профиля к ширине шины.

Расчётный диаметр колеса r_kс достаточной степенью точности определяется в метрах по формуле

где с - коэффициент деформации шины, для легкового автомобиля с = 0,13.

тяговый расчет автомобиль разгон

3. Выбор двигателя и построение его внешней характеристики

На прототипе установлен двигатель со следующими параметрами [пр.1]:

 - максимальный крутящий момент двигателя;

 - максимальная мощность двигателя;

 - частота вращения коленчатого вала при максимальном моменте;

 - частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности.

Эффективная мощность автомобиля при максимальной скорости определяется в ваттах, согласно уравнению мощностного баланса

где G - сила веса автомобиля, Н

 - коэффициент сопротивления качению, соответствующий максимальной скорости;

 - максимальная скорость движения автомобиля;

 - коэффициент сопротивления воздуха, . Для легковых автомобилей . Принимаем .;

F - площадь лобового сопротивления, м²;

 - КПД трансмиссии.

Коэффициент сопротивления качению определяется эмпирической зависимостью

Площадь лобового сопротивления определяется по формуле

где  - коэффициент заполнения площади. Для легковых автомобилей . Принимаем ;

 - высота автомобиля;

 - ширина автомобиля.

Следовательно

.

Коэффициент полезного действия трансмиссии определяется как произведение коэффициента полезного действия каждой пары шестерен, находящихся в зацеплении, и карданных шарниров, передающих момент

,

где  - КПД цилиндрической пары шестерен, равный = 0,97.0,98;

 - КПД конической пары шестерен, равный  = 0,96.0,97;

 - КПД карданного шарнира, равный  = 0,995;

 - число пар цилиндрических шестерен;

 - число пар конический шестерен;

 - число карданных шарниров.

Угловая скорость коленчатого вала при максимальной скорости движения автомобиля , отличается от угловой скорости при максимальной мощности .

Для легковых автомобилей с дизельным двигателемзначение отношения  находится в диапазоне 0,95.1,00. Принимаем .

Максимальная мощность двигателя определяется эмпирической зависимостью

где a, b, c - коэффициенты, зависящие от типа двигателя и конструкции камеры сгорания.

В случае, когда реальной внешней характеристики двигателя нет, коэффициенты a, b, cопределяются коэффициентами характерных точек, которые приведены в технической характеристике автомобиля. Коэффициенты a, b, cнаходятся по следующим формулам

В этих формулах  - запас крутящего момента

где

 - крутящий момент двигателя при максимальной мощности

Коэффициент приспосабливаемости по частоте  - определяется по формуле

Следовательно

Проверяем полученные значения по формуле

Тогда текущее значение мощности двигателя  кВт, при различных значениях текущих угловых скоростей  будут равны

Аналогично рассчитываем текущие значения мощности двигателя  для различных значений текущих угловых скоростей . Расчетные значения  для принятых значений  заносим в таблицу

Значения крутящего моментаопределяются из зависимости [4, ф 1.13]

Расчетные значения  для принятых значений  заносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Параметры внешней скоростной характеристики двигателя автомобиля

По результатам таблицы строим график внешней скоростной характеристики двигателя (рис. 3.1)

Настоящая внешняя характеристика двигателя прототипа представлена в приложении 2.

Рисунок 3.1 - Внешняя скоростная характеристика двигателя автомобиля

4. Определение передаточных чисел силовой передачи

Передаточное число главной передачи определяется из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля на высшей передачи, выражение [5, ф.5.1]

,

где = 528,357 рад/с - максимальная угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя;

 - передаточное число КПП на высшей передачи.

Передаточное число первой передачи определяется из условия, что вся тяговая сила тратиться на преодоление сопротивления дороги, выражением [5, ф.5.2]

где  - суммарный коэффициент сопротивления движению, для легковых автомобилей  [2, c.74] Принимаем

Следовательно:

Полученные значения передаточного числа первой передачи следует проверить по условию отсутствия буксования [5, ф.5.5]

где  - коэффициент сцепления  [2, с.74]. Принимаем

 - перераспределение нагрузки  [5, с.18]. Принимаем

Результат проверки позитивный - , cледовательно принимаем значение первой передачи .

Число ступеней в коробке переменных передач находиться в прямой зависимости от диапазона КПП, который определяется уравнением [5, с.18]:

где  - передаточное число высшей передачи. Так как высшая передача ускоряющая -

Так как последняя передача в коробке перемены передач ускоряющая, то передаточные числа промежуточных ступеней определяются выражением [5, ф.5.7]

где k=5 - число ступеней в коробке передач;= 1.5 - порядковый номер передачи.

Следовательно:

Передаточное число передачи заднего хода  определяется в соответствии с выражением [5, с. 20]

5. Выбор динамической характеристики автомобиля

Для построение динамической характеристики необходимо найти зависимость динамического фактора от скорости движения на разных передачах при полной нагрузке.

Динамический фактор прямой передаче определяется выражением [5, ф.6.1]

где - тяговая сила на колесах на k-ой передаче, Н;

 - сила сопротивления воздуха, Н.

Динамический фактор на k-ой передаче определяется выражением [5, ф.6.3]

Тяговая сила определяется выражением [5, с.21]

где

М - момент двигателя, Н·м;

 - передаточное число коробки передач на k-ой передаче.

Момент двигателя можно найти по формуле

Где N - текущая мощность определяется по формуле:

Угловая скорость  при этом равняется:

Сила сопротивления воздуха вычисляется по формуле [5, с.21]

Где  - площадь лобового сопротивления для легкового автомобиля среднего класса;

 - коэффициент сопротивления воздуха для легкового автомобиля;

 - скорость автомобиля на k-ой передаче, определяется по формуле [5, ф.6.2]

Результаты расчетов динамической характеристики приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Результаты расчетов динамической характеристики