Курсовая работа: Теоретическая оценка возможности работы автомобиля в заданных условиях эксплуатации
Название: Теоретическая оценка возможности работы автомобиля в заданных условиях эксплуатации Раздел: Промышленность, производство Тип: курсовая работа | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Содержание 1. Исходные данные Краткая техническая характеристика АТС. Принятые значения коэффициентов 2. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Оценка приспособляемости ДВС 3. Расчёт КПД и передаточных чисел трансмиссии. Кинематическая схема трансмиссии автомобиля. Расчёт КПД и передаточных чисел 4. Расчёт показателей тяговой характеристики АТС 5. Расчёт и построение динамического паспорта 6. Расчёт и построение мощностной характеристики. Установившееся движение АТС. Анализ энергозатрат для общего случая движения Литература Приложение 1 Приложение 2 Приложение 3 Приложение 4 1. Исходные данные для расчетов Таблица 1.1 Краткая техническая характеристика АТС.
Таблица 1.2Принятые значения коэффициентов.
*В примечании указать, откуда взята принятая величина коэффициента (ссылка на литературу). 2. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Оценка приспособляемости ДВСЭффективные показатели поршневых двигателей внутреннего сгорания расчетным путем можно определить с использованием приведенных ниже аналитических зависимостей. Эти расчеты, выполненные в предложении полной подачи топлива, дают показатели, которые являются предельно возможными для рассчитываемого двигателя, т.е. они характеризуют, что максимально можно “выжать” из этого источника энергии. График, построенный по этим данным в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, называется внешней скоростной характеристикой ДВС. Расчетные формулы: -эффективная мощность двигателя для интересующего режима работы, кВт; , кВт, где - для карбюраторного 4-х цилиндрового двигателя; , кВт(2.1) -эффективный крутящий момент на коленчатом валу, H*м; , Нм(2.2) -эффективный удельный расход топлива, г/кВт*ч; , (2.3) где - для карбюраторных двигателей -часовой расход топлива,кг/ч. Qч =gе Nе 10-3 (2.4) В формулах (2.1)-(2.3) : NH =Ne max – номинальная(максимальная) мощность двигателя; λд =ωд /ωH – коэффициент, характеризующий скоростной режим работы ДВС: ωд - текущая(интересующая) частота вращения коленчатого вала, с-1 ; λд =λH =1 – номинальный режим работы двигателя (с максимальной мощностью); λд <1 – работа двигателя с нагрузкой выше номинала (с перегрузкой); λд >1 – работа двигателя с недогрузкой; a,b,c – коэффициенты, выбираемые с учетом типа двигателя при расчете Ne (см. приложение 2); aT ,bT , cT - то же для расчета ge . (см. Приложение 2). Для табл.2 недостающие параметры определяют и принимают: - текущее значение частоты, где - коэффициент, характеризующий степень использования оборотов двигателя; - номинальное значение частоты, ; ; lмах =1.20...1.25 – для ЛА с карбюраторным двигателем; lмах =1.10...1.15 - для ГА с карбюраторным двигателем; lмах =1.07...1.08 – для АТС с дизельным двигателем. *Здесь и далее по всем формулам следует привести хотя бы один вариант расчёта в цифрах. Коэффициенты приспособляемости ДВС. Чтобы оценить, какие перегрузки способен преодолеть двигатель, необходимо определить коэффициенты приспособляемости, которые рассчитываются по формулам: Kм =Мемах /Мн = 142,72/114,18=1,25 (2.5) – коэффициент приспособляемости по нагрузке; Kw =wн /wм = 481,71/240,86=1,99 (2.6) - коэффициент приспособляемости по частоте вращения, где Мемах –максимальный крутящий момент двигателя (из табл. 2); wм – частота вращения коленчатого вала при Мемах. Данные расчёта см. табл. 2 Графическая зависимость - рис.1. Таблица 2. Расчет выходных данных ДВС.
* Для дизелей Nе рассчитывают по формуле 2.1 до lд =1 Внешняя скоростная характеристика двигателя Рис. 1. 3. Расчет КПД и передаточных чисел трансмиссии 3.1 Кинематическая схема трансмиссии автомобиляРис. 2. 3.2 Расчет КПД и передаточных чиселРасчетные формулы (см. 3.1 и 3.2): Коэффициент полезного действия (КПД) механической ступенчатой трансмиссии АТС можно определить по формуле: (3.1) где, кроме обозначенных в табл. 1.2: КПД цилиндрической пары КПД конической пары - число работающих ( передающих крутящий момент) пар шестерен с цилиндрическими зубчатыми колесами при включении рассматриваемой передачи; -количество конических пар шестерен; -количество карданных шарниров. Определяя количество элементов трансмиссии, необходимо учитывать степень их нагружения. Если элемент имеет 100% нагружение, то =1. Если поток мощности разветвляется, то на участках с 50% нагружением два элемента считают за один (=0.5), т.п. Передаточное число трансмиссии находят по формуле: == (3.2) где - частота вращения ведущих колес; передаточное число коробки передач; передаточное число главной передачи -передаточное число дополнительных устройств, позволяющих изменить общее передаточное число трансмиссии, например – раздаточная коробка, колесный редуктор и др. Uтр1 =3,455·4,111=14,204 Uтр2 =1,789·4,111=7,355 Uтр3 =1,065·4,111=4,378 Uтр4 =0,703·4,111=2,890 Расчётные данные по пункту 3 представлены в табл.3. Таблица 3 Расчет КПД и передаточных чисел.
4. Расчет и построение тяговой характеристики АТС (для установившегося движения по горизонтальной местности)Линейная скорость движения автомобиля, м/с: м/с(4.1) где – скорость движения АТС, км/ч. Тяговая сила на ведущих колесах (касательная сила тяги), Н: (4.2) Сила сопротивления воздуха, Н: , (4.3) где –коэффициент обтекаемости; – плотность воздуха, кг/м3 ; площадь лобовой поверхности, : =- для легковых автомобилей; (4.4) где -ширина колеи. Pw =0,5·0,31·1,29·0,78·1,816·1,42·2,3962 =2,309H Сила сопротивления качению колес, Н: , где для радиальных шин (4.6) f0 =fт fт =0,03 fv =0,03·(1+(0,0216·2,396)2 )=0,03008 Pf =0,03008·1300·9,81=383,61Н Сила тяги по сцеплению (сила сцепления ведущих колес с дорогой) в продольном направлении, Н: (4.8) Pk φ=0,4·690·9,81=2707,56 Н где коэффициент сцепления колес с дорогой; сила, прижимающая ведущие колеса к дороге (Gc ц =Rz ведущая), Н; mi – масса, приходящаяся на ведущую ось, кг; mi = m1 – для переднеприводных АТС; Pkφ ( o ) =φx ×mo 1 ×g- сцепная сила ведущих колёс порожнего автомобиля. Pkφ ( o ) =0,4×590×9,81=2315,16 Н Данные расчетов см. табл. 4, график - рис. 3. Расчет показателей тяговой характеристики. Таблица 4.
Продолжение таблицы 4.
*Расчеты выполнить для =1. Тяговая характеристика автомобиля Audi 100 Avant (V=const, i=tgα=0) Рис. 3. Схема внешних сил действующих на АТС при ________________________________ (по указанию преподавателя) 5. Расчет и построение динамического паспорта АТС Динамический фактор автомобиля (коэф. динамичности по тяге): ,(5.1) где : Pк и PW из табл.4. Расчеты сведены в табл. 5. Динамический фактор по сцеплению ==0,4·0,531=0,2124(5.2) где -коэффициент нагрузки ведущих колес: =-для АТС классической схемы; Масштаб шкалы следует выбрать из соотношения: =(5.3) где -цена деления шкалы D, мм; -цена деления шкалы D0 , мм; -снаряженная масса, кг; -полная масса, кг. Коэффициент сопротивления качению с учетом влияния скорости движения АТС -см. табл 4, динамический паспорт- рис. 5. Таблица 5. Расчет показателей динамического паспорта.
Динамический паспорт. Рис. 5 6. Расчет и построение мощностной характеристики автомобиля 6.1 Установившееся движение АТС Расчетные формулы: Мощность, подведенная к ведущим колесам с ипользованием возможностей двигателя и трансмиссии, кВт: Nк =Nе -Nтр =Nе ·ηтр =19,965·0,913=18,23(6.1) где: Nе – (см. табл. 2) Мощность, теряемая на преодоление внешних сопротивлений при установившемся движении на горизонтальном участке дороги, соответственно, кВт: (6.2) (6.3) где: Pf , Pw и v – (см. табл. 4) Результаты расчетов см. табл.6.1. и 6.2., график – рис. 6. Таблица 6.1 Расчет показателей мощностной характеристики автомобиля
Таблица 6.2 Расчет потерь мощности на преодоление внешних сопротивлений
Мощностная характеристика автомобиля (V=const, i=0) 6.2 Анализ энергозатрат для общего случая движения Уравнение мощностного баланса АТС для общего случая движения: Ne =Nтр +Nf +Nw ±Nα ±Nj +Nпр = (6.2.1) В частности: , кВт-мощность, необходимая для преодоления подъёма; (6.2.2) Где -продольный уклон дороги. , кВт-затраты энергии на ускорение; где -коэфициент учёта вращающихся масс; (6.2.3) -передаточное число коробки. При расчётах можно принять: -для ведомых колёс; -для ведущих колёс. Возможные значения и , которое способно преодолеть АТС в разных случаях движения на рассматриваемой дороге, легко можно оценить, используя динамический паспорт: , при V=const и Д<Дφ ; , при i=0 (движение по равнине), Где g=9.81 м/с2 Расчётные данные и графические зависимости по произведённому анализу см.табл.6.3, рис 12Таблица 6.3 Анализ Pα и Nα
Таблица 6.4Анализ Pj и Nj
Литература1. Краткий автомобильный справочник. М., Трансконсалтинг, 1994 или др. издания. 2. Руководство по устройству и эксплуатации автомобиля 3. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. М., Машиностроение, 1989. 4. Конотилов В.И. Автомобили, теоретические основы. Тюмень, ТюмГНТУ, 1999. 5. Иларионов В.А. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий. М., Транспорт, 1989 6. ГОСТ Р51709-2001. Автотранспортные средства, требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки. М., Госстандарт России, 2001. 7. Конспект лекций по дисциплине «Теория АТС» и методические указания. Приложение 1Где взять указанные данные [1]*
Таблица 2.1 Примерные значения коэффициентов a,b,c.
Таблица 2.2 Примерные значения коэффициентов aт ,bт ,cт .
Таблица 2.3 Примерное значение удельного расхода топлива у современных ДВС.
Можно также принять: ge / N н =gemin (1.05...1.10) Примерные значения коэффициентов для расчета КПД трансмиссии
Таблица 4.1 Коэффициенты сопротивления качению АТС
Приложение 4 (продолжение) Таблица 4.2 Коэффициенты сцепления колес с дорогой
Таблица 4.3 Коэффициенты сцепления для шин, имеющих рисунок протектора повышенной проходимости
Таблица 4.4 Примерные значения коэффициента сопротивления воздуха АТС. Н. с2 /м4
Таблица 4.5 Коэффициенты обтекаемости некоторых автомобилей.
|