Подвижной состав автомобильного транспорта

Министерство общего и профессионального обучения Российской Федерации.

Санкт-Петербургский Государственный

Инженерно-Экономический Университет.

Факультет Экономики и управления на транспорте.

Кафедра техники и организации перевозок.

Курсовой проект по дисциплине

тАЬПодвижной состав автомобильного транспорта.тАЭ

Выполнил:

Поляков М. В.

Студент 281 группы

12 мая 2001 г.

Проверил:

к.т.н., доц. Марышев Р. А.

Санкт-Петербург

2001 г.

Введение.

       Микроавтобус РАФ-2203 выпускался Рижским опытным автобусным заводом на базе автомобиля ГАЗ-24 ВлВолгаВ». Он относится к автобусам особо малого класса и использовался, в основном, как маршрунное такси, а так же оборудовался для нужд скорой медицинской помощи. В настоящее время данный автомобиль практически не используется, но его можно еще увидеть в качестве скорой медицинской помощи, а так же модернизированные грузо-пассажирские варианты ВлРафикаВ» у частных владельцев.

       Цель курсовой работы тАУ расчет различных характеристик автомобиля и их оценка. Курсовая работа состоит из следущих последовательно выплненых этапов:

расчет удельных показателей;

расчет внешних скоростных характеристик двигателя;

расчет тягово-скоростных характеристик автомобиля;

расчет характеристик разгона и торможения;

расчет мощностных и топливно-экономических характеристик.

       Расчитанные значения характеристик сравнивались со значениями стендовых испытаний и по необходимости указывались причины их расхождения.

1. Исходные данные для расчета и компоновочная схема автомобиля.

Таблица №1

Характеристики основных параметров.

№

Параметр, размерность, обозначение

Значение

1.

Тип автомобиля

Микроавтобус

2.

Колесная формула

4х2.1

3.

Число мест Gn

11

4.

Собственная масса Go, кг

1815

в том числе:

на переднюю ось GO1

980

на заднюю   ось GO2

835

5.

Полная масса Gа, кг

2710

в том числе:

на переднюю ось G1

1275

на заднюю   ось G2

1435

6.

Доpожные просветы, м:

- под передней осью

0,190

- под задней осью

0,175

7.

База, м

2,620

8.

Колея, м:

- передних колес

1,496

- задних колес

1,428

9.

Габаритные размеры, м:

- длина

5,070

- ширина

1,940

- высота

1,970

10.

Радиус поворота, м:

- внешний

5,5

- наружный

6,2

11.

Углы свеса, град.:

- передний

22

- задний

13

12.

Просвет в средней части автомобиля  (клиренс), м

0,4

13.

Максимальная скорость Vmax,  м/с (км/ч)

125

14.

Контрольный расход топлива Q, л/100 км

11,8

пpи скоpости VQ,км/ч

7,8

15

Емкость топливных баков, л

55

16

Двигатель

карбюраторный

17

Число и расположение цилиндров

4 рядное вертикальное

18

Диаметр цилиндра D, см

9,2

19

Ход поршня S, см

9,2

20

Рабочий объем цилиндров двигателя Vh, л

2,445

21

Степень сжатия

8,2

22

Порядок работы цилиндров

1-2-4-3

23

Максимальная мощность двигателя Nmax, квт

72,1

24

Максимальный крутящий момент Mmax, Н*м

182,4

25

Сухая масса двигателя Gдв, кг (со сцеплением)

185

26

Тип сцепления

1-дисковое, привод выкл. тАУ гидравлический

27

Тип коробки передач и передаточные числа

4-ступ-тая I-3,50

II-2,26; III-1,45

IV-1,0; ЗХ-3,54

28

Тип раздаточной коробки, передаточные числа

-

29

Наличие межосевого дифференциала

конический, двухсателитный

30

Число карданных шарниров и валов

3 шарнира

2 вала

31

Тип главной передачи, передаточное число Uo

Одинрн. 3,9

32

Тип бортовой (колесной) передачи,передат.Число

-

33

Шины (модель)

185/12 R15

34

Давление воздуха в шинах:

- передних колес

3,2 тАУ 3,3

- задних  колес

3,7 тАУ 3,8

35

Тип подвески

- передняя

Невависимая

- задняя

Зависимая

36

Тип рулевого механизма и наличие усилителя

Глобоидальный червяк и 3-х гредневый ролик

гидроуселитель.

37

Тормозная система

2-х контурная с гидравлическим приводом, с 2-мя вак. усил.

38

Оптовая цена С, руб.

-

       Характеристика двигателя: ЗМЗ-2203, карбюраторный, 4-х тактный, верхнеклапанный с принудительным воспламенением и водяным охлаждением.

       Тип автомобиля: дорожный, микроавтобус, с двигателем переднего расположения, рамной конструкции.

       Тип подвески: передняя тАУ независимая, пружинная с поперечными рычагами, 2 амортизатора; задняя тАУ зависимая, на полуэллиптических рессорах, 2 амортизатора.

       Тип коробки передач: 4-х ступенчатая, синхронизаторы на всех передачах переднего хода.

       Тормозная система: 2-контурная с гидравлическим приводом, с 2 вакуумными усилителями, барабанными механизмами (D=280 мм, ширина колодок тАУ 50 мм), разжим кулачковый; стояночный тормоз тАУ на тормоза задних колес с механическим приводом.

Рисунок 1.

Компоновочная схема автомобиля

Обозначения:

  1. двигатель;
  2. сцепление;
  3. коробка передач;
  4. карданная передача;
  5. главная передача и дифференциал;
  6. рулевое управление;
  7. задняя подвеска автомобиля;
  8. задняя полуось;
  9. ведущие колеса;
  10. веромые колеса;
  11. передняя подвеска автомобиля.
2. РАiЕТ УДЕЛЬHЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ

Эффективность конструкции микроавтобуса РАФ-2203-01 можно охарактеризовать рядом частных показателей и сравнить их с показателями другого микроавтобуса. Таким образом сравним конструкцию РАФ-2203-01 с конструкцией УАЗ-2206.

Таблица №2

Сравнительные удельные показатели эффективности автомобиля

N

П а р а м е т р

Расчетная

формула

Значение

УАЗ-2206

РАФ-2203-01

1

Удельная мощность,   Вт/кг

NV = Nmax / Gа

0,0243

0,0266

2

Литровая мощность, кВт/л

Nл = Nmax / Vh

26,9

29,5

3

Удельная масса двигателя, кг/кВт

GN = Gдв / Nmax

2,51

2,56

4

Литровая масса,  кг/л

Gh = Gдв / Vh

67,9

75,7

5

Коэффициент использования массы

km = Gа / Go

1,47

1,49

6

Отношение хода поршня к диаметру

О» = S/D

1

1

       По рассчитанным удельным показателям можно оценить эффективность конструкции микроавтобуса РАФ-2203:

  1. Микроавтобус РАФ-2203 относится к автобусам особо малого класса и использовался как маршрутное такси, а так же оборудывался для скорой медицинской помощи и других надобностей. Это целевое назначение микроавтобуса РАФ-2203 обусловленно его колесной формулой (4х2.1), его проходимостью и вместимостью пассажиров (до 11 человек). Особенность конструкции состоит в том, что он базируется на шасси легкового автомобиля. Отсюда его динамика, большая, по сравнению с микроавтобусом УАЗ-2206, маневренность и скорость тАУ 125 км/ч.

Микроавтобус УАЗ-2206 относится к автобусам местного сообщения. Эта машина, с двумя ведущими мостами, может перевозить не более 10 человек и до 200 кг груза, развивать скорость до 95 км/ч.

Составим таблицу, по каторой можно будет судить о проходимости и маневренности двух микроавтобусов РАФ-2203-01 и УАЗ-2206.

Таблица №3

Сравнительная характеристика

проходимости и маневренности автомобилей

№

Параметр, размерность, обозначение

Значение

УАЗ-2206

РАФ-2203

1.

Колесная формула

4х4

4х2

2.

Дорожные просветы, м

(под передней осью)

0,22

0,19

3.

Максимальная скорость

95

125

4.

Углы свеса, град.

- передний

30

13

- задний

36

22

5.

Радиус поворота, м

- внешний

6,3

5,5

- наружный

6,8

6,2

Из приведенных в таблице №3 данных видно, что микроавтобус РАФ-2203 является более более маневренным, чем УАЗ-2206, но менее проходимым.

  1. По значениям показателя удельной мощности можно оценить запас мощности двигателей двух микроавтобусов. Так как значение этого показателя для микроавтобуса РАФ-2203 больше, чем для УАЗ-2206, то это означает, что двигатель автомобиля РАФ-2203 обладает большим запасом мощности, чем двигатель автомобиля УАЗ-2206.
  2. Так ка для обоих микроавтобусов значение отношения хода поршня к диаметру цилиндра равно 1, то можно предположить, что двигатели, устанавливаемые на этих автобусах, с небольшой долей вероятности относятся к быстроходным.
3. Внешние скоростные характеристики автомобиля.

Таблица №4

Исходные данные для расчета внешних характеристик двигателя.

Параметр

Размерность

Обозначение

Значение

Автомобиль (марка)

РАФ-2203-01

Максимальная мощность

двигателя пpи частоте

кВт

об/мин

Nmax

nmax

72,1

4500

Минимальный удельный

расход топлива

г/кВт*ч

gmin

285.6

Коэффициенты в уравнении мощности

а1

а2

а3

1

1

1

Коэффициенты в уравнении расхода топлива

b0

b1

b2

1, 2

1

0,8

Минимальная частота вращения

об/мин

no

700

Максимальная частота вращения

об/мин

nk

5600

       Внешние скоростные (стендовые) характеристики двигателя, представляющие собой зависимости от частоты вращения коленчатого вала мощности Ne(n), крутящего момента Me(n) и удельного эффективного расхода топлива ge(n), рассчитываются для всего возможного диапазона оборотов n и наносятся на график .  Расчет выполняется по формулам:

        Ne(n) = Nmax*(a1* X + a2*X2 - a3*X3),                              ( 1 )

        Me(n) = 9554 * Ne(n) / n  ,                                                     ( 2 )

        ge(n) = gmin *(bo - b1*X + b2*X2)/c,                                      ( 3 )

где  X = n / nmax, c = bo - b12/(4*b2).

Расчет характеристик двигателя при n=1400 об/мин.

X=1400/4500=0,3111

Ne(1400)=72,1*(1*0,3111+1*0,31112-1*0,31113)=27,24 кВт

Me(1000)=9554*27,24/1400=185,88 Н*м

ge(1000)=285,6*(1,2-1*0,3111+0.8*0,31112)/(1,2-1*1/(4*0.8))=310,96 г/кВт*ч

Таблица №5

Расчетные значения внешних скоростных характеристик

Параметр

Значение при оборотах ne, об./мин

700

1400

2100

2800

3500

4200

4900

5600

X=ne/nmax

0,155

0,311

0,466

0,622

0,777

0,933

1,088

1,244

X2

0,024

0,097

0,218

0,387

0,605

0,871

1,186

1,548

X3

0,004

0,030

0,102

0,241

0,471

0,813

1,291

1,927

Ne, кВт

12,688

27,238

42,021

55,407

65,770

71,480

70,910

62,430

Me, Н*м

173,184

185,883

191,175

189,058

179,534

162,601

138,260

106,510

ge

342,334

310,965

292,054

285,602

291,609

310,075

340,999

384,383

Рисунок №2

Внешние скоростные характеристики.

       

       Из представленных в таблице №5 и на графике данных видно, что стендовые и расчетные значения характеристик совпали. Это свидетельствует о точности формул, по которым рассчитывались внешние скоростные характеристики.

4. Тягово-скоростные характеристики автомобиля.

       Тягово-скоpостные характеристики, к которым относятся скорость движения, тяговые усилия на ведущих колесах и динамический фактор автомобиля, определяются по рассчитанным внешним скоростным характеристикам. Расчет выполняется для всех передач, и на основании полученных результатов делается заключение о тяговых и динамических свойствах автомобиля. В проекте  представлены в табличном и графическом виде следующие характеристики:

- скорости движения на разных передачах;

- тяговые усилия на ведущих колесах на разных передачах;

- силы сопротивления движению;

- динамический фактоp на разных передачах при полной и частичной загрузке автомобиля (динамический паспорт).

Расчет состоит в вычислении в заданном диапазоне частот (700 тАУ 5600) вращения коленчатого вала n, скорости движения автомобиля V(n), тяговых усилий на ведущих колесах Pk(n), сил сопротивления движению Pf(n) и Pw(n), динамического фактора по тяге Dk(n) и сцеплению колес Df(n)  на разных передачах по формулам:

                       0.378 * n * Rk

              V(n) =   ;                                        ( 4 )

                           Uкп * Uo

              Pk(n) = Me(n) * Uкп * Uo * тр / Rk ;                    ( 5 )

              Pf(n) = 9.81 * Ga * f(V);                                           ( 6 )

      где  f(V) = fo * ( 1 + V(n)2/19500 );

             Pw(n) = kw * Fв * V(n)2/13;                                      ( 7 )

      где Fв = 0.78 * Bа * Hа   - для легковых автомобилей;

                            Pk(n) - Pw(n)

              Dk(n) =  ;                                            ( 8 )

                                9.81 * Ga       

                               9.81 * Gвк *  - Pw(n)

              D(n) =   .                       ( 9 )

                                         9.81 * Gвк

Радиус качения колеса можно определить исходя из обозначения устанавливаемых на автомобиле шин по формуле

                          Rk = ( dп/2 + bп*kh ) *ш,          

где   ш - коэффициент деформации шины (0.93 .. 0.95);

         dп - посадочный диаметр колеса, м;

         bп - ширина пpофиля шины, м;

         kh - коэффициент, определяемый отношением высоты пpофиля шины к его шиpине (kh= 0.9 .. 0.92 - для легковых

       На графике тяговой характеристики должна быть показана величина силы суммарного дорожного сопротивления, характерная для данного типа автомобиля, определяемая по формуле

                       P = 9.81 * Ga * .                                                 ( 10 )

коэффициент суммарного сопротивления дороги  определяется по формуле

                              fo +  ,                                                          ( 11 )

     где   - профильный уклон дороги, %.

Для дорог различных категорий  установлены следующие максимально   допустимые продольные уклоны :

          для первой категоpии                 = 0.03;

          для второй категоpии                = 0.04;

          для третьей категоpии               = 0.05;

          для четвертой категоpии           = 0.06;

          для пятой категоpии                  = 0.07.

Таблица №6

Исходные данные для расчета тягово-скоростных характеристик.

Параметр

Размерность

Обозначение

Значение

Радиус качения колеса

м

Rk

0,341

Передаточное число главной передачи

-

Uo

3,9

Передаточные числа коробки передач Uкп:

- первая передача

-

U1

3,50

- вторая передача

-

U2

2,26

- третья передача

-

U3

1,45

- четвертая передача

-

U4

1,0

КПД трансмиссии

-

КПДтр

0,9

Коэффициент сопротивления качению

-

fo

0,018

Коэффициент обтекаемости

-

kw

0,3

Коэффициент сцепления

-

коэфсцеп

0,8

Полная масса АТС

кг

Ga

2710

Масса,приходящаяся на ведущие колеса

кг

Gвк

1435

Ширина АТС (колея)

м

Ba

1,940

Высота АТС

м

Ha

1,970

Расчет радиуса качения колеса (маркировка тАУ 185/82R15)

Коэфдефш.=0,95

dп=15*25,5=0,378 м

bп=0,185

kh=0,9

Rk=(0,378/2+0,185*0,92)*0,95=0,341

Расчет для первой передачи для n=1400 об/мин.

V(1400)=(0,105*1400*0,36)/(3,5*3,9)=13,23 км/ч

Pk(1400)=185,8*3,5*3,9*0,9/0,341=6692 Н

Pf(1400)=9.81*2710*(0.018*(1+13,22/19500))=482,8 Н

Pw(1400)=0.3*(0.78*1.97*1.94)*13,22/13=11,4 Н

Dk(1400)=(6692-11,4)/(9.81*2710)=0.251

Dкоэфсцеп(1400)=9,81*1435*0,8-11,4)/(9,81*1435)=0,798

На график динамической характеристики наносятся значения f0 и  в том же масштабе, что и Dk. Величена f0 определяет передачу, на которой автомобиль может равномерно двигаться по ровной дороге.

       Максимальный подъем, который способен преодолеть автомобиль, определяется по формуле:

О±=-f0

Максимальная величина дорожного сопротивления, преодолеваемого на

- первой передаче: 1=0,256

- второй передаче: 2=0,165

- третьей передаче: 3=0,103

- четвертой передаче: 4=0,07

       Максимальный подъем, который способен преодолевать автомобиль на:

- первой передаче: О±=0,256-0,018=0,238

- второй передаче: О±=0,147

- третьей передаче: О±=0,085

- четвертой передаче: О±=0,052.

Сила суммарного дорожного сопротивления:

Pсум=9,81*2710*(0,018+0,03)=1276,1 Н

Для определения динамических параметров частично загруженного автомобиля строится номограмма. Необходимо построить номограмму для загрузки автомобиля от) до 100%. Масштаб шкалы m0 находится по формуле:

m0= m100*G0/Ga    

где m100 тАУ масштаб основной шкалы Dk(n) для полностью загруженного автомобиля.

m0=2*1815/2710=2,7 см

       На основании совместного гравика Df и f0, определяется возможность движения автомобиля по заданной дороше по условию:

       f0тЙдDkтЙдDf

       0.018тЙдDkтЙдDf

Таблица №7

Результаты расчета тягово-скоростных характеристик.

Передача

Зрачение при оборотах ne,об/мин

n, об/мин

700

1400

2100

2800

3500

4200

4900

5600

Me, H*м

173,2

185,9

191,2

189,1

179,5

162,6

138,2

106,5

Первая

V, км/ч

6,61

13,23

19,84

26,46

33,1

39,7

46,3

52,9

Pk

6234

6692

6882

6806

6463

5853

4977

3834

Pf

479,6

482,82

488,19

495,7

505,4

517,2

531,1

546,9

Pw

2,85

11,39

25,63

45,56

71,2

102,5

139,6

182,3

Dk

0,234

0,251

0,257

0,254

0,240

0,216

0,181

0,137

Df

0,799

0,798

0,797

0,796

0,794

0,792

0,789

0,785

Вторая

V, км/ч

10,2

20,5

30,7

40,9

51,2

61,5

71,7

81,9

Pk

4025

4321

4444

4394

4173

3779

3214

2476

Pf

481,1

488,8

501,7

519,7

542,9

571,2

604,7

643,4

Pw

6,8

27,3

61,5

109,3

170,8

245,9

334,7

437,2

Dk

0,151

0,161

0,164

0,161

0,150

0,132

0,108

0,076

Df

0,799

0,797

0,795

0,791

0,786

0,780

0,773

0,765

Третья

V, км/ч

15,9

31,9

47,9

63,9

79,8

95,8

111,8

127,7

Pk

2582

2772

2851

2819

2677

2425

2062

1588

Pf

484,8

503,6

534,9

578,6

634,9

703,8

785,1

878,9

Pw

16,6

66,4

149,3

265,5

414,8

597,4

813,1

1061,9

Dk

0,096

0,101

0,104

0,096

0,085

0,068

0,046

0,018

Df

0,798

0,794

0,788

0,778

0,766

0,752

0,734

0,715

Четвертая

V, км/ч

23,2

46,3

69,5

92,6

115,8

138,9

162

185,2

Pk

1781

1912

1966

1944

1846

1672

1422

1095

Pf

491,7

531,2

596,9

688,9

807,37

952,1

1123

1320,4

Pw

34,9

139,6

313,9

558,2

872,19

1256

1710

2232,8

Dk

0,065

0,068

0,062

0,052

0,036

0,015

-0,02

-0,042

Df

0,797

0,788

0,774

0,755

0,730

0,699

0,663

0,621

Рисунок №3

       На основании выполненых расчетов, делается вывод о тягово-скоростных качествах микроавтобуса РАФ-2203. Максимальныя скорость движения, согласно графику, - 136 км/ч.Максимальная скорость движения, зафиксированныя при испытаниях, - 125 км/ч. Это различие в скоростях объясняется погрешностью округления расчетов, неточностью формул.

       По номограмме можно также определить запас силы тяги при различной загрузки микроавтобуса.

Рисунок №4

5. Разгон и торможение автомобиля.

       К характеристикам разгона и торможения, подлежащим расчету, относятВнся следующие:

- ускорения автомобиля на разных передачах;

- скорости, при которых происходит переключение передач;

- время и путь разгона до предельной скорости;

- тормозной и остановочный путь автомобиля.

       Для вычисления перечисленных характеристик используются результаты тягового расчета на передачах. Ускорения автомобиля на дороге с уклоном = 0 % определяются по формуле 

                                                              Dk(n) - f(V)

                                       Jk(n) = 9.81  ,                             

                                                                      Yk

                                             Iш + Iдв * Uкп2 * Uo2 * тр

      где               Yk = 1 +  , коэф. учета

                                                              Ga * Rk2                           вращающихся масс

       Iш и Iдв - моменты инерции двигателей автомобилей и шин.

       Для автомобиля РАФ-2203: Iдв=0,34 кг*м2; Iш=4,8 кг*м2

       Расчет ускорений выполняется для всех передач и для всего диапазона скоростей. Результаты расчетов занесены в таблицу №8 и отображены на графике.

Таблица №8

Результаты расчета ускорений автомобиля.

Передача

Значения при оборотах ne, об/мин

n

700

1400

2100

2800

3500

4200

4900

5600

Первая

Y1=1.195

V, км/ч

6,6

13,2

19,8

26,5

33,1

39,7

46,3

52,9

f(V)

0,0180

0,01801

0,01803

0,01805

0,01808

0,01811

0,01815

0,01819

Dk(n)

0,234

0,251

0,257

0,254

0,240

0,216

0,181

0,13

Jk(n)

1,777

1,916

1,969

1,936

1,825

1,627

1,342

0,978

Вторая

Y2=1.089

V, км/ч

10,2

20,5

30,7

40,9

51,2

61,5

71,7

81,9

f(V)

0,01801

0,01803

0,01806

0,01812

0,01819

0,01826

0,01836

0,01848

Dk(n)

0,151

0,161

0,164

0,161

0,150

0,132

0,108

0,076

Jk(n)

1,197

1,287

1,314

1,286

1,187

1,024

0,807

0,518

Третья

Y3=1.045

V, км/ч

15,9

31,9

47,9

63,8

79,8

95,8

111,8

127,7

f(V)

0,01802

0,01807

0,01816

0,01829

0,01845

0,01865

0,01888

0,0191

Dk(n)

0,096

0,102

0,101

0,096

0,085

0,068

0,046

0,019

Jk(n)

0,732

0,788

0,777

0,729

0,624

0,463

0,254

0

Четвертая

Y4=1.029

V, км/ч

23,2

46,3

69,5

92,6

115,7

138,9

162,1

185,2

f(V)

0,01804

0,01815

0,01834

0,0186

0,0189

0,0189

0,0198

0,0204

Dk(n)

0,065

0,066

0,062

0,052

0,036

0,015

-0,016

-0,042

Jk(n)

0,447

0,456

0,416

0,318

0,162

-0,041

-0,342

-0,595

Рисунок №5

Вpемя разгона автомобиля  на k-й передаче находится по формуле:

                                               tpk = tk + tпk ,                                                 

     где tk тАУ время движения на передаче, с; tпk тАУ время переключения передачи,с; tпk=0,5.

       Время движения с ускорение на k-ой передаче tk, можно найти по формуле:

,

гдеVн и Vк тАУ скорости начала и конца разгона на передаче.

       Приближенно время разгона можно найти суммированием элементарных временных интервалов, на которых можно полагать ускорение постоянным. Эти временные интервалы dtj (с) будут равны отношению приращения скоростей движения dVj (м/с) к средним за интервал ускорениям Jcpj (м/с2)

                                  n             n    dVj         n   2*(Vj тАУ Vj-1)

                          tk =   dtj =      =      ,                      

                                 j=1          j=1   Jcpj        j=1      Jj + Jj-1

где Jcpj = 0.5*(Jj + Jj-1), J0 = 0.

Пpи расчете следует учитывать снижение скорости движения автомобиля при переключении передач на величину

                                             dVп = 9.81 * tпk * f(V).

Поэтому начальная скорость движения после переключения передачи будет определяться по формуле

                                                      Vн = Vk тАУ dVп.

Путь разгона автомобиля  на k-й передаче находится по формуле:

                                                        Spk = Sk + Sпk ,                                       

где Sk тАУ путь движения на передаче, м;

       Sпk тАУ путь, проходимый автомоВнбилем при переключении передачи, м.

Путь разгона можно вычислить путем интегрирования ускорения

или приближенно, суммированием элементарных приращений пути dSj :

                                      n              n                  n   (Vj + Vj-1)

                             Sk =   dSj =   Vcp dtj =   dtj .

                                     j=1            j=1               j=1        2

       Путь, пройденный автомобилем за время переключения передачи, определяется по формуле

Sпk= 0.5 * tпk * [Vk + (Vk тАУ dVп)]

  или с учетом выражения:

                    Sпk = [Vk тАУ 0.5 * 9.81 * tпk * f(V)] * tпk ,

  где Vk тАУ конечная скорость на передаче

Результаты расчетов представленны в таблицах 9 и 10.

По результатам расчета строятся графики времени и пути разгона в зависимости от скорости автомобиля.

Таблица №9

Интервал скоростей и характеристики переключения передач.

Передача

Скорость, м/с

tnk, c

dVn,м/c

Snk, м

f(Vk)

Vн

Vk

Первая

1,83

9,19

0,5

0,088

4,57

0,0181

Вторая

9,1

19,92

0,5

0,09

9,94

0,0183

Третья

19,83

31,04

0,5

0,093

15,5

0,0189

Четвертая

30,95

38

0,5

-

-

-

Таблица №10

Расчет времени и пути разгона автомобил на передачах.

Передача

Скорость, км/ч (м/с)

Ускорение, м/с2

Jср. м/с2

dt, c

t, c

Vcp., км/ч (м/с)

dS, м

S, м

Vj-1

Vj

Jj-1

Jj

Первая

6,6(1,8)

13,2(3,7)

1,78

1,91

1,85

1,03

1,03

9,9(2,8)

2,9

2,9

13,2(3,7)

19,8(5,5)

1,91

1,97

1,94

0,93

1,96

16,5(4,6)

4,3

7,2

19,8(5,5)

26,5(7,4)

1,97

1,94

1,95

0,97

2,93

23,2(6,5)

6,3

13,5

26,5(7,4)

33,1(9,2)

1,94

1,83

1,89

0,95

3,88

29,8(8,3)

7,9

21,4

Вторая

32,8(9,1)

41(11,4)

1,31

1,29

1,3

1,77

5,65

36,9(10,3)

18,1

39,5

41(11,4)

51,2(14,2)

1,29

1,19

1,24

2,26

7,91

46,1(12,8)

28,9

68,4

51,2(14,2)

61,5(17,1)

1,19

1,03

1,11

3,22

11,13

56,4(15,7)

50,6

119

61,5(17,1)

71,7(19,9)

1,03

0,81

0,92

3,04

14,17

66,6(18,5)

56,2

175,2

Третья

71,4(19,8)

79,8(22,2)

0,69

0,62

0,65

3,7

17,87

75,6(21)

77,7

252,9

79,8(22,2)

95,8(26,6)

0,62

0,46

0,54

8,15

26,02

87,8(24,4)

198,9

451,8

95,8(26,6)

104,4(29)

0,46

0,35

0,4

6

32,02

101,1(27,8)

166,8

618,6

104,4(29)

111,8(31)

0,35

0,25

0,3

6,67

38,69

108,1(30)

200

818,6

Четвертая

111,4(31)

115,7(32)

0,2

0,16

0,18

6,67

45,36

113,6(31,5)

210

1028,6

115,7(32)

127,8(36)

0,16

0,08

0,12

28,4

73,69

121,8(33,8)

958,2

1986,8

127,8(36)

136,8(38)

0,08

0

0,04

62,5

136,2

132,3(36,8)

2300

4286,8

Рисунок №6

Время и путь разгона автомобиля.

       Теоретический тормозной путь подсчитывается по формуле:

Sт=Vт2/(2*9.81*ПЖ),

Где Vт тАУ скорость начала торможения м/с;

       ПЖ тАУ коэффициент сцепления.

       Остановочный путь определяется с учетом квалификации водителя, типа и состояния тормозной системы в эксплуатации и вычесляется по формуле:

So=Sт*Kэ+(tp+tт)*Vт,

где tp тАУ время реакции водителя, tp=1,2c;

      tт тАУ время запаздывания срабатывания тормозной системы, tт=0,2с;

      Кэ тАУ коэффициент, учитывающий эксплуатационное состояние тормозов, Кэ=1,5с.

       Расчет тормозного и остановочного путей производится для всего возможного диапазона скоростей движения микроавтобуса РАФ-2203 по горизонтальной дороге с коэффициентом сцепления ПЖ=0,6. Результаты вычислений представленны в таблице №11 и на графике.

Таблица №11

Результаты расчета тормозного и остановочного пути.

Скорость Vт, м/с

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Путь Sт, м

2,12

8,49

19,11

33,98

53,09

76,45

104,06

135,92

172,02

212,37

Тупь Sо, м

10,18

26,74

49,67

78,97

114,64

156,68

205,09

259,88

321,03

388,56

Рисунок №7

       Максимальное замедление автобуса и тормозные моменты на колесах в значительной степени определяются состоянием дороги.

       Реакции между колесами и дорогой вычисляются по формулам:

Z1=9,81*(G1+(Ga* ПЖ*Hg)/La),

Z2=9,81*(G2-(Ga* ПЖ*Hg)/La),

где Z1 и Z2 тАУ реакции между дорогой и, соответственно, передними и задними колесами, H;

      G1 и G2 тАУ масса автомобиля приходящаяся на передние и задние колеса, соответственно, Н;

      Hg тАУ вертикальная координата (высота) центра тяжести автомобиля, м, Hg=0,75;

      La тАУ база автомобиля, м.

       Тормозные моменты на колесах вычисляются по формулам:

Мт1=Z1* ПЖ*Rk;

Мт2=Z2* ПЖ*Rk,

Где Rk тАУ радус качения колеса, м.

       Результаты расчетов представленны в таблице №12.

       Максимальное замедлени находится по формуле:

Jmax=9,81*ПЖ;

Jmax=9,81*0,6=5,89 м/с2.

Таблица №12

Тормозные моменты на колесах автомобиля.

Коэффициент сцепления ПЖ

0,1

0,3

0,5

0,7

0,9

Реакции, Н

Z1

13269

14790

16313

17835

19357

Z2

13316

11794

10272

8750

7228

Тормозные моменты, Н*м

Мт1

452

1512

2781

4257

5940

Мт2

454

1207

1751

2089

2218

Рисунок №8

       Для проверки правильности расчетов вычисляется значение ПЖ, соответствующее точке пересечения зависимостей Z1(ПЖ) и Z2(ПЖ). Это значение должно совпадать с вычисленным по формуле:

ПЖ =(a-b)/(2*Hg),

где a и b тАУ горизонтальные координаты центра тяжести автомобиля, вычисляемые по формулам:

a=La*G2/Ga; b=La*G1/Ga.

La=a+b

       Проверка:

а=2,62*1436/2710=1,39; b=2,62*1275/2710=1,23

La=2,62

ПЖ =(1,39-1,23)/(2*0,75)=0,16/1,5=0,11

       Расчеты выполненыверно, т.к.вычесленное значение ПЖ=0,11 совпадает с графическим значение ПЖ.

6. Мощностной баланс и путевой расход топлива.

       Под мощностным балансом понимается распределение мощности двигателя по видам сопротивлений движению автомобиля с учетом потерь на трение. Исхлдными для расчета являются зависимости эффективной мощности Ne(n) и удельного эффективного расхода топлива ge(n) от частоты вращения коленчатого вала n и результаты тягового расчета.

       Вычисление мощностных характеристик производится по следующим формулам:

  1. Мощность, подводимая к ведущим колесам автомобиля:

Nk(n)=Ne(n)*О·тр,

где О·тр тАУ КПД трансмиссии.

  1. Потери мощности в трансмиссии на трение

Nт(n)=Ne(n)*(1- О·тр).

  1. Мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления:

- воздуха Nw(n)=V(n)*Pw(n)/3600,

- качению Nf(n)=V(n)*Pf(n)/3600.

  1. Запас мощности

Nз(n)=Nk(n)-Nw(n).

  1. Мощность двигателя, необходимая дл равномерного движения автомобиля по горизонтальной дороге

Nрд(n)=(Nf(n)+Nw(n))/ О·тр

  1. Путевой расход топлива

Q100(n)=(Kn(n)*ge(n)*Nрд(n))/(10*V(n)*Ro)

где Kn(n) тАУ коэффициент, используемый для корректирования путевого расхода топлива в зависимости от нагрузки двигателя.

Kn(n)=2,054-1,724*(Nрд(n)/Ne(n))-0,774*(Nрд(n)/Ne(n))2+1,443*(Nрд(n)/Ne(n))3

Ro=0,725 г/см3 тАУ плотность бензина

V(n) тАУ скорость автомобиля, км/ч.

Таблица №13

Расчет мощностных и топливных характеристик.

Передача

Парам.

Размерн.

Значение

n

Об/мин

700

1400

2100

2800

3500

4200

4900

5600

Ne

кВт

12,69

27,24

42,02

55,41

65,77

71,48

70,91

62,43

ge

г/кВт*ч

342,33

310,96

292,05

285,60

291,61

310,07

340,99

384,38

Nk

кВт

11,42

24,51

37,82

49,87

59,19

64,33

63,82

56,18

Nт

кВт

1,268

2,723

4,202

5,540

6,577

7,148

7,091

6,243

Первая

V

км/ч

6,61

13,22

19,84

26,45

33,07

39,68

46,31

52,91

Nw

кВт

0,0052

0,0417

0,1409

0,3342

0,6527

1,1279

1,7911

2,6736

Nf

кВт

0,8806

1,773

2,6891

3,6406

4,6393

5,6972

6,8259

8,033

Nрд

кВт

0,9842

2,0164

3,1445

4,4164

5,8801

7,5835

9,5745

11,901

Nз

кВт

11,414

24,472

37,681

49,532

58,54

63,20

62,02

53,51

Kn

-

1,923

1,922

1,921

1,912

1,894

1,864

1,810

1,707

Q100

л/100км

6,733

6,265

6,117

6,301

6,853

7,832

9,321

11,427

Вторая

V

км/ч

10,24

20,48

30,73

40,97

51,22

61,46

71,70

81,95

Nw

кВт

0,0193

0,1551

0,5236

1,2413

2,424

4,189

6,652

9,93

Nf

кВт

1,3681

2,78

4,2797

5,9110

7,717

9,744

12,033

14,63

Nрд

кВт

1,5416

3,2613

5,337

7,947

11,269

15,481

20,762

27,289

Nз

кВт

11,40

24,36

37,29

48,62

56,768

60,142

57,166

46,256

Kn

-

1,8357

1,8389

1,8255

1,7950

1,7431

1,6589

1,5191

1,273

Q100

л/100км

6,480

6,226

6,38

6,367

8,07

9,82

12,42

16,10

Третья

V

км/ч

15,96

31,93

47,9

63,86

79,83

95,8

111,76

127,73

Nw

кВт

0,073

0,587

1,982

4,7

9,180

15,863

25,193

37,601

Nf

кВт

2,148

4,463

7,11

10,256

14,065

18,706

24,343

31,143

Nрд

кВт

2,468

5,612

10,103

16,617

25,828

38,41

55,037

76,383

Nз

кВт

11,346

23,927

35,835

45,166

50,013

48,469

38,628

18,585

Kn

-

1,6998

1,6785

1,6147

1,5062

1,3449

1,128

0,9243

1,4289

Q100

л/100км

6,845

7,067

7,966

9,609

12,2

16,076

21,714

29,724

Четвертая

V

км/ч

23,15

46,3

69,45

92,61

115,75

138,91

162,06

185,21

Nw

кВт

0,223

1,791

6,045

14,329

27,986

48,36

76,749

114,63

Nf

кВт

3,159

6,825

11,505

17,703

25,928

36,685

50,480

67,822

Nрд

кВт

3,759

9,574

19,5

35,591

59,905

94,495

141,417

202,27

Nз

кВт

11,196

22,723

31,773

35,537

31,206

15,971

-12,975

-58,44

Kn

-

1,512

1,415

1,231

1,009

0,931

1,756

6,983

37,704

Q100

л/100км

7,31

8,455

10,782

14,434

19,844

27,737

39,128

55,325

       По результатам расчетов мощностей и путевого расхода топлива, выполненых для всех передач, строится график мощностного баланса и график экономической характеристики автомобиля.

       Определение значений Nk(n), Nт(n), Nw(n), Nf(n), Nз(n), Nрд(n), Q100(n) на первой передаче при частоте вращения каленчатого вала n=1400 об/мин:

Nk(n)=27.2*0.9=24.5 кВт

Nт(n)=27,2*(1-0,9)=2,72 кВт

Nw(n)=13,2*11,4/3600=0,0418 кВт

Nf(n)=13,2*482,8/3600=1,77 кВт

Nз(n)=24,5-0,0418=24,47 кВт

Nрд(n)=(1,77+0,0418)/0,9=2,02 кВт

Kn(n)=2,054-1,724*(2,02/27,2)-0,744(2,02/27,2)2+1,443*(2,02/27,0)3=1,92

Q100(n)=(1,92*310,9*2,02)/(10*13,2*0,725)=6,27 л/100км

Рисунок №9

Рисунок №10

       С помощью мощностного баланса можно получить показатели динамичности микроавтобуса. Запас мощности можетбыть использован для преодоления повышенного сопротивления дорогиили разгона автомобиля. При полном полном открытии дроссельной заслонки карбюратора, максимальную скорость микроавтобус РАФ-2203 развивает, когда мощность, подводимая к ведущим колесам, равна мощности, затрачиваемой на преодоление сил сопротивления. При движении автомобиля по той же дороге, но с меньшей скоростью, водитель должен прикрыть дроссельную заслонку. В этом случае изменится величина мощности Nw, Nf и Nз. Знание показателя скорости движения дает возможность более точно спланировать перевозки пассажиров.

       Топливная экономичность позволяет оценить расход топлива при движении.

7. Расчет характеристик движения на заданном маршруте.

       Необходимо определить среднюю скорость, время движения и расход топлива при прохождении автомобилем заданного маршрута длинной 20 км.

       Результаты вычислений и характеристики маршрута, включая состояние дорожного покрытия и длинну участков, приведены в таблице.

       Суммарное дорожное сопротивление на участках вычисляется по формуле:

Ои=fo+О±,

где fo тАУ коэффициент сопротивления качению, О±  - уклон дороги.

       Время движения на маршруте определяется по формуле:

;

где Si тАУ длинна i-го участка маршрута;

      Vi тАУ расчетная скорость на i-ом участке, км/ч

      Ei=1 тАУ поправочный транспортный коэффициент

      n тАУ количество участков.

       Средняя скорость на маршруте вычисляется по формуле:

Vcp=Sm/Tcp,

где Sm тАУ общая протяженность маршрута.

       Количество топлива, необходимое для прохождения маршрута, определяется по формуле:

,

где Qi тАУ путевой расход топлива на i-том участке.

       Средний путево расход топлива на маршруте вычисляется по формуле:

Qcp=100Qm/Sm

Таблица №14

Расчет характеристик движения на маршруте.

Длинна участка Si, км

Тип покрытия

Препятствия

fo

Уклон О±

Ограничение скорости

передача

Vi, км/ч

Qi, л/100 км

Насел. пункт

подъем

2,0

В

-

-

0,03

0,04

110

IV

44

8,2

0,5

А

+

-

0,018

0,02

40

II

40

7,1

1,0

А

-

+

0,018

0,02

110

IV

110

18

1,5

Б

-

-

0,022

0,03

110

IV

91

14,2

0,5

А

+

-

0,018

0,02

30

I

30

6,3

2,5

А

-

-

0,018

0,02

110

IV

110

18

2,0

В

-

+

0,03

0,04

110

IV

44

8,2

5,0

В

-

-

0,03

0,04

110

IV

44

8,2

4,0

Б

-

-

0,022

0,03

110

IV

91

14,2

1,0

Б

+

-

0,022

0,03

30

I

30

6,3

20 км

10,9

       Типы дорожного покрытия:

А тАУ асфальтобетон в отличном состоянии;

Б тАУ асфальтобетон в удовлетворительном состоянии;

В тАУ булыжное в хорошем состоянии.

       Время движения на маршруте:

Тср=2/(44*1)+0,5/40*1+1/110*1+1,5/91*1+0,5/30*1+2,5/110*1+2/44*1+5/44*1+4/91*1+1/30*1=0,359 ч тЙИ 22мин

       Средняя скорость на маршруте:

Vcp=20км/0,359ч=55,71 км/ч

       Количество топлива, необходимое для прохождения маршрута:

Qm=0,01*(2*8,2+0,5*7,1+1*18+1,5*14,2+0,5*6,3+2,5*18+2*8,2+5*8,2+4*14,2+1*6,3)=1,91л

       Средний расход топлива на маршруте:

Qcp=100*1,91/20=9,55 л

Заключение.

       Силовой, мощностной балансы автомобиля и динамическая характеристика автомобиля позволяют оценить его динамичность, такой важный эксплуатационный показатель, как скорость движения автомобиля при заданных дорожных условиях. Поэтому курсовая работа ставит своей задачей расчет тяговых, динамических и мощностных характеристик автомобиля.

       Расчетные значения всех характеристик сравниваются со значениями, полученными при стендовых испытаниях. В бошенстве случаев они не совпадают. Это объясняется погрешностью округления полученных значений, а так же неточностью формул, по которым расчитывались характеристики. Так же двигатель в процесса эксплуатации изнашивается и часть мощности расходуется на питание приборов или теряется при неустановившихся режимах работы двигателя.

Список использованной литературы.
  1. ВлКраткий автомобильный справочник.В»/ НИИАТ.М:Транспорт,1985.-224с
  2. ВлПодвижной состав автомобильного транспорта: методические указания к курсовому проекту. Специальность 060813 тАУ Экономика у управление на предприятии транспорта.В»/Сост.: Е. И. Зайцев, Р. А. Марышев, Т. Г. Шульженко; СПбГИЭА.-СПб, 1999.-36с.
  3. К.С. Фучатжи. ВлАвтомобиль РАФ-2203 и его модификации. Руководство по ремонту. Каталог деталейВ»/ Арго-книга.М:Ассоциация независимых издателей,1998.-420с.
Содержание.

Введение.        2

1. Исходные данные для расчета и компоновочная схема автомобиля.        3

2. РАiЕТ УДЕЛЬHЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ        7

3. Внешние скоростные характеристики автомобиля.        10

4. Тягово-скоростные характеристики автомобиля.        13

5. Разгон и торможение автомобиля.        22

6. Мощностной баланс и путевой расход топлива.        33

7. Расчет характеристик движения на заданном маршруте.        39

Заключение.        41

Список использованной литературы.        42

Содержание.        43

Вместе с этим смотрят:

Построение новой железнодорожной линии
Правила дорожного движения
Проблемы автомобилестроения
Проект зоны ТО-2