Расчет динамический параметров автомобиля

1.2. Динамический расчет автомобиля

Результатом динамического расчета является универсальная динамическая характеристика — основной технический документ автомобиля.

Динамической характеристикой называют графически выраженную зависимость динамического фактора от скорости движения автомобиля на различных передачах

Динамический фактор представляет собой отношение избыточной касательной силы, необходимой для преодоления сопротивления дороги, к силе тяжести автомобиля:

(1.26)

1.2.1. Динамическая характеристика снаряженного (порожнего) автомобиля

Для построения динамической характеристики порожнего автомобиля определяют значения динамического фактора на каждой передаче для четыре характерных режимов работы двигателя (точки «А», «В», «С» и «D»). Масса порожнего автомобиля равна массе автомобиля без груза m_o (снаряженная масса) плюс масса водителя, т.е.

(1.27)

Следовательно, модуль силы тяжести снаряженной массы /Н/ определяется по известной формуле (1.24). Масса водителя принимается равной 75 кг

(1.28)

Таблица 1.1. — Сопротивление воздуха R_w

Таблица 1.2. — Касательная сила тяги

Таблица 1.3. — Динамический фактор D

Построение начинают с высшей передачи. Для этого на горизонтальной оси в выбранном масштабе откладывают максимальную скорость движения автомобиля V_max (точка «А») и скорости движения на других характерных режимах работы двигателя (точки «В», «С» и «D»), а на вертикальной оси также в выбранном масштабе откладывают соответствующие значения динамического фактора. Подобным же способом выполняют построение динамического фактора и на других передачах.

Крутящему моменту в точке «А» регуляторной характеристики будет соответствовать максимальная частота вращения коленвала двигателя и максимальная скорость движения на прямой (высшей) передаче.

Для точек «В», «С» и «D» скорость поступательного движения определяется по формуле (по аналогии с формулой 1.22), м/с

(1.29)

Рисунок 1.4. — Универсальная динамическая характеристика автомобиля

1.2.2. Универсальная динамическая характеристика

Универсальная динамическая характеристика строится с целью определения динамических качеств автомобиля при любой статической загрузке кузова или салона.

Для получения универсальной динамической характеристики автомобиля производят дополнительные построения. В верхней части построенной динамической характеристики наносится вторая ось абсцисс, на которой откладывают значения коэффициента загрузки автомобиля (см. рис. 1.4).

(1.30)

где m — максимальная масса автомобиля (масса груженого автомобиля), в кг.

В крайней слева точке верхней оси абсцисс коэффициент загрузки автомобиля равен единице (Г = 1), что соответствует порожнему автомобилю. Ось коэффициента Г разбивают на ряд равных обрезков и через их граничные точки проводят вертикальные линии до пересечения с линией горизонтальной осью. Эти линии будут соответствовать промежуточным значениям коэффициента Г.

Максимальное значение Г_тах нужно отложить в точке координаты, соответствующей скорости V_тах. Точки Г_max и V_max соединяют вертикальной линией, которая будет являться второй осью ординат, что соответствует полностью груженому автомобилю.

Умножив значения динамического фактора порожнего автомобиля на коэффициент Г_max получают значения динамического фактора полностью груженого автомобиля и откладывают их на второй оси ординат:

(1.31)

Таблица 1.4. — Динамический фактор D_гр

Источник статьи: http://studfile.net/preview/5719221/page:6/

Динамический расчет автомобиля

Расчет нагрузки на колеса. Внешняя скоростная характеристика двигателя. Силовой и мощностной баланс автомобиля. Динамический паспорт автомобиля, разгонная характеристика, топливная экономичность. Оптимальное передаточное число экономической передачи.

Рубрика	Транспорт
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	06.12.2013

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Ульяновский государственный технический университет

по дисциплине «Автомобили»

Тема: «Динамический расчет автомобиля»

Выполнить тягово-динамический расчет легкового переднепривоодного автомобиля. В качестве прототипа принять ВАЗ — Приора:

Выбрать шины и определить их статический радиус качения.

Рассчитать максимальную мощность двигателя автомобиля при: Vmax = 180 км/ч; Da = 0,09.

Построить внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Рассчитать передаточное число главной передачи.

Рассчитать передаточные числа в коробке передач при:

Построить силовой и мощностной балансы автомобиля.

Построить динамический паспорт автомобиля.

Построить разгонную характеристику автомобиля.

Рассчитать давление воздуха в шинах.

Построить топливно-экономическую характеристику автомобиля.

Паспортные данные автомобиля ВАЗ — Приора:

1.Масса снаряженного автомобиля Мо = 1088 кг; в т.ч. на переднюю ось М01 = 598 кг; на заднюю ось М02 = 490 кг;

2.Полная масса автомобиля Ма = 1578 кг;

в т.ч. на переднюю ось Ма1 = 726 кг; на заднюю Ма2 = 852 кг;

3.Максимальная скорость Va max = 183 км/ч (50,8 м/с) *;

4.Коробка передач — двухвальная; число передач k = 5; номер прямой передачи n =4; передаточные числа 3,64; 1,95; 1,36; 0,94; 0,78;

присоединительные размеры дисков 4 PCD98 ET32 58,5 (4 шпилек на Ш98 мм (т.е. Ш 3,86`); вылет 32 мм; центральное отверстие 58,5 мм);

Размерность шин и дисков

Давление воздуха, кПа

R15 4×98 ET32 J6.5 D58.5

длина Lг = 4,210 м;

ширина Вг = 1,680 м;

высота Нг = 1,420 м;

колея наибольшая Вк = 1,410 м;

высота центра масс hg = 0,48 м;

Коэффициент аэродинамического сопротивления сх = 0,60;

бензиновый, поперечный, рядный, четырехцилиндровый;

мощность Pmax = 98 л.с. (72100 Вт) *

при np = 5600 об/мин (щp = 586 c-1);

крутящий момент Tmax = 14,8 кгс•м (145 Н•м)

при nT = 4000 об/мин (щT = 418 c-1).

Расчет исходных данных по характеристике прототипа

Коэффициент приспособляемости двигателя по оборотам

Кщ = щp / щT. Кщ = 586 / 418 = 1,40;

Коэффициент приспособляемости двигателя по моменту

КТ = Тmax•щp / Pmax. КТ = 145 • 586 / 72100 = 1,178;

Площадь миделева сечения

А = Нг • Вк. А= 1,420 • 1,410 = 2,002 м2;

КПД трансмиссии зависит от передаваемого крутящего момента и температуры масла. Однако переменные факторы в курсовой работе не учитываем из-за их сложности:

где z, k, n — число соответственно цилиндрических и конических передач, карданных шарниров. Автомобиль ВАЗ-Приора имеет z = 2 (на всех передачах, кроме прямой) и z = 0 (на прямой передаче); k = 1; n = 0. На режиме максимальной скорости на четвертой передаче

Плотность воздуха св = 1,202 кг/м3 (200 м над уровнем моря);

Коэффициент сопротивления качению f0 = 0,014;

Коэффициент влияния скорости Af = 5,5 • 10-4 с2/м2;

Удельный расход топлива ge = 148 г/кВт·ч;

Коэффициент коррекции мощности Кр = 0,95.

РАСЧЕТ НАГРУЗКИ НА КОЛЕСА И ВЫБОР ШИН

Если данных о развесовке прототипа студентом не найдены:

Обычно автомобили имеют развесовку по осям в снаряженном состоянии 55/45, а с грузом 45/55. Тогда

на переднюю ось без груза

на заднюю ось без груза

на переднюю ось с полной загрузкой

на заднюю ось с полной загрузкой

Но мы нашли данные о развесовке автомобиля, поэтому пишем:

Нагрузки на оси прототипа имеются в исходных данных, поэтому определим лишь его коэффициенты развесовки. Доля массы автомобиля, приходящаяся на оси:

где q01, q02, qa1, qa2 — соответственно нагрузка на переднюю (1) и заднюю (2) оси снаряженного (0) и полностью груженого (а) автомобиля.

Согласно исходным данным максимальная осевая нагрузка приходится на заднюю ось груженого автомобиля. Учитывая, что у прототипа нет спаренных колес, то максимальная масса приходится на каждое из задних колес при полной загрузке автомобиля

Вес, приходящийся на колесо

Gк =426 · 9,81 = 4180 Н.

Назначаем индекс скорости — Р (200 км/ч). Назначаем индекс несущей способности шины — 76 (4180 Н). Выбираем шины 185/55R15 Р76. Рассчитаем статический радиус качения колеса:

rc = 0,5 · d + Вш • Д · лсм,

где d — посадочный диаметр шины, м; Вш — ширина профиля шины, м; Д — относительная высота профиля шины; лсм = 0,8…0,85 — смятие радиальной шины легкового автомобиля.

rc = 0,5 · 15 · 0,0254 + 0,185 · 0,55 ·0,825 = 0,274 м.

РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

Сначала расчет ведем по мощности, необходимой для поддержания максимальной скорости:

где fk — сопротивление качению на максимальной скорости:

fk = f0 · (1 + Af · V2).fk = 0,014 · (1 + 0,00055 ·50,0 2) = 0,033.

Таким образом, для поддержания максимальной скорости полностью груженого автомобиля необходим двигатель мощностью Ре = 121 кВт.

Проведем расчет необходимой мощности двигателя для обеспечения заданного динамического фактора.

Найдем скорость автомобиля, при которой динамический фактор будет близок к максимуму:

VD = Vmax/Kщ. VD = 50,0/1,40 = 35,7 м/с (129 км/ч).

Найдем необходимую мощность двигателя на скорости VD

Рассчитаем максимальную мощность двигателя (в предположении, что закон изменения мощности от скорости двигателя описывается полиномом третьей степени с коэффициентами a, b, c, взятыми у прототипа):

а = 0,073; b = 3,098; c = -2,172.

Таким образом, для обеспечения заданной динамики автомобиля на скорости 35,7 м/с (129 км/ч) необходима максимальная мощность двигателя 106 кВт. Так как

Подобные документы

Внешняя скоростная характеристика автомобиля, тяговая характеристика. Расчёт силы сопротивления дороги. Сила сопротивления воздуху. Силовой баланс автомобиля. Динамический паспорт автомобиля. Расчёт времени, ускорения и пути разгона автомобиля.

курсовая работа [445,8 K], добавлен 25.03.2015

Построение динамического паспорта автомобиля. Определение параметров силовой передачи. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя. Мощностной баланс автомобиля. Ускорение при разгоне. Время и путь разгона. Топливная экономичность двигателя.

курсовая работа [706,7 K], добавлен 22.12.2013

Техническая характеристика грузового автомобиля ГАЗ-4501. Оценка тягово-скоростных характеристик, уравнение движения. Внешняя скоростная характеристика двигателя. Тяговая характеристика, радиус качения. Мощностная характеристика. Топливная экономичность.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 01.03.2010

Построение внешней скоростной характеристики автомобильного двигателя. Тяговый баланс автомобиля. Динамический фактор автомобиля, характеристика его ускорений, времени и пути разгона. Топливно-экономическая характеристика автомобиля, мощностной баланс.

курсовая работа [276,2 K], добавлен 17.01.2010

Тягово-экономический расчет автомобиля «Москвич 214122». Внешняя скоростная характеристика. Ускорение, время и путь разгона. Мощностной баланс, плавность хода, вибрация. Тормозная динамика, топливная экономичность и эксплуатационные качества автомобиля.

курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.08.2013

Максимальная мощность двигателя легкового переднеприводного автомобиля ВАЗ-1118 «Калина», его силовой и мощностной балансы, динамический паспорт. Топливно-экономическая характеристика автомобиля. Расчет давления воздуха в шинах. Время и путь разгона.

дипломная работа [623,7 K], добавлен 15.09.2012

Внешняя скоростная характеристика двигателя ЗМЗ-53. Тяговый баланс автомобиля. Понятие и методика расчета динамических характеристик. Характеристика ускорений автомобиля, времени и пути его разгона. Определение мощностного баланса данного автомобиля.

курсовая работа [139,0 K], добавлен 01.11.2010

Определение технических данных и характеристик автомобиля. Расчет основных параметров трансмиссии двигателя внутреннего сгорания. Тяговая динамика, мощностной баланс, динамический паспорт автомобиля. Технологический расчет АТП. Механизация процессов.

дипломная работа [1,6 M], добавлен 10.12.2015

Расчет технических характеристик автомобиля ВАЗ 2114. Внешняя скоростная характеристика двигателя. Кинематическая схема трансмиссии, тяговая характеристика. Динамический паспорт и оценка разгонных свойств АТС. Расчет ускорений, времени и пути разгона.

курсовая работа [1,2 M], добавлен 05.03.2013

Определение полной массы автомобиля, подбор шин. Выбор двигателя, построение скоростной характеристики. Расчет передаточного числа главной передачи, выбор числа передач. Тяговая и динамическая характеристика автомобиля, топливный и мощностной баланс.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 02.03.2014

Источник статьи: http://stud.wiki/transport/2c0a65635a3bd78b4c53a89521216c36_0.html

Расчет динамический параметров автомобиля

Название: Расчет динамических и топливно-экономических характеристик автомобиля — (Безбородов И. А.)

2.3.расчет динамической характеристики автомобиля

На основе динамической характеристики строят динамический паспорт автомобиля, который включает в себя три согласованные по масштабу графика: 1) динамического фактора; 2) номограммы Яковлева; 3) номограммы перегрузок.

Разность тяговой силы и силы сопротивления воздуха – свободная сила тяги, которая может быть использована для преодоления сил сопротивления дороги и разгона автомобиля. Отношение свободной силы тяги к полному весу автомобиля называется динамическим фактором:

( 9)

где Da – динамический фактор полностью загруженного автомобиля;

FT – сила тяги на ведущих колесах, Н;

Fb – сила сопротивления воздуха, Н;

Ga – полный вес автомобиля, Н.

Силу тяги на ведущих колесах автомобиля определяют по формуле

( 10)

где iTP – передаточное число трансмиссии, iTP = iK·i0;

iK, i0 – передаточные числа коробки передач и главной передачи соответственно;

hTP – коэффициент полезного действия трансмиссии (для проектных расчетов рекомендуются следующие значения КПД трансмиссии: автомобили с колесной формулой 4×2 hTP = 0.9…0.92; автомобили с колесной формулой 4×4 TP =0.88; автомобили с колесной формулой 6×4 TP =0.84…0.87; автомобили с колесной формулой 6×6 TP =0.80…0.83);

При определении силы сопротивления воздуха обычно используют не коэффициент лобового сопротивления Сх, который определяется в основном формой автомобиля, а коэффициент сопротивления воздуха Кв, которым учитываются и другие сопротивления, не зависящие непосредственно от формы автомобиля. Приближенно можно считать, что Кв = Схrвb/2 (где b — коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления; rв – плотность воздуха. В расчетах можно принять rв = 1.225 кг/м3 при t = 15ºC и ратм = 760 мм. рт. ст.). Тогда выражение для определения силы сопротивления воздуха будет иметь следующий вид:

( 11)

где Va – скорость движения автомобиля, м/с;

F – площадь лобового сопротивления автомобиля. Определяется по формуле

( 12)

где  – коэффициент заполнения площади; для легковых автомобилей  = 0.78…0.80; для грузовых автомобилей и автобусов  = 0.85…0.90 (большие значения принимаются для более тяжелых автомобилей);

B0, H0 – наибольшая ширина и высота автомобиля соответственно, м.

Значения параметров Кв и Сх представлены в таблице П.1.3

Скорость движения автомобиля на различных передачах КПП определяется по формуле

. ( 13)

Графическую зависимость динамического фактора от изменения скорости движения автомобиля на всех передачах называют динамической характеристикой.

Расчет параметров динамической характеристики необходимо представить в табличной форме.

Пример расчета динамической характеристики для варианта №01 представлен в таблице 2.2.

Таблица 2.2. Расчетные значения параметров динамической характеристики автомобиля РАФ-2203 (Латвия)

iTPI = 3.5·4.1 = 14.35

iTPII = 2.26·4.1 = 9.266

iTPIII = 1.45·4.1 = 5.945

iTPIV = 1.0·4.1 = 4.1

При составлении таблицы 2.2 значения параметров wе и Ne необходимо взять из таблицы 2.1 внешней скоростной характеристики двигателя,

а значения параметров Va, FT, Fв определяют для всех передаточных чисел КПП. В соответствии с рисунком 2.3 динамическую характеристику автомобиля строят для условий полной загрузки. При эксплуатации автомобиль может быть загружен частично или работать в составе автопоезда. В этом случае значения динамического фактора будут меняться, а, следовательно, будет меняться и способность преодолевать дорожные сопротивления, и способность разгоняться. При этом значении динамического фактора определяются с помощью номограммы Яковлева (для частичной загрузки автомобиля) или номограммы перегрузок (для автопоезда).

В соответствии с рисунком 2.2 для построения номограммы Яковлева ось абсцисс динамической характеристики продолжают влево и на этом продолжении в произвольном масштабе откладывают степень загрузки автомобиля

В процентах от нулевой загрузки до 100\%. Через нулевую точку шкалы загрузок проводят прямую, параллельную оси, на которую наносят значения измененного динамического фактора D0, определяемого по формуле

( 14)

где G0 – вес автомобиля с нулевой загрузкой (собственный вес),

Масштаб  для шкалы D0 определяется из соотношения

, ед./мм

где a – масштаб для шкалы Dа, ед/мм.

Масштаб a выбирается произвольно, исходя из условия рационального расположения кривых на графике Dai = f(Va).

Для построения номограммы перегрузок ось абсцисс динамической характеристики продолжают вправо и на продолжении в произвольном масштабе откладывают степень загрузки автомобиля в процентах от 100\% до 200\%, т.е. когда вес автопоезда в два раза превышает вес полностью загруженного автомобиля (Gап = 2Gа). Через точку, соответствующую стопроцентной загрузке автомобиля, проводят перпендикуляр, на котором повторяют шкалу Dа в том же масштабе a. Через точку, соответствующую загрузке, проводят перпендикуляр и откладывают на нем значения динамического фактора Dап, который определяют по формуле

( 15)

где Gап – вес автопоезда, равный 2Ga, Н.

Масштаб ап для шкалы Dап определяют из следующего соотношения:

, ед/мм

После этих построений соединяют лучами одинаковые значения динамического фактора на осях D0 и Dа, Dа и Dап, а на осях сопротивления  откладывают значения коэффициента суммарного дорожного (в том же масштабе, что и динамический фактор Dа).

Коэффициент суммарного дорожного сопротивления можно определить по формуле

( 16)

где fK – коэффициент сопротивления качению колеса;

 — угол подъема, град.

В выражении (16) знак “+” соответствует движению автомобиля в гору, а знак « — « – под гору.

В дорожной документации уклон обычно выражают в тысячных (промилле, ‰). При расчетах движения автомобиля уклон обозначают буквой i и задают в тысячных, сотых (процентах) или непосредственно значением тангенса угла наклона. Например, уклон одной и той же крутизны может быть обозначен: i = 30‰, i = 3\%, i = 0.03. Поскольку обычно уклоны невелики, то принимают sin  ≈ i = 0.03.

Пример: автомобиль движется по дороге, которая характеризуется коэффициентом суммарного дорожного сопротивления  = 0.1. Необходимо определить, на какой передаче, и с какой максимальной скоростью сможет двигаться автомобиль, если он загружен: а) на 100\%; б) на 50\%; в) на 150\%.

Для решения первой задачи, т.е. при загрузке автомобиля на 100\%, на шкале Dа откладываем значение  = 0.1. Затем через полученную точку проводим линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривой графика Dа = f(Va) и из точки пересечения опускаем перпендикуляр на ось абсцисс. Поскольку на этой нанесена шкала скорости движения автомобиля, то можно определить и значение скорости Va. Делаем вывод, что, автомобиль может двигаться на 1-ой, 2-ой и 3-й передачах, так как условие движения автомобиля обуславливается выражением Da ≥ . Причем на 3-й передаче автомобиль может двигаться до тех пор, пока значение динамического фактора Da не станет равным  = 0.1 (точка а). Максимальная скорость движения автомобиля соответствует скорости Va’.

Теперь посмотрим, как изменяются тягово-скоростные свойства автомобиля, если он загружен на 50\%. Для этого воспользуемся номограммой Яковлева. На оси нагрузок находим точку, соответствующую 50\%. Из этой точки проводим перпендикуляр до пересечения с лучом y(точка вI). Из точки вI проводим линию параллельно оси Va до пересечения с кривой Da = f(Va) (точка вII). Следовательно, если автомобиль загружен только наполовину, он может двигаться, как и в первом случае, на 1-ой, 2-ой и 3-й передачах. Если из точки вII опустить перпендикуляр на ось Va, то видно, что максимальная скорость изменится от значения Va’ до Va’’, т.е. автомобиль будет двигаться с большей скоростью (Va’’>Va’).

При использовании номограммы перегрузок рассуждают также, как и при решении задачи с помощью номограммы Яковлева.

Под приемистостью автомобиля понимают его способность быстро

увеличивать скорость движения. Оценочными показателями являются: максимально возможное ускорение; время разгона; путь разгона. Оценку приемистости автомобиля при движении в заданных дорожных условиях наиболее удобно вычислять, используя динамическую характеристику

( 17)

где g – ускорение свободного падения, м/с2;

вр – коэффициент учета вращающихся масс.

Коэффициент учета вращающихся масс можно рассчитать по формуле

вр = 1,04 + 0,05i2iрк,

где iк, iрк – передаточные числа коробки передач и раздаточной коробки соответственно.

Расчеты по формуле (17) производят в табличной форме и в соответствии с рисунком 2.3 строят график зависимости ускорений автомобиля на всех передачах при заданных дорожных условиях.

2.4.1. Пример расчета графиков ускорений автомобиля РАФ-2203

Для расчета ускорений автомобиля строим табличную форму, в которую заносим данные расчета скорости и динамического фактора автомобиля РАФ, приведенные в таблице 2.2. Затем, используя эти данные, по формуле (17) находим значения ускорений автомобиля.

Таблица 2.3 Расчет графика ускорений автомобиля РАФ-2203 на всех передачах КПП

Источник статьи: http://bookzooka.com/book/265-raschet-dinamicheskix-i-toplivno-yekonomicheskix-xarakteristik-avtomobilya-bezborodov-i-a/11-23raschet-dinamicheskoj-xarakteristiki-avtomobilya.html