Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Пособие к КП

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
08.06.2015
Размер:
2.15 Mб
Скачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ПЯТИГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра САТТО

КОНСТРУКЦИЯ, РАСЧЕТ И ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЕЙ

Учебное пособие для выполнения курсового проекта студентами очной и заочной форм обучения специальности 230100 (190603) – Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт)

Пятигорск 2005

Методическое пособие содержит весь необходимый материал для выполнения курсового проекта по дисциплине «Конструкция, расчет и потребительские свойства автомобилей».

Впособии приведены содержание и объем курсового проекта, требования к

ееоформлению, методика расчетов по каждому разделу, а также расчет на примере автомобиля «Москвич»-412 И Э.

Методическое пособие рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Сервис автомобильного транспорта и транспортного оборудования» (протокол №___ от «___» ______ 2003 г.)

Методическое пособие утверждено на научно-методическом совете ПГТУ

(протокол № __ от «___» ____ 2003 г.)

Разработали: д.т.н. Мусаелянц Г.Г., к.т.н. Шрейдер Ю.М.,

ст. преподаватель Куликов А.С., ассистент Гончаров О.Ю.

2

1 Общие указания

1.1 Содержание и объем курсового проекта

Курсовой проект должен содержать расчет основных характеристик тяговоскоростных и тормозных свойств автомобиля.

Возможны два варианта расчета основных характеристик тягово-скоростных и тормозных свойств: проектировочный и поверочный. Содержанием поверочного расчета, который и выполняется студентами, является проверка основных параметров тягово-скоростных и тормозных свойств существующего автомобиля.

Взадании на курсовой проект указываются: 1. Вид автомобиля и его колесная формула. 2. Тип двигателя.

3. Максимальная мощность двигателя

4. Угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности.

5. Наименование разделов и пунктов, подлежащих выполнению.

Вкурсовом проекте объемом 35-40 страниц в машинописном или компьютерном варианте (размер шрифта 14 через 1,5интервала) должны быть приведены расчетные формулы, расчеты с подставкой численных значений, таблицы расчетных величин, используемые для построения графиков, пояснение методики расчетов, краткие выводы.

1.1.Оформление курсового проекта

Курсовой проект выполняется на писчей бумаги стандартного формата А4 (297 х 210) с рамкой на одной стороне листа. На листе, следующим за заданием, рамка выполняется по форме 2 (приложение 1), все последующие листы выполняются с рамкой по форме 2а (приложение 2). Все листы сшиваются в папке скоросшивателем или переплетаются.

Все разделы проекта должны быть изложены в строгой логической последовательности и взаимосвязи.

Содержание проекта следует иллюстрировать таблицами, схемами, рисунками и т.д. Графическому материалу по тексту необходимо давать пояснение.

Втексте курсового проекта не должно быть сокращенных слов, за исключением общепринятых.

Вкурсовом проекте используется сплошная нумерация страниц. На титульном листе номер страниц не проставляется. Введение, основная часть и каждый раздел основной части, заключение, и список использованных источников начинаются с новой страницы.

Сложилась определенная устойчивая традиция формирования структуры курсового проекта, основными элементами которой в порядке их расположения являются следующие:

1.Титульный лист.

2.Задание.

3

3.Содержание (оглавление).

4.Введение.

5.Главыосновнойчасти.

6.Заключение.

7.Список использованных источников.

8.Приложения.

Титульный лист является первой страницей курсового проекта и заполняется по строго определенным правилам.

Вверхнем поле указывается полное наименование учебного заведения и кафедры, по которой выполняется курсовой проект.

Всреднем поле пишется: "Курсовой проект на тему..." Заглавие проекта должно быть по возможности кратким, точным и соответствовать ее основному содержанию. Далее ближе к левому краю указываются фамилия, имя и отчество студента, курс, группа (шифр), а к правому краю (чуть ниже) указываются фамилия, имя, отчество научного руководителя, а также его ученая степень и ученое звание.

Внижнем поле указывается место выполнения работы и год ее исполнения (без слова "год").

Титульный лист оформляется обязательно печатным шрифтом (или набранным на компьютере).

После титульного листа помещается задание, за ним содержание (оглавление), где приводятся все заголовки работы и указываются страницы, на которых они помещены. Необходимо помнить, что все заголовки содержания должны точно повторять заголовки в тексте. Сокращать или давать их в другой формулировке, последовательности по сравнению с заголовками в тексте нельзя.

Заголовки одинаковых ступеней рубрикации необходимо располагать друг под другом, а заголовки последующей ступени смещают на три — пять знаков вправо по отношению к заголовкам предыдущей ступени.

Очень ответственная часть курсового проекта — это введение. Здесь обосновываются актуальность выбранной темы, цель и содержание поставленных задач, раскрывается теоретическая значимость и практическая ценность полученных результатов, приводится характеристика источников для написания работы и краткий обзор литературы, имеющейся по теме курсового проекта. В конце вводной части желательно раскрыть структуру проекта, т. е. дать перечень

ееструктурных элементов и обосновать последовательность их расположения. Содержание разделов основной части курсового проекта должно точно

соответствовать теме работы и полностью ее раскрывать. Здесь подробно рассматривается методика и техника исследования, и обобщаются результаты. Материал, помещенный в основной части курсового проекта, должен быть научно аргументирован, достаточно сжат и логичен. Изложение и оформление основной части работы должен соответствовать требованиям, предъявляемым к работам, направляемым в печать.

Курсовой проект заканчивается заключительной частью, которая так и называется: "Заключение". Эта часть является как бы концовкой, в которой дается последовательное, логически стройное изложение полученных итогов и их

4

соотношение с общей целью и конкретными задачами, поставленными и сформулированными во введении. Заключительная часть, как правило, предполагает также наличие обобщенной итоговой оценки проделанной работы.

После заключения помещается список использованных источников Различного рода вспомогательные или дополнительные материалы

помещают в приложении.

Схемы, рисунки, графики необходимо выполнять карандашом, черной пастой или тушью на листах писчей, чертежной или миллиметровой бумаги, которые вкладываются в проект. При необходимости можно использовать листы нестандартного формата.

5

2 Порядок выполнения курсового проекта

Курсовой проект включает следующие разделы, выполняемые в указанной последовательности:

1.Расчет и построение внешней характеристики двигателя.

2.Силовой баланс автомобиля.

3.Мощностной баланс автомобиля.

4.Динамическая характеристика автомобиля.

5.Разгон автомобиля.

6.Динамическое преодоление подъема.

7.Движение автомобиля накатом.

8.Тормозные свойства автомобиля.

9.Топливно-экономическая характеристика автомобиля.

Порядок выполнения курсового проекта представлен на примере расчета автомобиля «Москвич»-412 И Э.

Исходные данные для расчета.

Марка автомобиля

«Москвич»-412 И Э.

Колесная формула

4 х 2

Полная масса

1400 кг

в т. ч. на переднюю ось

630

кг

на заднюю ось

770

кг

Максимальная скорость

142

км/ч

Максимально преодолеваемый подъем

28%

Время разгона до 100 км/ч

19 с

 

Габариты:

 

 

Колея

1,27 м

Высота

1,5 м

Двигатель мод.412 Э

 

 

Тип - бензиновый, карбюраторный, 4-х цилиндровый.

Максимальная мощность

Nemax = 54 кВт, развивается при

частоте вращения коленчатого вала

n = 5800 об/мин.

Максимальный крутящий момент

Memax = 105,8 Н·м при 3000…3800

 

об/мин.

Трансмиссия

4-х ступенчатая.

Передаточные числа:

 

коробки передач

I – 3,49; II – 2,04; III – 1,33;

 

IV – 1,0;

главной передачи

3,91

Размер шин

165 / 80 R 13 (165 – 13; 6,45 – 13)

Масса колеса

14,3 кг

6

2.1 Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя

Все расчеты в настоящей работе выполняются в Международной Системе измерений (СИ), поэтому все внесистемные единицы из исходных данных следует пересчитать.

Частоту n (об/мин) вращения коленчатого вала следует перевести в угловую скорость ω, (c-1) , используя формулу

ω =

π n

(1)

30

 

 

ωN = 3,14 5800 = 607 с-1 30

Определить максимальную и минимальную угловую скорости вращения коленчатого вала двигателя.

Максимальную угловую скорость выбирают в пределах:

ωmax=1,05…1,2ωN

(2)

где ωN – скорость вращения коленчатого вала при максимальной мощности.

Для дизелей и бензиновых двигателей с ограничителями частоты вращения коленвала принимают меньшее значение коэффициента.

Минимальная устойчивая скорость вращения коленчатого вала: ωmin=30….80 c-1 – для дизелей и ωmin=63….105 c-1 для бензиновых двигателей

или ωmin=0,14ωN – для бензиновых двигателей; ωmin=0,25ωN –для дизелей. Для автомобиля «Москвич»-412 И Э определяем:

ωmin = 94 с-1, ωmax = 1,1 607 = 668 с-1.

Внешнюю скоростную характеристику двигателей внутреннего сгорания определяют стендовыми тормозными испытаниями. Для этого коленчатый вал двигателя, работающего при полностью открытой дроссельной заслонке карбюратора или при максимальной подаче топлива, нагружают тормозным, крутящим моментом MT замеряя его величину и скорость ωe вращения коленчатого вала, которая при увеличении MT снижается. По полученным результатам строят зависимость Me (ωe) , затем рассчитывают мощность двигателя Ne (ωe).

Расчетным путем внешнюю скоростную характеристику строят по формуле

 

 

 

ω

e

 

ω

2

 

ω

3

 

(3)

Ne = Nmax

 

aN

 

 

 

e

 

 

e

 

 

ω

 

+bN

ω

 

сN

ω

 

 

 

 

N

 

N

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где ωe – текущее значение скорости вращения коленчатого вала; Nе – текущее значение эффективной мощности двигателя.

7

Эмпирические коэффициенты αN, bN, cN можно принять: αN=bN=cN = 1 – для бензиновых двигателей;

αN = 0,87; bN = 1,13; cN = 1 – для дизелей с неразделенными камерами; αN = 0,6; bN = 1,4; cN = 1 – для дизелей с предкамерой;

αN = 0,7; bN = 1,3; c = 1 – для дизелей с вихревой камерой.

Для построения внешней скоростной характеристики в диапазоне скоростей ωminωmax следует выбрать 5…7 точек ωe включая ωN и в соответствии с формулой

(3) рассчитать значение Ne.

Эффективный крутящий момент двигателя определить по формуле

Me = 1000

Ne

, Н м

(4)

ωe

Из выражения (3) следует, что функция Ne (ωe) имеет точку экстремума. Соответственно зависимость Me (ωe) также будет иметь точку экстремума, в которой крутящий момент двигателя будет максимальным.

Для нахождения максимального крутящего момента двигателя необходимо:

-составить уравнение зависимости Me (ωe);

-взять первую производную M'e(ωe) от полученной зависимости и, приравняв

еек нулю, вычислить величину ωe , при которой крутящий момент Me будет иметь максимальное значение (Mmax).

Величина ωe при Mmax обозначается как ωM.

Уравнение зависимости Me (ωe) получаем подстановкой выражения (3) в (4),

т.е.

 

 

1000

N

max

 

 

 

ω

e

 

 

 

ω

e

2

 

 

 

ω

e

3

 

 

Me =

 

 

 

 

 

 

aN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

ω

 

+ bN

ω

 

 

сN

ω

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

N

 

 

 

N

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вынося за скобки

ωe

, после преобразования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000 N

max

 

 

 

 

 

 

 

ω

e

 

 

 

 

 

ω

 

2

 

 

 

Me =

 

 

 

 

 

 

 

 

aN + bN

 

 

сN

 

 

e

 

 

(6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

ω

 

 

ω

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставив численные значения Nmax, аNcN для «Москвич»-412 ИЭ получим:

Me =

1000

54

 

 

ω

e

 

ω

e

2

 

 

 

 

1

+

 

 

 

или

607

607

607

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Me = 88,62 + 0,1466 ωe – 0,00024 ωe2

8

Первая производная

Me' = 0,1466 – 2 0,00024 ωe

Решая, находим

ωe = ωM =305,4 c-1

Из выражения (4) определяем величину Mmax при ωM .

Таким образом, в пределе ωminωmax получатся четыре характерные точки: ωmin; ωМ; ωN; ωmax и минимум две промежуточных. В данном примере расчет ведется для девяти точек.

Результаты вычислений величин Ne, Me, Mmax сводим в таблицу 1.

Таблица 1 Результаты расчета внешней скоростной характеристики двигателя автомобиля

«Москвич»-412 И Э

точек

1

2

3

4

5

6

7

8

9

ωe, c-1

94,2

194

294

305,4

394

494

594

607

668

Ne, кВт

9,46

21

32,6

33,9

43,2

50,6

53,9

54

52,9

Me, Нм

100,5

108,2

110,9

111

109,6

102,4

90,7

89

79,2

Примечание: при выполнении курсового проекта в таблице 1 должно быть рассчитано не менее 6-ти точек.

По результатам таблицы 1 строят внешнюю скоростную характеристику двигателя – графики зависимостей Ne (ωe) и Me (ωe) рис. 1, на которых указывают

величины Nmax, Mmax, MN, ωN, ωM, ωmax, ωmin.

Обратите внимание, что величина Memax, полученная в результате расчетов, равна 111 Н м (таблица 1), отличается от приведенной в исходных данных 105,8 Н м. Объясняется это двумя причинами: во-первых, коэффициенты зависимости Ne (ωe) - приближенные, их значения меняются в зависимости от многих конструктивных особенностей двигателя. Например, для бензиновых карбюраторных двигателей 412 ИЭ и ВАЗ – 2106 эти коэффициенты, безусловно, будут разными, для упрощения расчетов мы их принимает одинаковыми. Вовторых, как показывают испытания, параметры серийно выпускаемых двигателей одной модели могут отличаться на 5…10%. Поэтому отклонения величин, полученных в результате расчетов от исходных данных в пределах 5…7% вполне допустимы.

9

Рисунок 1. Внешняя скоростная характеристика двигателя автомобиля «Москвич»-412 И Э

2.2Расчет силового баланса автомобиля

Спомощью уравнений силового и мощностного баланса можно найти все параметры, характеризующие тягово-скоростные свойства автомобиля. Это нелинейные дифференциальные уравнения с переменными скоростью V и ее первой производной j. Аналитическое решение этих уравнений в общем виде затруднительно в связи с отсутствием точных аналитических выражений внешних характеристик двигателя и других зависимостей основных действующих на автомобиль сил с его скоростью.

Уравнение движения автомобиля решают, приближенно используя графоаналитические методы. Наибольшее распространение получили методы силового баланса, мощностного баланса и динамической характеристики.

10