Методическое указание по выполнению курсовой работы на тему: «Динамический и экономический расчет автомобиля»

1. Расчет мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя автомобиля.

Мощноть N_E двигателя, необходимую для движения нагруженного автомобиля с установившейся максимальной скоростью V_A.MAX в заданных дорожных условиях, определяют по формуле:

,кВт (1)

где: V_A.MAX – максимальная скорость движения автомобиля (по заданию), км/ч;

G – сила тяжести автомобиля с грузом, Н;

Ψ – приведенный коэффициент дорожного сопротивления;

к - коэффициент сопротивления воздуха, кг/м³;

F – площадь лобового сопротивления автомобиля, м²;

η_ТР – механический КПД трансмиссии для режима максимальной скорости.

Площадь лобового сопротивления для грузовых автомобилей:

, м² (2)

где: В – колея задних колес, м;

Н – габаритная высота автомобиля, м.

Для легковых автомобилей:

, м² (3)

где: А – наибольший габаритный размер по ширине автомобиля, м.

Значения коэффициента сопротивления воздуха к эмпирические и принимаются из характеристики прототипа. В случае отсутствия этого коэффициента (устаревшая модель, некоторые грузовые автомобили) он принимается в следующих пределах:

к=0,20...0,30 – легковые автомобили с закрытым кузовом;

к= 0,35...0,60 – легковые автомобили с необтекаемой формой кузова;

к= 0,60...0,70 – грузовые автомобили;

к= 0,30...0,50 – автобусы.

Сила тяжести автомобиля определяется как:

,Н (4)

где: т₀ – собственная (снаряженная) масса автомобиля (принимается по прототипу), кг;

т_Г – масса перевозимого груза (по заданию), кг;

g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с².

При проектировании для обеспечения необходимого динамического фактора в области средних эксплуатационных скоростей движения определяют максимальную мощность двигателя по формуле:

(5)

Частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая максимальной мощности, определяется коэффициентом оборотности двигателя η_п , равным отношению частоты вращения коленчатого вала двигателя к соответствующей скорости движения автомобиля.

, отсюда (6)

Коэффициент оборотности принимают равным в пределах 35...50 в соответствии с прототипом автомобиля и расчетной максимальной мощностью двигателя.

2. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя.

С некоторой долей погрешности внешняя скоростная характеристика может быть определена и построена для четырехтактных двигателей с искровым зажиганием на основании следующих данных:

п, %	20	40	60	80	100	120
п, мин-1					nMAX
NE, %	20	50	73	92	100	92
NE, кВт					NE.MAX

Таким образом, получив в результате расчета N_E.MAX и п_МАХ и приняв их за 100%, можно рассчитать и графически построить внешнюю скоростную характеристику для двигателя проектируемого автомобиля.

На график также наносится кривая крутящего момента двигателя, каждая точка которой определяется по формуле:

, Н м (7)

где: ω – угловая скорость коленчатого вала, с^-1.

, с^-1 (8)

Кривая удельного расхода топлива двигателя g_e строится согласно процентному распределению, указанному ниже в таблице:

n, %	20	40	60	80	100	120
n, мин-1
ge, %	110	100	95	95	100	115
ge, г/кВт·ч

За 100% удельного расхода топлива принимают для карбюраторного двигателя 300...330 г/кВт·ч.

Часовой расход топлива для каждого значения частоты вращения коленчатого вала двигателя подсчитывается по формуле:

, кг/ч (9)

Примерная скоростная характеристика карбюраторного двигателя представлена на рисунке 1.

М_КР

N_E

G_Т

g_e

М_КР,N_E,

G_Т,

g_e

n

Рисунок 1. Скоростная характеристика карбюраторного двигателя.