- •Содержание
- •1. Анализ эксплуатационных свойств автомобиля…………........…...……….5
- •2.Разработка и расчет элементов конструкции.................................................42
- •Задание Введение
- •Анализ эксплуатационных свойств автомобиля
- •1.1 Выбор исходных данных, используемых в работе.
- •1.2. Внешняя скоростная характеристика двигателя
- •1.4. Определение фактора обтекаемости.
- •1.5. Определение тягово-скоростных свойств автомобиля.
- •1.5.1. Построение тяговой характеристики автомобиля
- •1.5.2. Построение динамической, характеристики автомобиля
- •1.5.3. Построение мощностной характеристики.
- •1.5.5. Построение разгонной характеристики автомобиля
- •1.6. Определение максимально преодолеваемого подъема по силе тяги и по величине сцепления колеса с дорогой
- •1.7. Топливная экономичность автомобиля
1.5.2. Построение динамической, характеристики автомобиля
Динамический фактор определяется по формуле:
(1.28)
Где - вес автомобиля.
, (1.29)
Где: =13200 кг - масса автомобиля, =9,81 м/с .
Н;
.
Определяем значения динамического фактора всех передач и частот вращения коленчатого вала, результаты вычислений заносим в таблицу 1.5 и строим динамическую характеристику рис. 1.5.
Рис.1.5. Динамическая характеристика автомобиля Урал-375:
IН – зависимость D = f(V) на 1-ой пониженной передаче;
I – V – зависимости D = f(V) на 1 – 5 передачах в коробке передач;
1 – Зависимость fa = f(V);
2 – Зависимость ψ = fa + 0,03 = f(V).
По графику динамической характеристики автомобиля (рис.1.5.) определим:
1. Максимальную скорость
Максимальная скорость может ограничиваться либо частотой вращения коленчатого вала, либо дорожными условиями. В нашем случае максимальная скорость ограничивается частотой вращения коленчатого вала, т.к. кривые D=f(V) - на 5 передаче и fa=f(V) не пересекаются. Значит, при частоте вращения коленчатого вала максимальная скорость Vmax=21,4м/с=77км/ч.
2. Наибольший дополнительный уклон
Выбираем по графику динамической характеристики набольшее расстояние между кривыми D=f(V) - на 5 передаче и fa =f(V), это и будет наибольший дополнительный уклон при скорости V=7,13 м/с:
, (1.30)
.
3. Наибольшее ускорение
Для расчета наибольшего ускорения используем уравнение силового баланса автомобиля в безразмерной форме:
(1.31)
Из формул 1.30 и 1.31 получим:
, (1.32)
м/с2.
4. Установившуюся скорость движения автомобиля на затяжном подъеме уклоном i=3%.
Для определения установившейся скорости движения автомобиля на затяжном подъеме уклоном i=3% добавим на график динамической характеристики ещё одну зависимость fa+i=f(V), т.к. кривая этой зависимости лежит вы ше 5-ой передачи но ниже 4-ой, то установившаяся скорость ограничится максимальной частотой вращения коленчатого вала на 4-ой передаче, следовательно, искомая скорость равна:
Vуст=14,4 м/с=51,8 км/ч.
1.5.3. Построение мощностной характеристики.
Мощностная характеристика - это зависимость тяговой мощности на ведущих колесах от скорости автомобиля в заданных дорожных условиях.
Мощностная характеристика строится в следующей последовательности.
1) Определяем коэффициент сопротивления качению колеса:
(1.33)
где: f0 =0,018 – коэффициент сопротивления качению колеса;
Для грузового автомобиля принимаем.
Кf =6∙10 -6 – коэффициент учитывающий изменение коэффициента сопротивления качения колеса от скорости движения автомобиля;
2) Определяем силу сопротивления качения колеса:
, (1.34)
3)Определяем тяговую мощность:
, (1.35)
4)Определяем мощность, затрачиваемую на лобовое сопротивление:
, (1.36)
5) Определяем мощность, затрачиваемую на сопротивление колеса:
, (1.37)
6) Определяем суммарную мощность сопротивления движения автомобиля:
, (1.38)
Выполняем расчет по формулам 1.33 – 1.38:
кН;
кВт;
кВт;
кВт;
кВт;
Выполняем расчет по вышеуказанным формулам, заносим результаты в таблицу 1.3 и строим мощностную характеристику рис.1.8.
По графику мощностной характеристики автомобиля (рис.1.6.) определим:
1. Максимальную скорость
Максимальная скорость может ограничиваться либо частотой вращения коленчатого вала, либо дорожными условиями. В нашем случае максимальная скорость ограничивается частотой вращения коленчатого вала, т.к. кривые NТ=f(V) на 5 передаче и (NД+NB)=f(V) не пересекаются. Значит, максимальная скорость Vmax=21,4 м/с=77 км/ч.
2. Наибольший дополнительный уклон
Для расчёта наибольшего дополнительного уклона воспользуемся уравнением мощностного баланса автомобиля:
, (1.39)
На графике мощностной характеристики автомобиля находим такую скорость, при которой расстояние между кривыми NТ=f(V) на 5 передаче и (NД+NB)=f(V) максимально - это избыточная мощность, которую можно потратить на преодоление дополнительного уклона (при расчёте необходимо учесть
Рис.1.6. Мощностная характеристика автомобиля Урал-375:
1Н – зависимость Ne = f(V) на 1-ой пониженной передаче;
IН – зависимость NТ = f(V) на 1-ой пониженной передаче;
1 – 5 – зависимость Ne = f(V) на 1 – 5 передачах в коробке передач;
I – V – зависимости NТ = f(V) на 1 – 5 передачах в коробке передач;
6 – 8 – зависимости NД + NВ = f(V); NВ = f(V); NД = f(V) соответственно.
и отношение , которое учитывает затраты мощности на деформацию в шинах).
, (1.40)
где: NT – тяговая мощность;
NД +NB – сумма мощностей сопротивления.
Тяговую мощность определяем по графику: при скорости V=13,4 м/с NT=78 кВт. Сумму мощностей сопротивления также определяем по графику: при скорости V=13,4 м/с NК +NB=44,3 кВт;
кВт.
Теперь определим наибольший угол подъема, для этого приравняем рассчитанную избыточную мощность к мощности сопротивления подъему:
, (1.41)
где: NП – мощность сопротивления подъему, кВт.
Используя формулы 1.40 и 1.41 получим:
, (1.42)
о.
Определяем наибольший дополнительный уклон по формуле:
. (1.43)
3. Наибольшее ускорение
Для определения наибольшего ускорения при движении автомобиля на высшей передаче приравняем рассчитанную избыточную мощность к мощности сопротивления ускорению:
, (1.44)
где: NИ - мощность сопротивления ускорению, кВт.
Используя формулы 1.40 и 1.44 получим:
, (1.45)
м/с2.
1.5.4. Построение зависимости J=f(V)
Определяем ускорение по формуле:
(1.46)
где: – коэффициент учета вращающихся масс автомобиля:
(1.47)
где: δВР1 – коэффициент учета вращающихся масс трансмиссии автомобиля приведенные к маховику двигателя;
δВР2 – коэффициент учета вращающихся масс приведенных к колесам;
с учетом, что имеем:
;
м/с2.
Аналогичным образом проводим последующие вычисления, результаты заносим в таблицу 1.3.и строим зависимость J=f(V) рис.1.9.
Рис.1.9. Зависимость ускорения автомобиля УРАЛ-375 от скорости:
IН – зависимость i = f(V) на 1-ой пониженной передаче;
I – V – зависимости i= f(V) на 1 – 5 передачах в коробке передач.
Таблица 3.1
Результаты расчета тягово-скоростных свойств автомобиля Урал-375
|
ni, мин-1 |
Ne, кВт |
Mк, Н*м |
UT |
ηТ |
V, м/с |
PТ, H |
PВ, H |
PСВ, H |
D |
fф |
PК, H |
NК, кВт |
NВ, кВт |
NД, кВт |
NД+NВ, кВт |
i, м/с2 |
1-я передача пониженная |
1000 |
46,25 |
441,73 |
118,06 |
0,851 |
0,55 |
72319,45 |
1,38 |
72318,07 |
0,558 |
0,0180 |
2331,09 |
39,36 |
0,001 |
1,27 |
1,27 |
2,07 |
1220 |
57,9 |
453,29 |
0,67 |
74212,04 |
2,06 |
74209,98 |
0,573 |
0,0180 |
2331,20 |
49,27 |
0,001 |
1,55 |
1,55 |
2,12 |
|||
1440 |
69,53 |
461,15 |
0,79 |
75498,87 |
2,87 |
75496,00 |
0,583 |
0,0180 |
2331,33 |
59,17 |
0,002 |
1,83 |
1,83 |
2,16 |
|||
1660 |
80,87 |
465,31 |
0,90 |
76179,94 |
3,81 |
76176,13 |
0,588 |
0,0180 |
2331,49 |
68,82 |
0,003 |
2,11 |
2,11 |
2,18 |
|||
1880 |
91,68 |
465,77 |
1,02 |
76255,25 |
4,88 |
76250,37 |
0,589 |
0,0180 |
2331,67 |
78,02 |
0,005 |
2,39 |
2,39 |
2,19 |
|||
2100 |
101,69 |
462,52 |
1,14 |
75723,17 |
6,09 |
75717,07 |
0,585 |
0,0180 |
2331,87 |
86,54 |
0,007 |
2,67 |
2,68 |
2,17 |
|||
2320 |
110,66 |
455,58 |
1,26 |
74586,96 |
7,44 |
74579,52 |
0,576 |
0,0180 |
2332,10 |
94,17 |
0,009 |
2,95 |
2,96 |
2,14 |
|||
2540 |
118,32 |
444,93 |
1,38 |
72843,35 |
8,92 |
72834,44 |
0,562 |
0,0180 |
2332,35 |
100,69 |
0,012 |
3,23 |
3,24 |
2,08 |
|||
2760 |
124,42 |
430,58 |
1,50 |
70493,99 |
10,53 |
70483,46 |
0,544 |
0,0180 |
2332,62 |
105,88 |
0,016 |
3,51 |
3,53 |
2,01 |
|||
3000 |
129 |
410,7 |
1,64 |
67239,26 |
12,44 |
67226,82 |
0,519 |
0,0180 |
2332,93 |
109,78 |
0,020 |
3,82 |
3,84 |
1,92 |
|||
1-я передача |
1000 |
46,25 |
441,73 |
71,39 |
0,851 |
0,90 |
43728,04 |
3,78 |
43724,26 |
0,338 |
0,0180 |
2331,49 |
39,36 |
0,003 |
2,10 |
2,11 |
1,22 |
1220 |
57,9 |
453,29 |
1,10 |
44872,40 |
5,63 |
44866,77 |
0,346 |
0,0180 |
2331,80 |
49,27 |
0,006 |
2,56 |
2,57 |
1,26 |
|||
1440 |
69,53 |
461,15 |
1,30 |
45650,48 |
7,84 |
45642,64 |
0,352 |
0,0180 |
2332,17 |
59,17 |
0,010 |
3,03 |
3,04 |
1,28 |
|||
1660 |
80,87 |
465,31 |
1,50 |
46062,29 |
10,42 |
46051,87 |
0,356 |
0,0180 |
2332,60 |
68,82 |
0,016 |
3,49 |
3,51 |
1,29 |
|||
1880 |
91,68 |
465,77 |
1,70 |
46107,83 |
13,36 |
46094,47 |
0,356 |
0,0180 |
2333,09 |
78,02 |
0,023 |
3,95 |
3,98 |
1,29 |
|||
2100 |
101,69 |
462,52 |
1,89 |
45786,10 |
16,67 |
45769,43 |
0,353 |
0,0180 |
2333,64 |
86,54 |
0,032 |
4,42 |
4,45 |
1,28 |
|||
2320 |
110,66 |
455,58 |
2,09 |
45099,09 |
20,35 |
45078,74 |
0,348 |
0,0180 |
2334,26 |
94,17 |
0,043 |
4,88 |
4,93 |
1,26 |
|||
2540 |
118,32 |
444,93 |
2,29 |
44044,82 |
24,39 |
44020,43 |
0,340 |
0,0180 |
2334,93 |
100,69 |
0,056 |
5,35 |
5,40 |
1,23 |
|||
2760 |
124,42 |
430,58 |
2,49 |
42624,27 |
28,80 |
42595,48 |
0,329 |
0,0180 |
2335,67 |
105,88 |
0,072 |
5,81 |
5,88 |
1,19 |
|||
3000 |
129 |
410,7 |
2,70 |
40656,30 |
34,02 |
40622,28 |
0,314 |
0,0180 |
2336,54 |
109,78 |
0,092 |
6,32 |
6,41 |
1,13 |
|||
2-я передача |
1000 |
46,25 |
441,73 |
39,34 |
0,851 |
1,64 |
24096,49 |
12,45 |
24084,04 |
0,186 |
0,0180 |
2332,94 |
39,36 |
0,020 |
3,82 |
3,84 |
1,10 |
1220 |
57,9 |
453,29 |
2,00 |
24727,09 |
18,53 |
24708,56 |
0,191 |
0,0180 |
2333,95 |
49,27 |
0,037 |
4,66 |
4,70 |
1,13 |
|||
1440 |
69,53 |
461,15 |
2,36 |
25155,86 |
25,81 |
25130,04 |
0,194 |
0,0180 |
2335,17 |
59,17 |
0,061 |
5,50 |
5,56 |
1,15 |
|||
1660 |
80,87 |
465,31 |
2,72 |
25382,79 |
34,30 |
25348,48 |
0,196 |
0,0180 |
2336,59 |
68,82 |
0,093 |
6,35 |
6,44 |
1,16 |
|||
1880 |
91,68 |
465,77 |
3,08 |
25407,88 |
44,00 |
25363,88 |
0,196 |
0,0181 |
2338,21 |
78,02 |
0,135 |
7,19 |
7,33 |
1,16 |
Продолжение таблицы 3.1.
|
ni, мин-1 |
Ne, кВт |
Mк, Н*м |
UT |
ηТ |
V, м/с |
PТ, H |
PВ, H |
PСВ, H |
D |
fф |
PК, H |
NК, кВт |
NВ, кВт |
NД, кВт |
NД+NВ, кВт |
i, м/с2 |
2-я передача |
2100 |
101,69 |
462,52 |
39,34 |
0,851 |
3,44 |
25230,59 |
54,90 |
25175,69 |
0,194 |
0,0181 |
2340,03 |
86,54 |
0,189 |
8,04 |
8,23 |
1,15 |
2320 |
110,66 |
455,58 |
3,80 |
24852,01 |
67,00 |
24785,01 |
0,191 |
0,0181 |
2342,05 |
94,17 |
0,254 |
8,89 |
9,14 |
1,13 |
|||
2540 |
118,32 |
444,93 |
4,16 |
24271,05 |
80,31 |
24190,74 |
0,187 |
0,0181 |
2344,28 |
100,69 |
0,334 |
9,74 |
10,08 |
1,10 |
|||
2760 |
124,42 |
430,58 |
4,52 |
23488,25 |
94,83 |
23393,42 |
0,181 |
0,0181 |
2346,70 |
105,88 |
0,428 |
10,60 |
11,03 |
1,06 |
|||
3000 |
129 |
410,7 |
4,91 |
22403,79 |
112,04 |
22291,76 |
0,172 |
0,0181 |
2349,58 |
109,78 |
0,550 |
11,53 |
12,08 |
1,01 |
|||
3-я передача |
1000 |
46,25 |
441,73 |
20,71 |
0,851 |
3,11 |
12686,09 |
44,91 |
12641,18 |
0,098 |
0,0181 |
2338,36 |
39,36 |
0,140 |
7,27 |
7,41 |
0,67 |
1220 |
57,9 |
453,29 |
3,79 |
13018,09 |
66,85 |
12951,24 |
0,100 |
0,0181 |
2342,03 |
49,27 |
0,253 |
8,88 |
9,13 |
0,69 |
|||
1440 |
69,53 |
461,15 |
4,48 |
13243,82 |
93,13 |
13150,69 |
0,102 |
0,0181 |
2346,42 |
59,17 |
0,417 |
10,50 |
10,92 |
0,70 |
|||
1660 |
80,87 |
465,31 |
5,16 |
13363,29 |
123,76 |
13239,53 |
0,102 |
0,0182 |
2351,54 |
68,82 |
0,639 |
12,13 |
12,77 |
0,71 |
|||
1880 |
91,68 |
465,77 |
5,84 |
13376,50 |
158,74 |
13217,76 |
0,102 |
0,0182 |
2357,38 |
78,02 |
0,928 |
13,77 |
14,70 |
0,70 |
|||
2100 |
101,69 |
462,52 |
6,53 |
13283,16 |
198,07 |
13085,09 |
0,101 |
0,0183 |
2363,95 |
86,54 |
1,293 |
15,43 |
16,72 |
0,70 |
|||
2320 |
110,66 |
455,58 |
7,21 |
13083,85 |
241,74 |
12842,11 |
0,099 |
0,0183 |
2371,25 |
94,17 |
1,743 |
17,10 |
18,84 |
0,68 |
|||
2540 |
118,32 |
444,93 |
7,89 |
12777,99 |
289,77 |
12488,23 |
0,096 |
0,0184 |
2379,27 |
100,69 |
2,287 |
18,78 |
21,07 |
0,66 |
|||
2760 |
124,42 |
430,58 |
8,58 |
12365,88 |
342,14 |
12023,74 |
0,093 |
0,0184 |
2388,02 |
105,88 |
2,935 |
20,48 |
23,42 |
0,62 |
|||
3000 |
129 |
410,7 |
9,32 |
11794,94 |
404,22 |
11390,71 |
0,088 |
0,0185 |
2398,40 |
109,78 |
3,769 |
22,36 |
26,13 |
0,58 |
|||
4-я передача |
1000 |
46,25 |
441,73 |
11,57 |
0,886 |
5,56 |
7378,69 |
143,91 |
7234,78 |
0,056 |
0,0182 |
2354,90 |
40,98 |
0,801 |
13,10 |
13,90 |
0,34 |
1220 |
57,9 |
453,29 |
6,79 |
7571,78 |
214,19 |
7357,59 |
0,057 |
0,0183 |
2366,64 |
51,30 |
1,454 |
16,06 |
17,52 |
0,35 |
|||
1440 |
69,53 |
461,15 |
8,01 |
7703,08 |
298,41 |
7404,67 |
0,057 |
0,0184 |
2380,72 |
61,60 |
2,391 |
19,07 |
21,46 |
0,35 |
|||
1660 |
80,87 |
465,31 |
9,23 |
7772,57 |
396,55 |
7376,01 |
0,057 |
0,0185 |
2397,11 |
71,65 |
3,662 |
22,14 |
25,80 |
0,35 |
|||
1880 |
91,68 |
465,77 |
10,46 |
7780,25 |
508,63 |
7271,62 |
0,056 |
0,0187 |
2415,84 |
81,23 |
5,320 |
25,27 |
30,59 |
0,34 |
|||
2100 |
101,69 |
462,52 |
11,68 |
7725,96 |
634,64 |
7091,33 |
0,055 |
0,0188 |
2436,89 |
90,10 |
7,414 |
28,47 |
35,88 |
0,33 |
|||
2320 |
110,66 |
455,58 |
12,91 |
7610,04 |
774,57 |
6835,47 |
0,053 |
0,0190 |
2460,28 |
98,04 |
9,997 |
31,75 |
41,75 |
0,31 |
|||
2540 |
118,32 |
444,93 |
14,13 |
7432,14 |
928,44 |
6503,70 |
0,050 |
0,0192 |
2485,99 |
104,83 |
13,119 |
35,13 |
48,25 |
0,28 |
|||
2760 |
124,42 |
430,58 |
15,35 |
7192,44 |
1096,24 |
6096,20 |
0,047 |
0,0194 |
2514,02 |
110,24 |
16,832 |
38,60 |
55,43 |
0,25 |
|||
3000 |
129 |
410,7 |
16,69 |
6860,36 |
1295,17 |
5565,18 |
0,043 |
0,0197 |
2547,26 |
114,29 |
21,616 |
42,51 |
64,13 |
0,21 |
Окончание таблицы 3.1.
|
ni, мин-1 |
Ne, кВт |
Mк, Н*м |
UT |
ηТ |
V, м/с |
PТ, H |
PВ, H |
PСВ, H |
D |
fф |
PК, H |
NК, кВт |
NВ, кВт |
NД, кВт |
NД+NВ, кВт |
i, м/с2 |
5-я передача |
1000 |
46,25 |
441,73 |
9,02 |
0,851 |
7,13 |
5528,02 |
236,54 |
5291,48 |
0,041 |
0,0183 |
2370,38 |
39,36 |
1,687 |
16,91 |
18,59 |
2,07 |
1220 |
57,9 |
453,29 |
8,70 |
5672,69 |
352,06 |
5320,63 |
0,041 |
0,0185 |
2389,68 |
49,27 |
3,063 |
20,79 |
23,86 |
2,12 |
|||
1440 |
69,53 |
461,15 |
10,27 |
5771,05 |
490,48 |
5280,57 |
0,041 |
0,0186 |
2412,81 |
59,17 |
5,037 |
24,78 |
29,82 |
2,16 |
|||
1660 |
80,87 |
465,31 |
11,84 |
5823,11 |
651,80 |
5171,31 |
0,040 |
0,0188 |
2439,76 |
68,82 |
7,717 |
28,89 |
36,60 |
2,18 |
|||
1880 |
91,68 |
465,77 |
13,41 |
5828,87 |
836,01 |
4992,85 |
0,039 |
0,0191 |
2470,54 |
78,02 |
11,210 |
33,13 |
44,34 |
2,19 |
|||
2100 |
101,69 |
462,52 |
14,98 |
5788,19 |
1043,12 |
4745,07 |
0,037 |
0,0193 |
2505,15 |
86,54 |
15,623 |
37,52 |
53,14 |
2,17 |
|||
2320 |
110,66 |
455,58 |
16,55 |
5701,34 |
1273,13 |
4428,21 |
0,034 |
0,0196 |
2543,58 |
94,17 |
21,066 |
42,09 |
63,15 |
2,14 |
|||
2540 |
118,32 |
444,93 |
18,12 |
5568,06 |
1526,03 |
4042,03 |
0,031 |
0,0200 |
2585,84 |
100,69 |
27,645 |
46,84 |
74,49 |
2,08 |
|||
2760 |
124,42 |
430,58 |
19,68 |
5388,48 |
1801,83 |
3586,65 |
0,028 |
0,0203 |
2631,92 |
105,88 |
35,469 |
51,81 |
87,28 |
2,01 |
|||
3000 |
129 |
410,7 |
21,40 |
5139,69 |
2128,82 |
3010,87 |
0,023 |
0,0207 |
2686,55 |
109,78 |
45,549 |
57,48 |
103,03 |
1,92 |