- •2.2 Техническое задание
- •2.6 Развесовка и выбор шин проектируемого автомобиля
- •2.7.4 Передаточные числа промежуточных ступеней кпп
- •2.8 Тяговая характеристика автомобиля
- •2.9 Динамическая характеристика автомобиля
- •2.10.2 Определение максимальной скорости автомобиля
- •2.11.2 Путь разгона автомобиля
- •2.12 Мощностной баланс автомобиля
- •2.13 Топливная экономичность
2 Тягово-динамический расчет проектируемого автомобиля и двигателя
2.1 Обзор автомобилей-прототипов
Тягово-динамический расчет выполняется в соответствии с методическими указаниями к выполнению курсового проекта по дисциплине: «Конструкция, теория и основы расчета автомобиля».
Приводим свободную таблицу характеристик автомобилей-прототипов данного класса
Таблица 1 – Характеристики прототипов, проектируемого типа автомобиля
Марка автомобиля (фирма – производитель страна)
Параметр |
Fiat Idea 1.3 td multijet
Италия |
Audi A2 1.4 tdi
Германия |
Skoda Fabia 1.4 tdi
Чехия |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 Двигатель 1.1 Тип 1.2 Рабочий объем Vh , л 1.3 Максимальная мощность Рemax при частоте вращения вала np, кВт (л.с)/об/мин 1.4 Максимальный крутящий момент Memax при частоте вращения коленчатого вала nM Нм/об/мин 1.5 Удельная мощность Pуд=Рemax/ma/кВт/т |
Дизель 1,3
52(70)/4000
180/1750
- |
Дизель 1,4
55(75)/4000
195/2200
- |
Дизель 1,4
59(80)/4000
195/2200
- |
2 Трансмиссия Тип Привод Колесная формула Передаточные числа: коробки передач: первой передачи U1 U2 U3 U4 U5 Uз.х. главной передачи UГ.П. |
Механическая Передний 4х2
3,909 2,238 1,444 1,029 0,767 3,909 3,563 |
Механическая Передний 4х2
3,45 2,10 1,39 1,03 0,81 3,18 3,88 |
Механическая Передний 4х2
3,77 2,10 1,39 1,03 0,81 3,18 4,188 |
3 Шины, типоразмер |
195/65 R15 |
175/60 R15 |
165/70 R14 |
Продолжение таблицы 1
1 |
2 |
3 |
4 |
4 Габаритные размеры 4.1 Высота Нг, м 4.2 Ширина Вг, м 4.3 Колесная база L, м 4.4 Коэффициент обтекаемости Cx |
1,660 1,698 2,508 0,28 |
1,553 1,673 2,405 0,28 |
1,498 1,642 2,462 0,28 |
5 Масса 5.1 Полная, т 5.2 Снаряженная, т 5.3 Сухая, т |
1,700 1,200 - |
1,535 1,020 - |
1,665 1,150 - |
6 Динамические характеристики Максимальная скорость Vamax, км/ч Время разгона tp, c 0 – 100 км/ч |
159
15,4 |
173
12,1 |
171
13,7 |
7 Расход топлива, л/100 км: При скорости 120 км/ч |
4,5 |
4,5 |
4,8 |
8 Вместимость Число мест для сидения, n |
5 |
5 |
5 |
2.2 Техническое задание
Исходные данные для сравнения приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Данные технического задания на проектирование легкового автомобиля
Параметр |
Значения |
1 Двигатель 1.1 Тип 1.2 Рабочий объем, л 1.3 Коэффициент приспособляемости по частоте вращения, Кn 1.4 Коэффициент приспособляемости по моменту, Км |
1 |
Дизель 1,3
2,29 1,49 |
|
2 Трансмиссия: число передач |
5 |
3 Масса 3.1 Сухая, 3.2 Снаряженная 3.3 Полная |
- - 1,700 |
4 Число мест для сидения n (включая водителя) |
5 |
5 Максимальная скорость Vamax, км/ч |
159 |
2.3 Параметры автомобиля
2.3.1 Снаряженная масса автомобиля
mcн=ma –n(mч+mб) (1)
где ma – полная масса, кг;
mч = 75кг – масса человека;
mб =10кг – масса багажа водителя и пассажиров;
n – число мест для сидения.
mcн=1700-5 (75+10)=1275 кг
2.3.2 Габариты
Основываясь на данных сравниваемых автомобилей, принимаем:
- габаритную высоту, ВГ = 1,698 м;
- габаритную ширину, НГ = 1,660 м;
- колёсную базу, L = 2,508 м;
- коэффициент обтекаемости, СХ = 0,28.
Рассчитываем коэффициент сопротивления воздуху КВ и площадь лобового сопротивления АВ:
КВ = 0,5СХ ρ, (2)
где ρ – плотность воздуха,
ρ = 1,225 кг/м3;
КВ = 0,5 0,28 1,225 = 0,171 Н с2/м4,
АВ = α ВГ НГ, м2 (3) где α – коэффициент заполнения площади,
α = 0,78…0,8
принимаем α = 0,78;
Ав = 0,78 1,698 1,660 = 2,198 м2.
2.3.3 Трансмиссия
Колесная формула 4х2.
Передний привод.
Рисунок 10-Кинематическая схема трансмиссии
Находим КПД механической трансмиссии:
(4)
где = 0,95…0,98 – КПД коробки передач;
= 0,995 – КПД карданных шарниров;
n - число карданных шарниров;
= 0,93…0,97 КПД ГП;
p - количество ГП
= 0,97 0,9954 0,97 = 0,92.
2.4 Параметры двигателя
Определяем мощность двигателя PeV, необходимую для движения автомобиля с максимальной скоростью:
(5)
где Vamax – максимальная скорость автомобиля, км/ч;
- КПД трансмиссии
- 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения
ma - полная масса автомобиля
- коэффициент сопротивления дороги при движении автомобиля с максимальной скоростью;
для легковых автомобилей - = 0,025…0,04
KB и SВ определены в пункте 2.3.2
Основываясь на данных по ДВС автомобилей прототипов принимаем для ДВС сравниваемых автомобилей:
nemin = 600об/мин – минимально устойчивую частоту вращения коленчатого вала;
np – частоту вращения коленчатого максимальной мощности, развиваемой ДВС
np=4000 об/мин
Так как двигатель дизельный то:
nemax = np (6)
где nemax – максимальная частота вращения коленчатого вала ДВС
nemax =4000 об/мин
Частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте развиваемом ДВС:
nM=np/kn (7)
nM =4000/2,29=1746 об/мин
Таблица 3-Значения характерных частот вращения коленчатого вала ДВС
Частота ДВС |
Обозначение |
Величина об/мин |
Минимально устойчивая |
nemin |
600 |
При максимальном крутящем моменте Мemax |
nM |
1746 |
При максимальной мощности Pemax |
np |
4000 |
Максимальная |
nemax |
4000 |
Формулы для расчета значений внешней скоростной характеристики не учитывают особенностей турбонаддува современных дизельных двигателей. В связи с этим необходимо снизить значение коэффициента приспосабливаемости по моменту с 1,49 до любого значения из интервала 1,05-1,25. Принимаем Км=1,15
Определяем коэффициенты a,b и с, для данного ДВС:
(8)
(9)
(10)
Если коэффициенты a,b и с определены правильно, то должны выполняться следующие условия:
с<0
-0,47269<0
a+b+c=1,
1,05986+0,412835-0,47269=1
b+2c/kn=0,
0,412835+2 (-0,47269)/2,29 =0
a+b/kn+c/kn2 = kM,
1,05986+0,412835/2,29+(-0,47269)/2,292=1,15
Рассчитанные и проверенные коэффициенты a,b и с заносим в таблицу 4.
Таблица 4 – Коэффициенты для построения ВСХ
a |
1,05986 |
b |
0,412835 |
c |
-0,47269 |
Pemax определим по формуле:
Pemax = Pev (11)
Pуд=Pemax/ma, кВт/т (12)
Pуд=55,1/1,7=32,41 кВт/т
Крутящий момент Mp при максимальной мощности Рemax:
Мр=9550 Рemax/np (13)
Мр=9550 55,1/4000 = 131,55 H м
где Рemax, кВт;
np, об/мин
Memax=Мр КМ Н м
Memax = 131,55 1,15=151,28 H м/об/мин;
Таблица 5 – Основные показатели ДВС
Pemax кВт(л.с.)/об/мин |
Memax H м/об/мин |
Руд кВт/т |
55,1 (73)/4000 |
151,28/4000 |
32,41 |
2.5 Тягово-динамический расчет проектируемого автомобиля
2.5.1 Построение внешней скоростной характеристики проектируемого автомобиля
Внешняя скоростная характеристика ДВС приближенно может быть представлена зависимостью для эффективной мощности:
(14)
эффективный крутящий момент ДВС определяется следующей зависимостью:
(15)
Таблица 6 – Внешняя скоростная характеристика первого автомобиля
Обозначение |
nemin1 |
ne2 |
ne3 |
nм |
nе |
ne6 |
ne7 |
ne8 |
ne9 |
nemax10 |
ne, об/мин |
600 |
1000 |
1400 |
1746 |
2200 |
2600 |
3000 |
3400 |
3800 |
4000 |
Ре, кВт |
9,18 |
15,61 |
22,11 |
27,66 |
34,67 |
40,42 |
45,61 |
50,08 |
53,68 |
55,1 |
Ре, л.с. |
12,48 |
21,23 |
30,06 |
37,61 |
47,14 |
54,96 |
62,02 |
68,1 |
73 |
74,93 |
Ме, Н м |
146,17 |
149,11 |
150,48 |
151,28 |
150,48 |
148,45 |
145,17 |
140,66 |
134,89 |
131,55 |