Тяговые и динамические характеристики автомбиля ВАЗ 2107
22
Содержание
1. Исходные данные для расчета
2. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя
3. Тяговый расчет автомобиля
4. Таблицы
5. Графики
6. Выводы по работе и сравнение исследуемого автомобиля с аналоговыми моделями
Литература
1. Исходные данные для расчета
Марка автомобиля | ВАЗ - 2107 | |
Тип привода | Полноприв. | |
Полная масса, m, кг | 1550 | |
Мощность двигателя , кВт | 75 | |
Номинальные обороты n, об/мин | 5400 | |
Передаточные числа: | ||
коробки передач | 3,667 | |
1,95 | ||
1,36 | ||
1,0 | ||
0,82 | ||
главной передачи | 4,1 | |
Габаритные размеры: | ||
ширина B, м | 1,680 | |
высота H, м | 1,640 | |
Тип и размер шин | 175/80R16 | |
Коэф. перераспределения веса на ведущие колеса л | 1 | |
Коэф. деформации шин ? | 0,14-0,2 | |
Коэф. сопротивления воздуха К, | 0,2-0,35 | |
Условия эксплуатации: | ||
Горизонтальный участок дороги с асфальтобетонным покрытием: коэф. сопротивления качению, f коэф. сцепления, ц | 0,014-0,018 0,7-0,8 |
2. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя
Внешняя скоростная характеристика двигателя - это зависимость крутящего момента, мощности двигателя, расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива.
Определение минимальной частоты вращения коленчатого вала:
(2.1),
где - номинальная частота вращения коленчатого вала, рад/с.
(2.2) ,
где n - номинальная частота вращения коленчатого вала, об /мин.
(рад/с)
0,19Ч565 = 107 (рад/с)
Для построения внешней скоростной характеристики, зная значения максимальной и минимальной частот вращения коленчатого вала, разделим всю область значений щ на 9 примерно равных промежутков.
С помощью формулы Лейдермана определяем значения мощности двигателя соответственно для каждого значения частоты вращения щ коленчатого вала
(2.3)
где - текущее значение мощности, кВт
- номинальная мощность двигателя, кВт
- текущее значение частоты вращения коленчатого вала, (рад/с)
- номинальная частота вращения коленчатого вала, (рад/с)
A, B, C - коэффициенты зависящие от типа двигателя (A, B, C=1)
Определим значение соответствующее значению щдв=100 (рад/с)
==16,38 (кВт)
Аналогично определяем остальные значения мощности для каждого значения частоты вращения коленчатого вала .
Определение крутящего момента двигателя
(2.4)
0,153 (кН Ч м)
Аналогичным образом определяем остальные значения .
Рассчитанные значения , , сводим в таблицу 2.1
По полученным данным (таблицу 2.1) строим внешнюю скоростную характеристику двигателя (Рисунок 1).
3. Тяговый расчет автомобиля
Определение скорости движения автомобиля
(3.1) ,
где r - радиус колеса, м.
(3.2) ,
где:
d - посадочный диаметр колес, дюйм;
B - условная ширина профиля шины, мм;
л - коэффициент высоты профиля шины;
? - коэффициент деформации шины.
В соответствии с параметрами шины ( раздел 1 ) d = 16 (дюймов) и B = 175 (мм), л = 0,80 см, параметры шины в разделе 1.
Для радиальных шин ? = 0,14 - 0,2. Принимаем ? = 0,14.
Рассчитаем значения r:
= 0,32 (м).
(3.3)
где: Un - передаточное число k-той передачи,
Uo - передаточное число главной передачи.
Значения передаточных чисел всех передач приведены в разделе 1.
Определим значение Va для первой передачи при щ = 107 рад/с:
= 2,30 (м/с).
Аналогичным образом определяем значения скорости движения автомобиля на других передачах и значениях щ.
Рассчитанные значения скорости сводим в таблицы 3.1 - 3.5.
Расчет сил, действующих на автомобиль.
Тяговая сила на ведущих колесах определяется по формуле:
(3.4) ,
где - коэффициент полезного действия трансмиссии, которая зависит от типа и конструкции автомобиля, усредненные значения для механических трансмиссии легкового автомобиля равны 0,9.
Определим первое значение тяговой силы на I-ой передаче:
=6.40 (кН)
Аналогичным образом определяем значения автомобиля на других передачах и значениях щ и заносим их в таблицы 3.1 - 3.5.
Максимальное значение тяговой силы по сцеплению колес с дорогой Pсц определяем выражением:
(3.5) ,
где - сцепной вес автомобиля (вес приходящийся на ведущие колеса), Н.
- коэффициент сцепления с дорогой.
(3.6) ,
где - полная масса автомобиля, кг.
g - ускорение свободного падения, м/с.
= 0,7 - 0,8. Принимаем = 0,8.
=6,57 (кН).
Сила сопротивления качению Pk определяется выражением:
(3.7)
где: Ga - вес автомобиля, Н;
f - коэффициент сопротивления качению.
f = 0,014-0,018. Принимаем f = 0,014.
= 0,21287 (кН).
Сила сопротивления воздуха рассчитывается по формуле:
(3.8) ,
где k - коэффициент обтекаемости;
F - площадь лобовой поверхности, ;
- скорость движения автомобиля, м/с.
k = 0.35
(3.9) F = 0.78ЧBЧH,
где B и H ширина и высота автомобиля соответственно, м.
F = 0.78Ч1,68Ч1,64= 2,15 ().
Рассчитаем значения на первой передаче:
= 0,0030 (кН).
Остальные значения на других передачах рассчитываем аналогично
приведенному примеру и заносим полученные данные в таблицы 3.1 - 3.5.
Строим тяговую характеристику автомобиля (Рисунок 2).
Расчет динамического фактора автомобиля
Динамически фактор - это удельная избыточная тяговая сила, которая затрачивается на преодоление дорожных сопротивлений и разгон автомобиля.
(3.10) - формула для определения динамического фактора.
Пример расчета: = 0,54
Таким же образом рассчитываем остальные значения динамического фактора и заносим их в таблицу 3.1 - 3.5.
Динамически фактор по сцеплению с дорогой рассчитывается по формуле:
(3.11) ,
где - коэффициент сцепления с дорогой.
= 0,8.
= 0,553
Строим динамическую характеристику автомобиля (Рисунок 3).
Определение ускорения автомобиля
Выражение для определения ускорения автомобиля имеет вид:
(3.12) ,
где - суммарный коэффициент дорожных сопротивлений;
g - ускорение свободного падения, м/с.
- коэффициент учета вращающихся масс.
(3.13) ,
- уклон дороги, .
Так как расчет ведется для сухой горизонтальной асфальтобетонной дороги, то =0.
Поэтому справедливо равенство:
(3.14) ,
где Uk - передаточное число k-той передачи;
- 0,04-0,08. Принимаем = 0,08.
Рассчитаем значение на I -ой передаче:
= 2,12
Остальные значения на других передачах рассчитываем аналогично приведенному выше примеру.
Значение на всех передачах:
=2,12; = 1,34; 1,18; 1,12; 1,09.
Для примера определим одно из значений ускорения автомобиля на I-ой передаче:
= 1.88 (м/с).
Аналогично приведенному примеру рассчитываем остальные значения ускорения на других передачах и заносим их в таблицы 3.1-3.6.
Строим график ускорения автомобиля на всех передачах в и - координатах (Рисунок 4).
Для каждого из рассчитанных значении определяем обратную величину и заносим полученные значения в таблицы 3.1 - 3.5.
Строим графическую зависимость в , Va - координатах (Рисунок 5).
Определение времени разгона автомобиля
Для определения времени разгона автомобиля до какой-либо скорости необходимо разбить всю область под кривыми графика в , - координатах на вертикальные участки, нижние основания которых - отрезки оси абсцисс, а верхние представляют собой части кривых графика. Рассчитав значения площадей , всех участков, можем определить время разгона автомобиля до скорости соответственно по формуле:
(3.15)
где: =- площадь k-го участка, мм(l- длинна основания, h- средняя высота);
- масштаб скорости автомобиля Va на графике обратной ускорению величины ;
- масштаб величины .
Полученные результаты заносим в таблицу 3.6.
Строим график времени разгона автомобиля (Рисунок 6).
Определение пути разгона автомобиля
Для определения пути разгона разбиваем все пространство по левую сторону от кривой времени разгона автомобиля на 9 горизонтальных областей, левые основания которых - отрезки на оси координат , а правые представляют собой участки кривой времени разгона.
Рассчитав значения площадей всех областей, можем рассчитать путь разгона …, который необходимо проехать автомобилю для разгона до скорости по формуле:
(3.16) ,
где: - масштаб времени разгона автомобиля , .
Рассчитаем значения пути разгона …до скорости соответственно .
Полученные значения запишем в таблицу 3.7.
Строим график пути разгона автомобиля (Рисунок 7).
Расчет и построение графика пути торможения автомобиля
Тормозные свойства автомобиля можно оценить величиной минимального тормозного пути за время торможения с максимальной эффективностью. Для этого используем зависимость :
(3.18) ,
где: - скорость автомобиля;
- время запаздывания тормозов (принимаем = 0,05с);
- время нарастания ( принимаем = 0,4с).
Считаем два варианта торможения: на сухой и мокрой дороге с асфальтобетонным покрытием с коэффициентами
= 0,8 - сухая дорога;
= 0,3 - мокрая дорога.
Полученные значения занесем в таблицу 3.8.
Строим график пути торможения автомобиля (Рисунок 8).
4. Таблицы
Таблица 2.1 - Характеристика двигателя
, рад/с | 107 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 565 | |
Ne, кВт | 16,38 | 23,79 | 32,61 | 41,37 | 49,74 | 57,41 | 64,07 | 69,41 | 73,12 | 75 | |
Me, кН*м | 0,153 | 0,159 | 0,163 | 0,165 | 0,166 | 0,164 | 0,16 | 0,154 | 0,146 | 0,134 |
Таблица 3.1 - Результаты тягово-динамического расчета ( I передача)
, рад/с | 107 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 565 | |
2,303 | 3,2285 | 4,3047 | 5,3809 | 6,4571 | 7,5332 | 8,6094 | 9,6856 | 10,7618 | 11,9671 | ||
6,4027 | 6,633 | 6,8199 | 6,9199 | 6,933 | 6,8591 | 6,6982 | 6,4504 | 6,1157 | 5,6376 | ||
0,0031 | 0,006 | 0,0108 | 0,0168 | 0,0242 | 0,0329 | 0,043 | 0,0544 | 0,0672 | 0,0831 | ||
D | 0,4208 | 0,4358 | 0,447 | 0,4539 | 0,4543 | 0,448 | 0,4376 | 0,4206 | 0,3977 | 0,3652 | |
1,8865 | 1,9558 | 2,0114 | 2,04 | 2,0418 | 2,0166 | 1,9644 | 1,8854 | 1,7794 | 1,6288 | ||
0,53 | 0,5112 | 0,4971 | 0,4901 | 0,4897 | 0,4958 | 0,509 | 0,5303 | 0,5619 | 0,6139 |
Таблица 3.2 - Результаты тягово-динамического расчета ( II передача)
, рад/с | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 523 | |
4,330 | 6,071 | 8,095 | 10,118 | 12,142 | 14,166 | 16,190 | 18,2139 | 20,237 | 22,504 | ||
3,4048 | 3,5272 | 3,6266 | 3,6798 | 3,6867 | 3,6474 | 3,5619 | 3,4301 | 3,2522 | 2,9979 | ||
0,0109 | 0,0214 | 0,038 | 0,0594 | 0,0856 | 0,1164 | 0,1521 | 0,1925 | 0,2376 | 0,2939 | ||
D | 0,2232 | 0,2305 | 0,236 | 0,238 | 0,2368 | 0,2322 | 0,2242 | 0,2129 | 0,1982 | 0,1778 | |
1,5267 | 1,5804 | 1,6202 | 1,6354 | 1,6262 | 1,5925 | 1,5343 | 1,4517 | 1,3447 | 1,19563 | ||
0,6549 | 0,6327 | 0,617 | 0,6114 | 0,6149 | 0,6279 | 0,6517 | 0,6888 | 0,7436 | 0,8363 |
Страницы: 1, 2