Введение

Функциональные свойства определяют способность автомобиля эффективно выполнять свою основную функцию -- перевозку людей, грузов, оборудования, т. е. характеризуют автомобиль как транспортное средство. К этой группе свойств, в частности, относятся: тягово-скоростные свойства -- способность двигаться с высокой средней скоростью, интенсивно разгоняться, преодолевать подъемы; управляемость и устойчивость -- способность автомобиля изменять (управляемость) или поддерживать постоянными (устойчивость) параметры движения (скорость, ускорение, замедление, направление движения) в соответствии с действиями водителя; топливная экономичность -- путевой расход топлива в заданных условиях эксплуатации; маневренность -- способность движения на ограниченных площадях (например, на узких улицах, во дворах, паркингах);проходимость -- возможность движения в тяжелых дорожных условиях (снег, распутица, преодоление водных преград и т. п.) и по бездорожью; плавность хода -- способность движения по неровным дорогам при допустимом уровне вибровоздействия на водителя, пассажиров и на сам автомобиль; надежность -- безотказная эксплуатация, длительный срок службы, приспособленность к проведению технического обслуживания и ремонта автомобиля. Тягово-скоростные свойства автомобиля определяют динамичность движения, т. е. возможность перевозить грузы (пассажиров) с наибольшей средней скоростью. Они зависят от тяговых, тормозных свойств автомобиля и его проходимости -- способности автомобиля преодолевать бездорожье и сложные участки дорог.

Скоростные свойства автомобиля

Возможности автомобиля в достижении высокой скорости сообщения характеризуются скоростными свойствами. Показателем скоростных свойств является максимальная скорость. В соответствии с уравнением максимальной скорости на горизонтальном участке дороги соответствует равенство тяговой силы Р т сумме сил сопротивления качению Р к и сопротивления воздуха Р в. Для определения максимальной скорости автомобиля необходимо решить уравнение силового баланса. Графический способ его решения показан на рис. 1. На графике в координатах скорость V a -- тяговая сила Р т нанесены четыре кривые Р т для разных передач четырехступенчатой трансмиссии и кривая суммы сил сопротивления качению Р к и воздуха Р в.

Точка пересечения кривой изменения тяговой силы Р т на 4-й передаче с суммарной кривой сил сопротивления Р к + Р в определяет максимальную скорость автомобиля V max на горизонтальном участке.

При движении на подъем добавляется сила сопротивления подъему Р п, поэтому кривая Р к + Р в смещается вверх на величину силы сопротивления подъему Р пг. Максимальная скорость на подъеме V Пmах в нашем случае определяется точкой пересечения кривой изменения тяговой силы Р т на 3-й передаче с суммарной кривой сил сопротивления Р к + Р в + Р п.

Резерв тяговой силы res P T может быть использован на преодоление силы инерции Р и при разгоне: rеsР т = Р и = Р т - Р к - Р в.

Рис. 1.

Величина ускорения j x , м/с 2 , пропорциональна resP T и обратно пропорциональна массе автомобиля М а, умноженной на коэффициент k j учета вращающихся масс:

j x = res Р т /М а,k j

Изменение скорости автомобиля при разгоне показано на рис. 2. Продолжительность разгона характеризует инерционность автомобиля, которая пропорциональна постоянной времени разгона Т р. Величина Т р связана с максимальной скоростью V max . За время t = Т р автомобиль разгоняется до скорости V T , равной 0,63 V max .

Оказалось, что средняя скорость движения автомобилей в свободных условиях совпадает или близка к V T . Это можно объяснить следующим. Разница между максимальной скоростью V mах и текущей скоростью V a является резервом скорости, который водитель может использовать при выполнении обгонов. Когда скорость автомобиля превышает 0,63 V max , водитель начинает ощущать, что в случае необходимости он не может увеличить скорость с нужной интенсивностью. Поэтому резерв скорости res V без = V max -- V T является наименьшим безопасным резервом, a V T -- наибольшей безопасной скоростью в свободных условиях.

Рис. 2.

Максимальная скорость V mах, безопасная скорость V T и постоянная времени разгона Т р являются показателями скоростных свойств автомобиля. Безопасная скорость V T может служить ориентиром при выборе скорости автомобиля в условиях свободного движения. Значения V max , V T и Т р для разных моделей автомобилей приведены в табл. 1. Постоянная времени разгона Т р изменяется пропорционально изменению массы автомобиля. Поэтому интенсивность разгона грузового автомобиля и автобуса без нагрузки намного выше, чем с нагрузкой.

Таблица 1.

Показатели скоростных свойств транспортных средств (тс) различных категорий с полной массой

	Модель ТС	Среднее Т р для ТС одной категории








	Учебный 1

	Учебный 2

«С 3 » + «Е»	Учебный 3
«С 3 » + «Е»	Учебный 4
«С 3 » + «Е»
«С 3 » + «Е»
«С 3 » + «Е»
«С 3 » + «Е»

* Разрешенная максимальная масса 3,5...12 т.

* * Разрешенная максимальная масса более 12 т.

Выбег автомобиля происходит при переводе рычага переключения передач в нейтральное положение. Такое движение называют накатом. В этом случае сила инерции Р и является движущей силой уравнение принимает вид:

P и = M а j x = - Р К ± Р п - Р в

Разделив левую и правую части уравнения на М а, получим выражение для определения величины замедления при накате J н:

J н = (- Р К ± Р п - Р в) / M а

Из выражения видно, что чем больше масса автомобиля М а, тем меньше замедление и тем больше время движения накатом до остановки. Зависимость скорости V a от времени t при накате показана на рис. 3.

Рис.3.

Как можно видеть из графика, инерционность автомобиля при накате характеризуется постоянной времени наката Т н. Постоянные времени разгона Т р и наката Т н связаны между собой, так как зависят от массы автомобиля М а. Постоянная времени наката Т н примерно в 1,5 -- 2 раза превышает постоянную времени разгона Т р. Чем больше Т н, тем большую часть пути можно проезжать накатом, что имеет большое значение для снижения расхода топлива.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И

ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТМЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО

ХОЗЯЙСТВА

Кафедра« Трактора и автомобили»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Основы теориии расчета трактора и автомобиля.

На тему: Тягово-скоростныесвойства и топливная экономичность

автомобиля.

Студента 5 курса 45 группы

Снопкова А.А.

Руководитель КП

Минск2002.
Введение.

1.Тягово-скоростныесвойства автомобиля.

Тягово-скоростнымисвойствами автомобиля называют совокупность свойств определяющих возможные похарактеристикам двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой диапазоныизменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона и торможенияавтомобиля при его работе на тяговом режиме работы в различных дорожныхусловиях.

Показателитагово-скоростных свойств автомобиля (максимальная скорость, ускорение приразгоне или замедлении при торможении, сила тяги на крюке, эффективная мощностьдвигателя, подъем, преодолеваемый в различных дорожных условиях, динамическийфактор, скоростная характеристика) определяются проектировочным тяговымрасчетом. Он предполагает определение конструктивных параметров, которые могутобеспечить оптимальные условия движения, а также установление предельныхдорожных условий движения для каждого типа автомобиля.

Тягово-скоростныесвойства и показатели определяются при тяговом расчете автомобиля. В качествеобъекта расчета выступает грузовой автомобиль малой грузоподъемности.

1.1. Определение мощности двигателя автомобиля.

В основу расчета кладется номинальная грузоподъемностьавтомобиля />в кг (масса установленнойполезной нагрузки + масса водителя и пассажиров в кабине) или автопоезда />, она равняется из задания –1000 кг.

Мощность двигателя />, необходимая для движенияполностью груженого автомобиля со скоростью />взаданных дорожных условиях, характеризующих приведенным сопротивлением дороги />, определяют из зависимости:

/>собственная масса автомобиля, 1000 кг;

/>сопротивление воздуха(в Н) – 1163,7 при движении смаксимальной скоростью />= 25 м/с;

/> - КПД трансмиссии = 0,93. Номинальнаягрузоподъемность />указана в задании;

/>= 0,04 с учетом работы автомобиля в сельском хозяйстве(коэффициент дорожного сопротивления).

/>(0,04*(1000*1352)*9,8+1163,7)*25/1000*0,93=56,29кВт.

Собственная массаавтомобиля связана в его номинальной грузоподъемностью зависимостью:/>

/>1000/0,74=1352 кг.

где:/> - коэффициентгрузоподъемности автомобиля – 0,74.

У автомобиля особомалой грузоподъемности =0,7…0,75.

Коэффициентгрузоподъемности автомобиля существенно влияет на динамические и экономическиепоказатели автомобиля: чем он больше, тем лучше эти показатели.

Сопротивлениевоздуха зависит от плотности воздуха, коэффициент /> обтекаемостиобводов и днища (коэффициент парусности), площади лобовой поверхности F (в />) автомобиля и скоростногорежима движения. Определяется зависимостью: />,

/>0.45*1.293*3.2*625= 1163.7 Н.

где:/>=1,293 кг//> -- плотность воздуха притемпературе 15…25 С.

Коэффициентобтекаемости у автомобиля/> =0,45…0,60.Принимаю = 0,45.

Площадьлобовой поверхности может быть подсчитана по формуле:

F= 1.6*2=3.2 />

Где: В – колея задних колес,принимаю её = 1,6м, величина Н = 2м. Величины В и Н уточняют при последующихрасчетах при определении размеров платформы.

/>= максимальная скоростьдвижения по дороге с улучьшеным покрытием при полной подаче топлива, по заданиюона равна 25 м/с.

Так как />автомобиля развивает, какправило, на прямой передаче, то

где: />0,95…0,97 – 0,95 КПДдвигателя на холостом ходу; />=0,97…0,98– 0,975.

КПДглавной передачи.

/>0,95*0,975=0,93.

1.2. Выбор колесной формулы автомобиля игеометрических параметров колес.

Количество иразмеры колес (диаметр колеса /> и масса,передаваемая на ось колеса) определяются исходя из грузоподъемности автомобиля.

При полностьюгруженом автомобиле 65…75% от общей массы машины приходиться на заднюю ось и25…35% - на переднюю. Следовательно, коэффициент нагрузки передних и заднихведущих колес составляют соответственно 0.25…0.35 и –0.65…0.75.

/>/>; />0,65*1000*(1+1/0,45)=1528,7кг.

на переднюю: />. />0,35*1000*(1+1/0,45)=823,0кг.

Принимаю следующиезначения: на задней оси –1528,7 кг, на одно колесо задней оси – 764,2 кг; напередней оси – 823,0 кг, на колесо передней оси – 411,5кг.

Исходя из нагрузки />и давления в шинах, потаблице 2 выбираются размеры шин, в м (ширина профиля шины />и диаметр посадочного обода />). Тогда расчетный радиусведущих колес (в м);

Расчетные данные:наименование шины -- ; её размеры –215-380 (8,40-15) ; расчетныйрадиус.

/>(0,5*0,380)+0,85*0,215=0,37м.

1.3. Определение вместимости игеометрических параметров платформы.

По грузоподъемности/> (в т) выбираетсявместимость платформы /> в куб. м., изусловия:

/> />0,8*1=0,8 />/>

Для бортовогоавтомобиля />принимается = 0.7…0.8 м.,выбираю 0,8 м.

Определив объемподбираю внутренние размеры платформы автомобиля в м: ширину, высоту и длину.

Ширину платформыдля грузовых автомобилей принимаю (1.15…1.39) от колеи автомобиля, то есть =1,68 м.

Высоту кузоваопределяю по размерам похожего автомобиля – УАЗа. Она равна – 0,5 м.

Длину платформыпринимаю – 2,6 м.

По внутренней длине/>определяю базу Lавтомобиля (расстояние между осями передних и задних колес):

принимаю базуавтомобиля = 2540 м.

1.4. Тормозные свойства автомобиля.

Торможение –процесс создания и изменения искусственного сопротивления движению автомобиля сцелью уменьшения его скорости или удержания неподвижным относительно дороги.

1.4.1. Установившееся замедление при движенииавтомобиля.

Замедление />=/>,

Где g – ускорениесвободного падения =9,8 м/с; />--коэффициент сцепления колес с дорогой, значения которого для различных дорожныхпокрытий берутся из таблицы 3; /> --коэффициент учета вращающихся масс. Значения его для проектируемого автомобиляравны 1.05…1.25, принимаю = 1,12.
Чем лучше дорога, тем больше может быть замедление машины при торможении.На твердых дорогах замедление может достигать 7 м/с. Плохие дорожные условиярезко снижают интенсивность торможения.

1.4.2. Минимальный тормозной путь.

Длина минимальноготормозного пути />/>может быть определена из условия,что работа совершенная машиной за время торможения, должна быть равна кинетическойэнергии, потерянной ею за то время. Тормозной путь будет минимальным принаиболее интенсивном торможении, то есть когда она имеет максимальное значение.Если торможение осуществляется на горизонтальной дороге с постояннымзамедлением, то путь до остановки равен:

Определяю тормознойпуть для различных значений />, трехразличных скоростей 14,22 и 25 м/с, и занесу их в таблицу:

Таблица№ 1.

Опорная поверхность.

Замедление на дороге. Тормозная сила. Минимальный тормозной путь. Скорость движения. 14 м/с 22 м/с

1.Асфальт 0,65 5,69 14978 17.2 42.5 54.9 2. Гравийка. 0,6 5,25 13826 18.7 46.1 59.5 3. Булыжник. 0,45 3,94 10369 24.9 61.4 79.3 4. Сухая грунтовка. 0,62 5,43 14287 18.1 44.6 57.6 5. Грунтовка после дождя. 0,42 3,68 9678 26.7 65.8 85.0 6. Песок 0,7 6,13 16130 16.0 39.5 51.0 7. Снежная дорога. 0,18 1,58 4148 62.2 153.6 198.3 8. Обледенение дороги. 0,14 1,23 3226 80.0 197.5 255.0

1.5.Динамические свойства автомобиля.

Динамическиесвойства автомобиля в значительной степени определяются правильным выборомколичества передач и скоростным режимом движения на каждой из выбранныхпередач.

Количество передачиз задания – 5. Прямую передачу выбираю –4, пятая – экономичная.

Таким образом,одной из важнейших задач при выполнении курсовой работы по автомобилям являетсяправильный выбор количества передач.

1.5.1.Выбор передач автомобиля.

Передаточное число />=/>,

Где: /> - передаточное числокоробки передач; /> - передаточноечисло главной передачи.

Передаточное числоглавной передачи находиться по уравнению:

где: /> -- расчетный радиусведущих колес, м; принимается из предыдущих расчетов; /> -- частота вращениядвигателя при номинальной частоте вращения.

Передаточное числотрансмиссии на первой передаче:

где /> -- максимальныйдинамический фактор, допустимый по условиям сцепления ведущих колес автомобиля.Величина его находиться в пределах – 0,36…0,65, она не должна превышатьвеличины:

/>=0.7*0.7=0.49

где: /> -- коэффициент сцепленияведущих колес с дорогой, в зависимости от дорожных условий = 0.5…0.75; /> -- коэффициент нагрузкиведущих колес автомобиля; рекомендуемые значения = 0.65…0.8; максимальныйкрутящий момент двигателя, в Н*м, берется из скоростной характеристики длякарбюраторных двигателей; G – полный вес автомобиля, Н; - КПД трансмиссииавтомобиля на первой передаче, подсчитывается по формуле:

0.96 – КПДдвигателя при холостом прокручивании коленчатого вала; />=0.98 – КПД цилиндрическойпары шестерен; />=0.975 –КПДконической пары шестерен; - соответственно количество цилиндрическихи конических пар, участвующих в зацеплении на первой передаче. Их количествовыбирается, ориентируясь на схемы трансмиссий.

В первомприближении при предварительных расчетах передаточные числа грузовыхавтомобилей подбираются по принципу геометрической прогрессии, образуяряд, где q – знаменатель прогрессии; он подсчитывается поформуле:

где: z – числопередач, указываемых в задании.

Передаточное числопостоянно включенной главной передач автомобиля берется, сообразуясь спринятыми у прототипа = .

По передаточнымчислам трансмиссии подсчитывается максимальные скорости движения автомобиля наразных передачах. Полученные данные сводятся в таблицу.

Таблица № 1.

Передача Передаточное число Скорость, м/с. 1 30 6,1 2 19 9,5 3 10,5 17,1 4 7,2 25 5 5,8 31

1.5.2. Построение теоретической (внешней) скоростнойхарактеристики карбюраторного двигателя.

Теоретическаяскоростная внешняя характеристика /> = f(n) строитсяна листе миллиметровой бумаги. Расчет и построение внешней характеристикипроизводят в такой последовательности. На оси абсцисс откладываем в принятоммасштабе значение частот вращения коленчатого вала: номинальной, максимальнойхолостого хода, при максимальном крутящем моменте, минимальной, соответствующейработе двигателя.

Номинальная частотавращения задается в задании, частота />,

Частота />. Частота вращениямаксимальная принимается на основании справочных данных двигателя прототипа –4800 об/мин.

Промежуточные точкизначений мощности карбюраторного двигателя находят из выражения, задаваясьзначениями />(не менее 6 точек).

Значения крутящегомомента />подсчитывается позависимости:

Текущие значения />и/>берутиз графика />. Удельный эффективныйрасход топлива карбюраторного двигателя подсчитывают по зависимости:

/>, г/(кВт, ч),

где: /> удельный эффективныйрасход топлива при номинальной мощности, заданный в задании = 320 г/кВт*ч.

Часовой расходтоплива определяется по формуле:

Значения />и /> берут из построенныхграфиков, по результатам расчета теоретической внешней характеристикисоставляется таблица.

Данные дляпостроения характеристики. Таблица№ 2.

№

1 800 13,78 164,5 4,55 330,24 2 1150 20,57 170,86 6,44 313,16 3 1500 27,49 175,5 8,25 300 4 1850 34,30 177,06 9,97 290,76 5 2200 40,75 176,91 11,63 285,44 6 2650 48,15 173,52 13,69 284,36 7 3100 54,06 166,54 15,66 289,76 8 3550 57,98 155,97 17,49 301,64 9 4000 59,40 141,81 19,01 320 10 4266 58,85 131,75 19,65 333,90 11 4532 57,16 120,44 20,01 350,06 12 4800 54,17 107,78 19,97 368,64 /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

1.5.4. Универсальнаядинамическая характеристика автомобиля.

Динамическаяхарактеристика автомобиля иллюстрирует его тягово-скоростные свойства приравномерном движении с разными скоростями на разных передачах и в различныхдорожных условиях.

Из уравнениятягового баланса автомобиля при движении без прицепа на горизонтальной опорнойповерхности, следует, что разность сил />(касательнойсилы тяги и сопротивления воздуха при движении автомобиля) в этом уравнении представляетсобой силу тяги, расходуемую на преодоление всех внешних сопротивлений движениюавтомобиля, за исключением сопротивления воздуха. Поэтому отношение />характеризует запас силытяги, приходящийся на единицу веса автомобиля. Этот измеритель динамических, вчастности, тягово-скоростных, свойств автомобиля, называется динамическим факторомD автомобиля.

Таким образом,динамический фактор автомобиля.

Динамический факторавтомобиля определяется на каждой передаче в процессе работы двигателя с полнойнагрузкой при полной подаче топлива.

Между динамическимфактором и параметрами, характеризующими сопротивление дороги (коэффициент />) и инерционные нагрузкиавтомобиля, существуют следующие зависимости:

/>/>--при неустановившемся движении;

/>при установившемся движении.

Динамический факторзависит от скоростного режима автомобиля – частоты вращения двигателя (его крутящегомомента) и включенной передачи (передаточное число трансмиссии). Графическоеизображение и называют динамической характеристикой. Её величина зависит такжеот веса автомобиля. Поэтому характеристику строят сначала для порожнегоавтомобиля без груза в кузове, а потом путем дополнительных построенийпреобразуют ее в универсальную, позволяющую находить динамический фактор для любоговеса автомобиля.

Дополнительныепостроения для получения универсальной динамической характеристики.

Наносим напостроенной характеристике сверху вторую ось абсцисс, на коэффициентторойоткладываю значения коэффициента нагрузки автомобиля.

На крайней слеваточке верхней оси абсцисс коэффициент Г=1, что соответствует порожнемуавтомобилю; на крайней точке справа откладываем максимальное значение,указанное в задании, величина которого зависит от максимального веса груженогоавтомобиля. Затем наносим на верхней оси абсцисс ряд промежуточных значенийкоэффициента нагрузки и проводим из них вниз вертикали до пересечения с нижнейосью абсцисс.

Вертикаль,проходящую через точку Г=2, принимаю за вторую ось ординат характеристики.Поскольку динамический фактор при Г=2 вдвое меньше, чем у порожнего автомобиля,то масштаб динамического фактора на второй оси ординат должен быть в два разабольше, чем на первой оси, проходящей через точку Г=1. Соединяю однозначныеделения на обеих ординатах наклонными линиями. Точки пересечения этих прямых состальными вертикалями образуют на каждой вертикали масштабную шкалу для соответствующегозначения коэффициента нагрузки автомобиля.

Результаты расчетовпоказателей заносятся в таблицу.

Таблица№3.

Передача V, м/с.

Крутящий момент, Нм.

D Г=1 Г=2.5 1 1,22 800 164,50 12125 2,07 0,858 0,394 2,29 1500 175,05 12903 7,29 0,912 0,420 3,35 2200 176,91 13040 15,69 0,921 0,424 4,72 3100 166,54 12275 31,15 0,866 0,398 6,10 4000 141,81 10453 51,86 0,736 0,338 6,91 4532 120,44 8877 66,27 0,623 0,286 7,3 4800 107,78 7944 66,03 0,557 0,255 2 1,90 800 164,50 7766 5,06 0,549 0,291 3,57 1500 175,05 8264 17,78 0,583 0,309 5,23 2200 176,91 8352 38,24 0,588 0,312 7,38 3100 166,54 7862 75,93 0,551 0,292 9,52 4000 141,81 6695 126,41 0,464 0,246 10,78 4532 120,44 5686 162,27 0,390 0,207 11,45 4800 107,78 5088 182,03 0,346 0,184 3 3,44 800 164,50 4292 16,56 0,302 0,160 6,46 1500 175,05 4567 58,26 0,317 0,168 9,47 2200 176,91 4615 125,21 0,319 0,169 13,35 3100 166,54 4345 248,61 0,289 0,154 17,22 4000 141,81 3700 413,92 0,231 0,123 19,51 4532 120,44 3142 531,34 0,183 0,098 20,64 4800 107,78 2812 596,04 0,155 0,083

5,02 800 164,50 2943 35,21 0,206 0,094 9,42 1500 175,05 3131 123,79 0,212 0,096 13,81 2200 176,91 3165 266,29 0,204 0,090 19,46 3100 166,54 2979 528,73 0,172 0,071 25,11 4000 141,81 2537 880,30 0,144 0,04 28,45 4532 120,44 2154 1130,03 0,069 0,015 30,12 4800 107,78 1928 1267,63 0,043 0,001 5 6,23 800 164,50 2370 54,26 0,164 0,087 11,69 1500 175,05 2522 190,77 0,164 0,088 17,15 2200 176,91 2549 410,36 0,150 0,080 24,16 3100 166,54 2400 814,78 0,110 0,060 31,17 4000 141,81 2043 1356,56 0,044 0,026 35,32 4532 120,44 1735 1741,40 0,001 37,42 4800 107,78 1553 1953,53 /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
1.5.5. Краткий анализ полученных данных.

1.Определить,на каких передачах будет работать автомобиль в заданных дорожных условиях,характеризуемых приведенным коэффициентом />дорожныхсопротивлений (не менее 2…3 значений) и какие максимальные скорости сможет онразвивать при равномерном движении с различными значениями (не менее 2-х) коэффициентаГ нагрузки автомобиля, обязательно включая при этом Г макс.

Задаюсьследующими значениями дорожных сопротивлений: 0,04, 0,07, 0,1 (асфальт, грунтоваядорога, грунтовка после дождя). При коэффициенте =1 автомобиль может двигатьсяпри />= 0,04 со скоростью 31,17м/с на 5 передаче; />=0,07 – 28 м/с, 5передача; />= 0,1 – 24 м/с, 5 передача. При коэффициенте = 2,5 (максимальная нагрузка) автомобиль может двигаться при />= 0,04 – скорость 25 м/с, 4передача; />= 0,07 – скорость 19 м/с, 4передача; />= 0,1 – скорость 17 м/с, 3 передача.

2.Определить по динамической характеристике наибольшие дорожные сопротивления,которые сможет преодолевать автомобиль, двигаясь на каждой передаче с равномернойскоростью (на точках перегиба кривых динамического фактора).

Полученные данныепроверить с точки зрения возможности их реализации по условиям сцепления сдорожным покрытием. Для автомобиля с задними ведущими колесами:

где:/> - коэффициент нагрузкиведущих колес.

Таблица№ 4.

№ передачи Преодолеваемое дорожное сопротивление Сила сцепления с дорожным покрытием (асфальт). Г=1 Г=2,5 Г=1 Г=2,5 1 передача 0,921 0,424 0,52 0,52 2 передача 0,588 0,312 0,51 0,515 3 передача 0,319 0,169 0,51 0,51 4 передача 0,204 0,09 0,5 0,505 5 передача 0,150 0,08 0,49 0,5

По табличным даннымвидно что на 1 передаче автомобиль может преодолевать песок; на 2 –ой снежнуюдорогу; на 3-ей обледенелую дорогу; на 4 – ой сухую грунтовую дорогу; на 5–ой асфальт

3. Определить углыподъема, которые автомобиль способен преодолеть в различных дорожных условиях(не менее 2…3-х значений) на различных передачах, и скорости какие он при этомбудет развивать.

Таблица№5.

Дорожные сопротивления. № передачи Угол подъема Скорость Г=1 Г=2,5 0,04 1 передача 47 38 3,35 2 передача 47 27 5,23 3 передача 27 12 9,47 4 передача 16 5 13,8 5 передача 11 4 17,15 0,07 1 передача 45 35 3,35 2 передача 45 24 5,23 3 передача 24 9 9,47 4 передача 13 2 13,8 5 передача 8 17,15 0,1 1 передача 42 32 3,35 2 передача 42 21 5,23 3 передача 22 7 9,47 4 передача 10 13,8 5 передача 5 17,15

4.Определить:

Максимальнуюскорость при установившемся движении в наиболее типичных для данного видаавтомобиля дорожных условиях (асфальтированное покрытие). Значения f приэтом для различных дорожных условий принимаются из соотношения:

При заданныхдорожных условиях т.е. асфальтированном шоссе сопротивление принимает значение– 0,026 и скорость равна 26,09 м/с;

Динамическийфактор на прямой передаче при наиболее употребительной для данного видаавтомобиля скорости движения (обычно берется скорость, равная половинемаксимальной) – 12 м/с;

n максимальное значениединамического фактора на прямой передаче и значение скорости – 0,204 и 11,96м/с;

n максимальное значениединамического фактора на низшей передаче – 0,921;

n максимальное значениединамического фактора на промежуточных передачах; 2 передача – 0,588; 3передача – 0,317; 5 передача – 0,150;

5. сравнитьполученные данные со справочными по автомобилю, имеющему близкие к прототипуосновные показатели. Данные полученные при расчете практически похожи на данныеавтомобиля УАЗ.

2.Топливная экономичность автомобиля.

Одним из основныхтопливная экономичность как эксплутационного свойства принято считатьколичество топлива, расходуемое на 100 км пути при равномерном движении сопределенной скоростью в заданных дорожных условиях. На характеристике наноситьсяряд кривых, каждая из которых соотвествует определенным дорожным условиям; привыполнении работы рассматривается три коэффициента дорожного сопротивления:0,04, 0,07, 010.

Расход топлива,л/100 км:

где: /> - мгновенный расход топливадвигателем автомобиля, л;

где /> - время прохождения 100 кмпути, =/>.

Отсюда приучитывании мощности двигателя затрачиваемую на преодоление сопротивления дорогии воздуха получаем:

Для наглядногопредставления о экономичности строится характеристика. На оси ординатоткладывается расход топлива, на оси абсцисс скорость движения.

Порядок построенияследующий. Для различных скоростных режимов движения автомобиля из зависимости

определяют значение частотывращения коленчатого вала двигателя.

Зная частотувращения двигателя из соответствующих скоростных характеристик определяютзначения g.

По формуле 17определяют мощность двигателя (выражение в квадратных скобках), требуемую длядвижения автомобиля с разными скоростями на одной из заданных дорог,характеризуемых соответствующим значением сопротивления: 0,04, 0,07, 0,10 .

Расчеты ведутся до скорости,при которой двигатель загружается на максимальную мощность. Переменнойвеличиной при этом является только скорость движения и сопротивление воздуха,все остальные показатели берутся из предыдущих расчетов.

Подставляянайденные для разных скоростей подсчитывают искомые значения расхода топлива.

Таблица№ 6.

/>л/100 км

5,01 800 940,54 46,73 5,36 330,24 5,5 13,1 9,39 1500 940,54 164,2 11,26 300 3,0 13,31 11,59 1850 940,54 250,11 14,97 290,76 2,4 13,91 13,78 2200 940,54 253,39 19,33 285,44 2,0 14,84 19,41 3100 940,54 701,68 34,58 289,76 1,4 19,12 22,23 3550 940,54 920,11 44,86 301,64 1,2 22,55 25 4000 940,54 1168 59,35 320,00 1,0 28,08

Сухой грунт

5,01 800 1654,8 46,73 9,20 330,24 5,5 22,46 7,20 1150 1654,8 96,55 13,61 313,16 3,9 21,92 9,39 1500 1654,8 164,28 18,44 300 3,0 21,82 11,59 1850 1654,8 249,90 23,83 290,76 2,4 22,15 13,78 2200 1654,8 353,39 29,88 285,44 2,0 22,93 16,59 2650 1654,8 512,75 38,84 284,36 1,7 24,66 19,41 3100 1654,8 701,68 49,43 289,76 1,4 27,33 0,1 5,01 800 2351,4 46,73 13,03 330,24 5,5 31,81 7,20 1150 2351,4 96,55 19,12 313,16 3,9 30,79 9,39 1500 2351,4 164,28 25,62 300 3,0 30,32 11,59 1850 2351,4 249,90 32,70 290,76 2,4 30,39 13,78 2200 2351,4 353,39 40,43 285,44 2,0 31,02 4000 4532 4800 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Дляанализа экономической характеристики на ней проводится две резюмирующие кривые:огибающая кривая а-а максимальных скоростей движения на разных дорогах, повеличине полного использования установленной мощности двигателя и кривая с-снаиболее экономичных скоростей.

2.1. Анализ экономической характеристики.

1. Определить на каждом дорожномпокрытии (почвенном фоне) наиболее экономичные скорости движения. Указать ихзначения и величины расхода топлива. Наиболее экономичная скорость, как иследовало ожидать на твердом покрытии, на скорости равной половине максимальнойрасход топлива равен 14,5 л/100 км.

2. Объяснить характер измененияэкономичности при отклонении от экономической скорости вправо и влево. Приотклонении вправо увеличивается удельный расход топлива на кВт, при отклонениивлево возрастает весьма резко воздушное сопротивление.

3. Определитьконтрольный расход топлива. 14,5 л/100 км.

4. Сравнитьполученный контрольный расход топлива с аналогичным показателемавтомобиля-прототипа. У прототипа контрольный расход равен полученному.

5. Исходя из запасахода автомобиля (суточного), пройденного по дороге с улучьшеным покрытием,определить ориентировочную вместимость />топливногобака (в л) по зависимости:

На прототипеемкость баков – 80 литров, принимаю такую емкость (ее удобно заправлять изканистр).

Послезавершения расчетов результаты сводятся в таблицу.

Таблица№ 7.

Показатели 1.Тип. Малый грузовой автомобиль. 2. коэффициент нагрузки автомобиля (по заданию). 2,5 3. Грузоподъемность, кг. 1000 4. Максимальная скорость движения, м/с. 25 5. Масса снаряженного автомобиля, кг. 1360 6. Число колес. 4

7. Распределение снаряженной массы по осям автомобиля, кг

Через задний мост;

Через передний мост.

8. Полная масса груженого автомобиля, кг. 2350

9. Распределение полной массы по осям автомобиля, кг,

Через задний мост;

Через передний мост.

10. Размеры колес, мм.

Диаметр (радиус),

Ширина профиля шины;

Внутреннее давление воздуха в шинах, Мпа.

11. Размеры грузовой платформы:

Вместимость, м/куб;

Длина, мм;

Ширина, мм;

Высота, мм.

12.База автомобиля, мм. 2540 13. Установившееся замедление при торможении, м/с. 5,69

14. Тормозной путь, м при торможении со скоростью:

Скорость максимальная.

15. Максимальные значения динамического фактора по передачам:

16. Наименьшее значение расхода топлива на почвенных фонах, л/100 км:

17. Наиболее экономичные скорости движения (м/с) на почвенных фонах:

18. Вместимость топливного бака, л. 80 19. Запас хода автомобиля, км. 550 20. Контрольный расход топлива, л/100 км (примерный). 14.5 Двигатель: Карбюраторный 21. Максимальная мощность, кВт. 59,40 22. Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, об/мин. 4800 23. Максимальный вращающий момент, Нм. 176,91 24. Частота вращения коленчатого вала при максимальном моменте, об/мин. 2200

Список литературы.

1. Скотников В.А., Мащенский А.А.,Солонский А.С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат,1986. – 383с.

2. Методические пособия по выполнениюкурсовой работы, старое и новое издание.

Тягово-скоростные свойства имеют важное значение при эксплуатации автомобиля, так как от них во многом зависят его средняя скорость движения и производительность. При благоприятных тягово-скоростных свойствах возрастает средняя скорость, уменьшаются затраты времени на перевозку грузов и пассажиров, а также повышается производительность автомобиля.

3.1. Показатели тягово-скоростных свойств

Основными показателями, позволяющими оценить тягово-скоростные свойства автомобиля, являются:

Максимальная скорость , км/ч;

Минимальная устойчивая скорость (на высшей передаче)
, км/ч;

Время разгона (с места) до максимальной скорости t р, с;

Путь разгона (с места) до максимальной скорости S р, м;

Максимальные и средние ускорения при разгоне (на каждой передаче) j max и j ср, м/с 2 ;

Максимальный преодолеваемый подъем на низшей передаче и при постоянной скорости i m ах, %;

Длина динамически преодолеваемого подъема (с разгона) S j ,м;

Максимальная сила тяги на крюке (на низшей передаче) Р с , Н.

В
качестве обобщенного оценочного показателя тягово-скоростных свойств автомобиля можно использовать среднюю скорость непрерывного движенияср , км/ч. Она зависит от условий движения и определяется с учетом всех его режимов, каждый из которых характеризуется соответ-ствующими показателями тягово-скоростных свойств автомобиля.

3.2. Силы, действующие на автомобиль при движении

При движении на автомобиль действует целый ряд сил, которые называются внешними. К ним относятся (рис. 3.1) сила тяжести G , силы взаимодействия между колесами автомобиля и дорогой (реакции дороги) R Х1 , R х2 , R z 1 , R z 2 и сила взаимодействия автомобиля с воздухом (реакция воздушной среды) Р в.

Рис. 3.1. Силы, действующие на автомобиль с прицепом при движении: а - на горизонтальной дороге; б - на подъеме; в - на спуске

Одни из указанных сил действуют в направлении движения и являются движущими, другие - против движения и относятся к силам сопротивления движению. Так, сила R Х2 на тяговом режиме, когда к ведущим колесам подводятся мощность и крутящий момент, направлена в сторону движения, а силы R Х1 и Р в - против движения. Сила Р п - составляющая силы тяжести - может быть направлена как в сторону движения, так и против в зависимости от условий движения автомобиля - на подъеме или на спуске (под уклон).

Основной движущей силой автомобиля является касательная реакция дороги R Х2 на ведущих колесах. Она возникает в результате подвода мощности и крутящего момента от двигателя через трансмиссию к ведущим колесам.

3.3. Мощность и момент, подводимые к ведущим колесам автомобиля

В условиях эксплуатации автомобиль может двигаться на различных режимах. К этим режимам относятся установившееся движение (равномерное), разгон (ускоренное), торможение(замедленное)

и
накат (по инерции). При этом в условиях города продолжительность движения составляет приблизительно 20 % для установившегося режима, 40 % - для разгона и 40 % - для торможения и наката.

При всех режимах движения, кроме наката и торможения с отсоединенным двигателем, к ведущим колесам подводятся мощность и крутящий момент. Для определения этих величин рассмотрим схему,

Рис. 3.2. Схема для определения мощ ности и крутящего момента, подво димых от двигателя к ведущим ко лесам автомобиля:

Д - двигатель; М - маховик; Т - транс миссия; К - ведущие колеса

представленную на рис. 3.2. Здесь N e - эффективная мощность двигателя; N тр - мощность, подводимая к трансмиссии;N кол - мощность, подводимая к ведущим колесам; J м - момент инерции маховика (под этой величиной условно понимают момент инерции всех вращающихся частей двигателя и трансмиссии: маховика, деталей сцепления, коробки передач, карданной передачи, главной передачи и др.).

При разгоне автомобиля определенная доля мощности, передаваемой от двигателя к трансмиссии, затрачивается на раскручивание вращающихся частей двигателя и трансмиссии. Эти затраты мощности

(3.1)

где А - кинетическая энергия вращающихся частей.

Учтем, что выражение для кинетической энергии имеет вид

Тогда затраты мощности

(3.2)

Исходя из уравнений (3.1) и (3.2) мощность, подводимую к трансмиссии, можно представить в виде

Часть этой мощности теряется на преодоление различных сопротивлений (трения) в трансмиссии. Указанные потери мощности оцениваются коэффициентом полезного действия трансмиссии тр.

С учетом потерь мощности в трансмиссии подводимая к ведущим колесам мощность

(3.4)

Угловая скорость коленчатого вала двигателя

(3.5)

где ω к -угловая скорость ведущих колес; u т -передаточное число трансмиссии

Передаточное число трансмиссии

Где u k - передаточное число коробки передач; u д - передаточное число дополнительной коробки передач (раздаточная коробка, делитель, демультипликатор); и Г - передаточное число главной передачи.

В результате подстановки e из соотношения (3.5) в формулу (3.4) мощность, подводимая к ведущим колесам:

(3.6)

При постоянной угловой скорости коленчатого вала второй член в правой части выражения (3.6) равен нулю. В этом случае мощность, подводимая к ведущим колесам, называется тяговой. Ее величина

(3.7)

С учетом соотношения (3.7) формула (3.6) преобразуется к виду

(3.8)

Для определения крутящего момента М к , подводимого от двигателя к ведущим колесам, представим мощности N кол и N T , в выражении (3.8) в виде произведений соответствующих моментов на угловые скорости. В результате такого преобразования получим

(3.9)

Подставим в формулу (3.9) выражение (3.5) для угловой скорости коленчатого вала и, разделив обе части равенства на к получим

(3.10)

При установившемся движении автомобиля второй член в правой части формулы (3.10) равен нулю. Момент, подводимый к ведущим колесам, в этом случае называется тяговым. Его величина

(3.11)

С учетом соотношения (3.11) момент, подводимый к ведущим колесам:

(3.12)

Совокупность свойств, определяющих возможные по характеристикам двигателя и сцеплению ведущих колес с дорожным покрытием диапазоны изменения скоростей движения автомобиля и его максимальные ускорения разгона.

Анализ расчетных показателей тягово-скоростных свойств колесной машины позволяет определять предельные дорожные условия, в которых еще возможно движение автомобиля, а также оценивать возможность буксировки в конкретных дорожных условиях прицепа заданной массы. Решение обратной задачи - задачи синтеза - дает возможность определить конструктивные параметры автомобиля, которые позволят:

· обеспечить заданные скорости движения и ускорения разгона в конкретных дорожных условиях;
· преодолеть заданные подъемы и буксировку прицепа заданной массы.

В зависимости от соотношения деформаций колеса и опорной поверхности различают четыре вида взаимодействия колеса с дорогой:

1) качение жесткого колеса по жесткой (практически недеформируемой) поверхности (рис. 1.1, а);
2) качение эластичного колеса по недеформируемой поверхности (рис. 1.1, б);
3) качение жесткого колеса по деформируемой (податливой) поверхности (рис. 1.1, в);
4) качение эластичного колеса по деформируемой поверхности (рис. 1.1, г).

Рис. 1.1.

Первый из рассматриваемых случаев относится к варианту качения стального колеса трамвая или поезда по рельсовому пути и в теории автомобиля обычно не используется. Три остальных случая характеризуют взаимодействие колеса автомобиля с различными дорожными поверхностями. При этом наиболее типичным является второй случай, соответствующий движению колеса с эластичной шиной по дороге с твердым покрытием (асфальт, асфальтобетон, брусчатка). В реальной эксплуатации встречается также третий случай, когда автомобиль движется по свежевыпавшему снегу и деформации шины значительно меньше деформаций снежного покрытия, а также четвертый случай, когда автомобиль (колесный трактор) движется по податливым грунтовым дорогам.

На рис.1.2 показаны основные геометрические параметры автомобильного колеса и шины. Здесь - диаметр наибольшего окружного сечения беговой дорожки шины ненагруженного колеса;

Посадочный диаметр обода; - ширина профиля шины;

Высота профиля шины; - коэффициент высоты профиля шины.

Очень важным, с точки зрения теоретических расчетов, является правильный выбор радиуса качения автомобильного колеса.

Рис. 1.2

В теории качения эластичного колеса по твердой (недеформируемой) поверхности оперируют четырьмя основными радиусами.

Свободный радиус - радиус наибольшего окружного сечения беговой дорожки шины ненагруженного колеса (т.е. при отсутствии его контакта с поверхностью дороги).

Статический радиус - расстояние от центра неподвижного колеса, нагруженного вертикальной силой, до опорной поверхности (рис. 1.3)

где - коэффициент вертикальной деформации шины;

Для радиальных шин легковых автомобилей;

Для шин грузовых автомобилей и автобусов, а также для диагональных шин легковых автомобилей.

Коэффициент зависит от величины вертикальной нагрузки на шину и от давления воздуха в шине, при этом с увеличением нагрузки уменьшается, а с увеличением давления - увеличивается.

Динамический радиус - расстояние от центра катящегося колеса до опорной поверхности (рис. 1.4). На величину, точно также, как на, влияют вертикальная нагрузка на колесо и давление воздуха в шине. Кроме того, динамический радиус несколько увеличивается с ростом угловой скорости вращения колеса и уменьшается с ростом передаваемого колесом крутящего момента. Противоположное влияние и на изменение обусловило то, что для дорог с твердым покрытием часто принимают.

Радиус качения (кинематический радиус) - отношение продольной скорости колеса к его угловой скорости вращения:

Радиус качения сильно зависит от величины и направления передаваемого колесом крутящего момента и сцепных свойств шины с дорожным покрытием. Если не превышает 60% значения, при котором наступает буксование колеса или его юз, то эту зависимость можно считать линейной. При этом в ведущем режиме зависимость имеет вид:

а в тормозном режиме (т.е. когда меняет направление)

где - радиус качения колеса в ведомом режиме (когда);

коэффициент тангенциальной эластичности шины.

Радиус качения колеса в ведомом режиме определяется экспериментально путем прокатывания нагруженного заданной вертикальной нагрузкой колеса на 5?10 полных оборотов (оборотов) и замера его пути качения. Так как, то

Рассмотрим характерные случаи:

1. Ведомый режим:

Ситуацию иллюстрирует рис. 1.5, а. В этом случае:

2. Режим полного буксования (рис. 1.5, б).

(максимальный момент колеса по сцеплению с дорогой);

3. Режим юза (рис. 1.5, в).

Рис. 1.5. Радиусы качения колеса: а - ведомый режим; б - режим буксования; в - режим юза

Рассмотренные случаи показывают, что диапазон возможных значений радиуса качения автомобильного колеса в реальных условиях изменяется от нуля до бесконечности, т.е. Это хорошо иллюстрирует график зависимости от (рис. 1.6). Видно, что в диапазоне значений от до происходит некоторое увеличение практически по линейному закону. Для большинства шин при работе в указанном диапазоне передаваемых колесом моментов. В зонах от до и от до зависимость сложная нелинейная, при этом в первой зоне по мере увеличения передаваемого колесом крутящего момента резко устремляется к нулю (полное буксование), а во второй зоне по мере возрастания тормозного (отрицательного) момента величина быстро уходит в бесконечность (режим чистого скольжения без вращения, т.е. так называемый юз).

Рис. 1.6

Характерное для всех стран постоянное стремление к повышению скоростей движения автомобилей и возрастающая плотность транспортных потоков приводят к увеличению напряженности процесса управления транспортным средством, что в свою очередь создает условия для ухудшения ситуации с безопасностью движения. Одним из мероприятий, способствующих частичному решению проблемы повышения безопасности движения, является автоматизация управления автомобилем. В числе наиболее доступных и эффективных способов автоматизации, обеспечивающих упрощение и облегчение управления автомобилем в городских условиях движения, когда ручное переключение передач у обычных механических трансмиссий приходится производить каждые 15?30 с, наиболее перспективным считается применение автоматических трансмиссий.

На легковых автомобилях и автобусах наибольшее распространение получили гидромеханические автоматические трансмиссии. Гидромеханическая автоматическая трансмиссия или гидромеханическая передача (ГМП) - это сочетание не требующего вмешательства в свою работу гидродинамического устройства и механической коробки передач с автоматизированным процессом переключения .