Рассчётно-графический анализ тягово-скоростных свойств автомобиля ГАЗ-13

Министерство образования Украины

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

Кафедра автомобилей

Курсовая работа по теме:

“Рассчётно-графический анализ тягово-скоростных свойств автомобиля Газ-13”

Выполнил: ст. гр. Д 24

Домовец М.С.

Харьков 2004

Содержание

1. Исходные данные для расчёта

2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

3. Построение графиков силового баланса и динамической характеристики

а) Исходные данные для расчёта
Вид автомобиля	легковой
Полная масса m, кг	3175
Марка и тип двигателя	Мод.ГАЗ-13, карбюраторный
Максимальная мощность Nemax, кВт	161,8
Частота вращения вала двигателя при максимальной мощности nN, об/мин	4200
Наличие ограничителя частоты вращения вала двигателя	нет
Передаточные числа: коробки передач Uк1 Uк2 Uк3 Uзх раздаточной коробки или делителя главной передачи U0	2.64 1.55 1.00 2.00 нет 3.58
Шины	9.35-15
Статический радиус колёс rст, м	0,271
Габаритные размеры ширина Br, м высота Hr, м	1,49 1,37
КПД трансмиссии h	0,9
Коэффициент сопротивления воздуха K , Н∙с2/м4	0,3

б) Реальные значения основных параметров автомобиля для сравнения их с полученными расчётными данными
Максимальный крутящий момент двигателя Меmax , Н∙м	451.1
Частота вращения вала двигателя при максимальном крутящем моменте nm, об/мин	2700
Максимальная скорость Vmax, км/ч	175
Время разгона до 80 км/ч	нет данных

2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Для построения внешней скоростной характеристики поршневого двигателя внутреннего сгорания используют эмпирическую формулу Лейдермана, позволяющую по известным координатам одной точки скоростной характеристики N_{e max} и n_N воспроизвести всю картину мощности:

,

где N_e, кВт – текущее значение мощности двигателя,

n, об/мин – соответствующая частота вращения вала двигателя,

N_{e max}, кВт – максимальная мощность двигателя, N_emax=161.8 кВт.

n_N, об/мин – частота вращения вала двигателя при максимальной мощности.

А₁,А2 – эмпирические коэффициенты, характеризующие тип двигателя.

А1 и А2 принимаем равные 1,0 соответственно т. к. двигатель на заданном автомобиле карбюраторный.

Для выбора текущее значение n диапазон вращения вала двигателя от минимально устойчивых оборотов n_min до n_N разбивается на произвольное число участков с постоянным интервалом Δn, кратным 50 или 100. Интервал выбираем по формуле:

,

Так как у карбюраторного двигателя, не имеющего ограничителя частоты вращения, максимальная частота вращения коленчатого вала n_N при движении автомобиля с максимальной скоростью может на 10-20% превышать частоту n_N, для него берут ещё одно значение n после n_N с тем же интервалом Δn.

Минимальную частоту вращения коленчатого вала n_min выбирают в пределах 400…800 об/мин. Меньшие значения принимают для дизелей, большие – для карбюраторных двигателей легковых автомобилей и АТС на их базе, средние – для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей и АТС на их базе.

Nmin= 800 об/мин и Δn =

об/мин.

,

Результаты расчётов занесены в таблицу 1 и с их помощью строем внешнюю

скоростную характеристику двигателя N_e=f(n) и M_e=f(n). Для дизельных двигателей и карбюраторных с ограничителями внешнюю скоростную характеристику строят до точки, соответствующей n_N.

3. Построение графиков силового баланса и динамической характеристикой

При построении графиков силового баланса для различных передач и скоростей движения автомобиля рассчитывают значения составляющих уравнения силового баланса:

P_k-P_ψ-P_w -P_j=0, (4)

Тяговое усилие на ведущих колёсах определяют из выражения, Н:

, (5)

где: r_д – динамический радиус колеса, который в нормальных условиях движения принимают равным r_ст, м.

Вторую составляющую силового баланса – силу суммарного дорожного сопротивления – определяют по формуле, Н:

P_ψ=ψ∙G,

где G=g∙m – полный вес автомобиля, Н. g=9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

В расчётах не учитывается влияние скорости движения на коэффициент сопротивлению качению, в связи с чем полагаем ψ=const. Для автомобиля Газ-13 G=9,81∙3175=31146.75 Н, а при заданном ψ = 0,037 Р_ψ= 0,037 ∙ 31146,75=1152,430 Н.

Сила сопротивления воздуха, Н:

,

где: F – лобовая площадь автомобиля, м².

V – скорость автомобиля, км/ч.

Лобовая площадь может быть определена по чертежу автомобиля, а при его отсутствии – приближённо по выражению:

F=α∙B_r∙H_r,

где: α – коэффициент заполнения площади, для легковых автомобилей

α=0,78…0,8; для грузовых автомобилей α=0,75…0,9 (большее значение принимают для автомобилей с большей полной массой); для автобусов α=0,85…0,95 (меньшие значения принимаются для автобусов малой вместимости, а большие - большей).

F = 0,8 ∙ 1,61 ∙ 1,44 = 1,3552 м²

Сила сопротивления разгону, Н:

,

где: δ – коэффициент, учитывающий влияние инерции вращающихся масс.

j – ускорение автомобиля в поступательном движении, м/с².

При построении и анализе графиков силового баланса величина P_j не рассчитывается, а определяется как разность тягового усилия P_k и суммы сопротивлений движению (P_ψ+ P_w).

График силового баланса и все последующие строят в функции скорости автомобиля V, км/ч, которая связана с частотой вращения вала n зависимостью:

,

где r_k – радиус качения колеса, м, равный при отсутствии проскальзывания, статистическому радиусу r_ст.

Динамический фактор автомобиля D определяется для различных передач и скоростей движения по формуле:

,

Для построения графика силового баланса рассчитываем сумму P_ψ+ P_w, которая зависит только от скорости и не зависит от передаточного числа коробки передач. Поэтому расчёт выполняем применительно к скоростям, соответствующим высшей передачи.

Таблица 2. Результаты расчетов силового баланса и динамической характеристики автомобиля ЗАЗ-968М

Параметры	Значение параметров
n , об/мин	600	900	1200	1500	1800	2100	2400	2700	3000	3200
a*n/nN	0,2222	0,3333	0,4444	0,5556	0,6667	0,77778	0,88889	1	1,111111	1,185185
b*(n/nN)2	0,0494	0,1111	0,1975	0,3086	0,4444	0,60494	0,79012	1	1,234568	1,404664
c*(n/nN)3	0,011	0,037	0,0878	0,1715	0,2963	0,47051	0,70233	1	1,371742	1,664787
a*n/nN+b*(n/nN)2-c*(n/nN)3	0,2606	0,4074	0,5542	0,6927	0,8148	0,91221	0,97668	1	0,973937	0,925062
Ne	8,0817	12,633	17,184	21,48	25,266	28,2859	30,2851	31,00817	30,2	28,68449
Me	128,63	134,05	136,76	136,76	134,05	128,634	120,509	109,677	96,13667	85,60526

Рисунок 1-Внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя внутреннего сгорания

Рисунок 2. Силовой баланс автомобиля

Рисунок .3. Динамическая характеристика автомобиля

Таблица 1. Результаты расчетов внешней скоростной характеристики двигателя

Параметры	Значение параметров
n , об/мин	600	900	1200	1500	1800	2100	2400	2700	3000	3200
a*n/nN	0,2222	0,3333	0,4444	0,5556	0,6667	0,77778	0,88889	1	1,111111	1,185185
b*(n/nN)2	0,0494	0,1111	0,1975	0,3086	0,4444	0,60494	0,79012	1	1,234568	1,404664
c*(n/nN)3	0,011	0,037	0,0878	0,1715	0,2963	0,47051	0,70233	1	1,371742	1,664787
a*n/nN+b*(n/nN)2-c*(n/nN)3	0,2606	0,4074	0,5542	0,6927	0,8148	0,91221	0,97668	1	0,973937	0,925062
Ne	8,0817	12,633	17,184	21,48	25,266	28,2859	30,2851	31,00817	30,2	28,68449
Me	128,63	134,05	136,76	136,76	134,05	128,634	120,509	109,677	96,13667	85,60526