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 N_emax, кВт

161,8

Частота вращения вала двигателя при максимальной мощности n_N, об/мин

4200

Наличие ограничителя частоты вращения вала двигателя

нет

Передаточные числа:

коробки передач U_к1

U_к2

U_к3

U_зх

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 r_ст, м

0,271

Габаритные размеры

ширина B_r, м

высота H_r, м

1,49

1,37

КПД трансмиссии 

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 М_еmax , Н∙м

451.1

Частота вращения вала двигателя при максимальном крутящем моменте n_m, об/мин

2700

Максимальная скорость V_max, 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