Тягово-динамический расчет автомобиля УАЗ-3741

 

   На регуляторной ветви характеристики дизеля принимают изменения мощности Ne , крутящего момента   Me   по закону прямой линии.

   При этом частоту вращения на холостом ходу, когда Ne = 0 , определяют из выражения:

                                          nmax=nN∙(1,07…1,08)                                            (1.14)

         1.5 Определение передаточного числа главной передачи.

 

   Передаточное число главной  передачи существенно влияет  на тягово-динамические и экономические  показатели автомобиля, его определяют  по формуле:

                                                         (1.15)

где

 iк -   передаточное число коробки передач на высшей передаче.

   Если наивысшая передача  прямая, то iк = 1, если имеет место ускоряющая передача, то iк = 0,5…0,8.

    Для полноприводных, специальных, сельскохозяйственных автомобилей и автобусов iо увеличивают на 10…20% по сравнению с базовой моделью с целью обеспечения запаса мощности двигателя для преодоления дополнительных сопротивлений, часто встречающихся на тяжелых дорогах.

   Для маломонтажных автомобилей и при ограниченной мощности двигателя iо также повышают на 8…10%.

   Рассчитанное передаточное  число главной передачи с учетом  указанных условий следует сопоставить  с величиной iо автомобиля-прототипа.

io = (0.377 * 4200 * 0.389)/(1 * 110) = 5.59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         1.6 Определение передаточных чисел в коробке передач.

 

   Вначале определяют передаточное число коробки передач на первой передаче  iк1, при этом передаточное число должно удовлетворять следующим условиям:

• обеспечить преодоление заданного максимального дорожного сопротивления,
• обеспечить реализацию касательной силы тяги при передаче максимального крутящего момента двигателя по сцеплению.

Первое условие будет выполнено, если максимальная касательная сила будет равна

                                     (1.16)

откуда

                                                         (1.17)

ik1 = (29800 * 0.08 * 0.389)/(260 * 5.59 * 0.92) = 0.69

      Второе условие будет обеспечено, если

 

                                       (1.18)

откуда

                                                         (1.19)

ik1 = (1 * 29800 * 0.8 * 0.389)/(260 * 5.59 * 0.92) = 6.9

 

где  G -    вес автомобиля, Н

ψmax -  (заданный) коэффициент дорожного сопротивления,

rк - радиус качения ведущего колеса, м

λ - коэффициент нагрузки ведущих колес ( = 0,75),

φmax -  коэффициент сцепления ведущих колес с опорным основанием (дорогой),  ηтр - КПД     трансмиссии.

 iк1 < 6.9

iк1 = 4.625

   Таким образом, передаточное число первой ступени коробки передач должно лежать в пределах, обусловливающих преодоление автомобилм максимального дорожного сопротивления и отсутствие буксования ведущих колес.

   Общее передаточное число трансмиссии на первой передаче равно

                             iтр1 = io∙ iк1                                                       (1.20)             

iтр1 = 5.59 * 4.625 = 25.85

 

   Передаточные числа промежуточных передач КПП определяют из условия распределения их по закону геометрической прогрессии, для которого справедливы следующие соотношения:

 

                                    (1.21)

откуда

; ; или

           Знаменатель геометрической прогрессии  определяется из выражения 

 

                                                                                                                  (1.22)

  где  z - число передач,

  iкпz - передаточное число на высшей передаче.

  Если  высшая передача прямая      iкпz=1 , то

 

                                                                                                                   (1.23)

g = = 1.66

Таким образом могут быть найдены передаточные числа коробки передач на всех передачах.

iк2 = 4.625/1.66 = 2.78

iк3 = 2.78/1.66 = 1.67

iк3 = 1.67/1.66 = 1

Зная передаточные числа коробки передач и главной передачи, определяют передаточные числа трансмиссии по формуле:                                 

                                             iтрi = iкi∙io

                               iтр2 = 2.78 * 5.59 = 15.54

                                iтр3 = 1.67 * 5.59 = 9.34

                                iтр4 = 1 * 5.59 = 5.59

После этого определяют скорость движения автомобиля по передачам, используя выражение

 

                                             , км/ч                         (1.24)                                                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     2. Расчет и построение

динамической характеристики автомобиля

 

   Динамической характеристикой называют графическую зависимость динамического фактора от скорости движения автомобиля на различных передачах.

   Динамический фактор представляет собой отношение избыточной касательной силы тяги к весу автомобиля

 

 

                                                                     (2.1)

 

   Таким образом величина динамического фактора зависит от характера протекания кривой крутящего момента двигателя  Мк , передаточного числа трансмиссии iтр , скорости движения автомобиля  V , и его веса Ga.

    Для получения данных, необходимых для построения теоретической динамической характеристики автомобиля, проводят расчеты в следующей последовательности:

   1. Принимают выбранные при построении скоростной характеристики двигателя значения частот вращения коленчатого вала – nei.

   2. Для этих значений частоты вращения коленчатого вала подсчитывают величины скоростей движения автомобиля на каждой передаче по формуле (1.24) и величины касательных сил тяги по формуле:

 

                                                      , H                                        (2.2)

   Величину  Mкi при каждом значении частоты вращения коленчатого вала определяют по ранее построенной внешней скоростной характеристике двигателя (рис.1.1).

   3.     Подсчитывают  значения силы сопротивления  воздуху

                                                        , H                                           (2.3)   

  

 

 

 

 

 

 

 Полученные в результате  расчета данные заносят в таблицу:

Таблица 2.1

Передача	Расчет. точка	n. мин-1	V. км/ч	Мк, Н∙м	Рк, Н	Рw, Н	D
І	1	1000	5.67	260.3	15797.73	3.67	0.44
	2	1500	8.51	293.5	17812.65	8.27	0.49
	3	2000	11.34	280.5	17023.68	14.69	0.47
	4	2500	14.18	280.1	16999.40	25.02	0.47
	5	3000	17.01	266.3	16161.87	33.05	0.44
	6	3500	19.85	246.3	14941.99	45.01	0.41
	7	4000	22.69	224.4	13618.94	58.81	0.37
II	1	1000	9.47	260.3	9456.12	10.24	0.26
	2	1500	14.21	293.5	10662.21	23.07	0.29
	3	2000	18.95	280.5	10189.94	41.02	0.28
	4	2500	23.69	280.1	10175.41	61.11	0.28
	5	3000	28.42	266.3	9674.09	92.26	0.26
	6	3500	33.16	246.3	8943.90	125.61	0.24
	7	4000	37.89	224.4	8151.96	163.99	0.22
III	1	1000	15.81	260.3	5666.17	28.55	0.16
	2	1500	23.87	293.5	6388.86	64.27	0.17
	3	2000	31.62	280.5	6105.88	114.21	0.17
	4	2500	39.53	280.1	6097.17	179.22	0.16
	5	3000	47.44	266.3	5796.78	257.08	0.15
	6	3500	55.34	246.3	5359.24	349.83	0.14
	7	4000	63.25	224.4	4884.70	465.99	0.12
IV	1	1000	26.24	260.3	3414.71	78.62	0.09
	2	1500	39.36	293.5	3850.24	176.97	0.10
	3	2000	52.48	280.5	3679.70	314.61	0.09
	4	2500	65.61	280.1	3674.45	491.73	0.09
	5	3000	78.71	266.3	3493.42	707.69	0.08
	6	3500	91.83	246.3	3229.74	963.28	0.06
	7	4000	104.95	224.4	2943.76	1258.21	0.05

 

 

 

 

.

 

 

 

     3.   Расчет и построение

экономической характеристики автомобиля

 

   Топливную экономичность автомобиля принято оценивать расходом топлива в литрах на 100 км пройденного пути.

    Для лучшего представления об экономичности автомобиля строят графики, показывающие зависимость расхода топлива автомобиля на 100 км пробега от скорости движения  для различных дорожных условий. Такую графическую зависимость  называют экономической характеристикой автомобиля.

    Теоретическую экономическую характеристику строят для условий равномерного прямолинейного движения автомобиля. В курсовой работе принимают движение автомобиля на дороге, характеризующейся приведенным коэффициентом дорожного сопротивления движению с полной нагрузкой на прямой передаче.

    Расчет показателей  для построения экономической характеристики автомобиля производят в следующей последовательности:

1. Для  данных, используемых при расчете  и построении внешней скоростной  характеристики двигателя, определяют  скорость движения автомобиля  на прямой передаче по формуле

                                                      (3.1)

2. Мощность  двигателя Nеi потребная для движения в заданных дорожных условиях, определяемых коэффициентом ψ, определяют по ранее приведенной формуле

 

         

3. Удельный  расход топлива gei является величиной переменной, зависящей от скоростного и нагрузочного режимов двигателя, и может быть определен из уравнения

 

,                                     (3.3)

где  gе(Nemax) - удельный расход топлива при максимальной мощности двигателя (определяется по внешней скоростной характеристики двигателя),

     kn’- коэффициент, учитывающий влияние на величину gei скоростного режима работы двигателя,

     kN’’- коэффициент, учитывающий влияние на величину gei нагрузочного режима работы двигателя.

Коэффициент kn определяется в зависимости от отношения ne/nN частот вращения коленчатого вала двигателя при текущем и максимальном значениях мощности:

ne/nN……       0,3         0,4         0,5        0,6        0,7        0,8        0,9        1,0         1,1

kn’………      1,05       1,02       0,98       0,96      0,94      0,95      0,96      1,0         1,06

Коэффициент kN определяетcя в зависимости от степени использования мощности двигателя Nei/Nemax.

Nei/Nemax……..0,2         0,3         0,4         0,5        0,6        0,7        0,8        0,9       1,0

kN (бенз.)…… 2,0        1,70       1,54       1,35      1,20      1,10      0,96      0,88     1,00

kN (дизель)….1,50       1,38       1,25       1,12      1,09      1,06      1,00      1,00     1,00

   Величины коэффициентов kn’ и kN’’ могут быть также найдены по специальным графикам,  представленным на рис.3,1.

 

 

                      

 

           4. По полученным значениям gei и Nei для различных скоростей движения на высшей передаче автомобиля определяют расход топлива па 100 км пути по формуле

, л/100км                                                 (3.4)

где γт - плотность топлива, кг/л; для бензина γт=0,725кг/л

                     γт=0,825кг/л для дизельного топлива

          5. Аналогично производят расчет  расхода топлива на 100 км пробега  для других дорожных условий, определяемых коэффициентом Ψ:

             Ψ1 = Ψ – 0,15 Ψ

             Ψ2 = Ψ + 0,15 Ψ

 

Полученные расчетные данные заносятся в таблицу

Таблица 3.1

ψ	n. мин-1	V. км/ч	ne/nN	kn	Nei кВт	Nei/Nemax	kN	ge кВт∙ч	Qs л/100км
ψ	1000	26.24	0.25	1.05	12.24	0.13	2.50	246.75	15.88
	1500	39.36	0.4	1.02	19.54	0.21	1.90	182.17	12.47
	2000	54.48	0.5	0.98	28.26	0.30	1.70	156.60	11.63
	2500	65.61	0.63	0.95	36.92	0.39	1.54	137.52	10.67
	3000	78.71	0.75	0.95	49.66	0.53	1.30	116.10	10.10
	3500	91.83	0.86	0.94	60.46	0.64	1.15	103.78	9.42
	4000	104.95	1	1.0	80.67	0.92	0.85	79.90	9.11
Ψ1	1000	26.24	0.25	1.05	10.40	0.11	2.13	209.74	13.49
	1500	39.36	0.4	1.02	16.61	0.18	1.62	154.84	10.59
	2000	54.48	0.5	0.98	24.02	0.26	1.45	133.11	9.89
	2500	65.61	0.63	0.95	31.38	0.33	1.31	116.89	9.07
	3000	78.71	0.75	0.95	42.21	0.45	1.20	98.69	8.59
	3500	91.83	0.86	0.94	51.39	0.54	0.98	88.21	8.01
	4000	104.95	1	1.0	73.71	0.78	0.72	67.92	7.74
Ψ2	1000	26.24	0.25	1.05	14.08	0.15	2.88	283.76	18.26
	1500	39.36	0.4	1.02	22.47	0.24	2.19	209.49	14.34
	2000	54.48	0.5	0.98	32.49	0.35	1.96	180.09	13.37
	2500	65.61	0.63	0.95	42.46	0.45	1.77	158.15	12.27
	3000	78.71	0.75	0.95	57.11	0.61	1.49	133.52	11.62
	3500	91.83	0.86	0.94	69.35	0.74	1.32	119.35	10.83
	4000	104.95	1	1.0	99.71	1.06	0.98	91.89	10.48