Тяговый расчёт автомобиля

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию 

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Кафедра "Автомобильный транспорт" 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая работа

"Тяговый  расчёт автомобиля" 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил        

                           АТз     Вариант 34. 

Проверил          __________________ 
 
 
 
 
 

       Техническое задание на разработку автомобиля: 

1. Спроектировать  прототип автомобиля ГАЗ 31029;
2. Число мест в салоне, включая водителя 5;
3. База автомобиля 2800, [мм];
4. Максимальная скорость на прямой передаче на горизонтальном участке пути 135, [км/ч];
5. Вертикальная координата центра масс при полной нагрузке h_g, [мм];
6. Максимальный коэффициент сопротивления дороги y_max=0,34;
7. Число передач в коробке перемены передач, включая прямую, 4;
8. Частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности 4700, [мин^-1].

 

1. Определение полной массы автомобиля

 

       Полную  массу m_a автомобиля определяют как сумму масс снаряженного автомобиля m_б и груза m_н по номинальной грузоподъемности и числу мест пассажиров, включая водителя.

       Снаряженная масса может быть определена по формуле 

   - для легковых автомобилей:

                                            , [кг]                          (1) 

где z – число мест в салоне, включая водителя.

     - коэффициент снаряженной массы, зависящий от номинальной грузоподъемности и пассажировместимости. Он колеблется в следующих пределах: легковые автомобили -  0,2-0,6; ( - 0,2)

                                             

       Полная  масса легкового автомобиля определяется следующим образом из выражения:                       , [кг]                                           (2) 

                                        

2. Подбор  размера шин и  расчет радиуса качения

 

       Для подбора шин и определения  по их размерам радиусов качения колеса необходимо знать распределение  нагрузки по мостам.

       У легковых автомобилей распределение нагрузки от полной массы по мостам зависит в основном от компоновки. При классической компоновке на заднюю ось приходится 52…55% нагрузки от полной массы, для переднеприводных автомобилей – 48%. 

       Определим вес автомобиля:

                                                         , [Н]                                          (3)

                                          

       В зависимости от процентного распределения  нагрузки, определим нагрузки от полной массы на переднюю и заднюю оси автомобиля:

                                                        ,[Н]                                         (4)

                                                        ,[Н]                                         (5)

                                           

                                           

       Далее определяем нагрузку на каждое колесо передней и задней оси автомобиля соответственно по формулам:

                                                         , [Н]                                               (6)

                                                        

                                                         , [Н]                                              (7)

                                                        

       Расстояние  от передней оси до центра масс найдем по формуле:

                                                            , [мм]                                            (8)

где G_a – модуль сил тяжести автомобиля [Н];

  L – база автомобиля, [мм].

                                           

       Расстояние от центра масс до задней оси:

                                                      , [мм]                                            (9)

                                                     

рис1.Схема

       Выбираем  шины исходя из максимальной нагрузки на колесо по таблице 1. 

       Таблица 1 – Шины автомобилей.

         205/70 R14 с максимальной нагрузкой 6300 Н, 205 и 70 - ширина профиля в миллиметрах и в дюймах соответственно, посадочный диаметр обода 14 дюймов.

       По  этим размерам можно определить радиус колеса, находящегося в свободном состоянии:

                                                     , [мм]                                            (10)

где b – ширина профиля шины [мм];

      d – диаметр обода шины [мм], (1 дюйм = 25,4 мм).

                                                        

       Радиус  качения колеса r_к определяется с учетом деформации, зависящей от нагрузки:

                                              , [мм]                                         (11)

где k – коэффициент радиальной деформации.

Для стандартных и широкопрофильных шин k принимают 0,1…0,16.  

                                             
 
 

3.   Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

 

       Расчет  начинается с определения мощности N_eV, необходимой для обеспечения движения с заданной максимальной скоростью V_MAX.

       При установившемся движении автомобиля мощность двигателя в зависимости от дорожных условий может быть выражена следующей формулой:

                                , [кВт]                           (12)

где V_max – максимальная скорость [м/с];

       ψ_v – коэффициент суммарного дорожного сопротивления;

       K_В – коэффициент обтекаемости, Н·с²/м⁴;

       F – лобовая площадь автомобиля, м²;

        η_Т – кпд трансмиссии;

       K_Р – коэффициент коррекции.

     Для легковых автомобилей ψ_v определяется по формуле:

                                                     ,                                      (13)

где V_max – максимальная скорость [м/с].

                                                    

      Коэффициент обтекаемости для легковых автомобилей

 K_в = 0,20 ÷ 0,35 Н·с²/м⁴

       Лобовую площадь для легковых автомобилей  находим из формулы:

                                                       , [м²]                                  (14)

где B_Г  – габаритная ширина, м;

   H_Г – габаритная высота, м;

                                                          

       Коэффициент полезного действия трансмиссии  принимается равным η_Т = 0,8 ÷ 0,95.

       Коэффициент коррекции в данном случае рекомендуется  применять K_Р = 0,6 ÷ 0,8.

         

1.   Частота вращения  коленчатого вала  двигателя

 

       Частота вращения коленчатого вала двигателя  n_V, соответствующая максимальной скорости автомобиля, определяется из уравнения:

                                                   , [мин^-1]                                      (15)

где V_max – максимальная скорость [км/ч];

       η_n – коэффициент оборотистости двигателя.

                                                       

У существующих легковых автомобилей коэффициент  оборотистости двигателя η_n лежит в пределах 30 ÷ 35 

2.   Максимальная мощность  двигателя

 

       Максимальную  мощность двигателя найдем из формулы:

                   , [кВт]                       (16)

        где n_N – частота вращения при максимальной мощности двигателя