Реферат: Расчет автомобиля ГАЗ 3302

Расчет автомобиля ГАЗ 3302

1. Тяговый расчет

1.1 Цель расчета

Тяговый расчет служит для определения основных параметров двигателя и трансмиссии автомобиля, обеспечивающих ему требуемые тягово-скоростные свойства в заданных условиях движения. Тяговый расчет выполняют при проектировании новой и модернизации выпускаемой модели автомобиля.

1.2 Исходные данные для выполнения расчета

Таблица 1.1. Исходные данные для тягового расчета

Тип автомобиля:

Легковой

Колесная формула, компоновка:

4х2.2, Заднеприводная

Снаряженная масса, кг:

1850

Тип двигателя:

Бензиновый

Тип трансмиссии:

Механическая

Количество передач:

5

Пассажировместимость, человек:

3

Максимальная скорость />, км/ч

115

1.2.1 Коэффициент сопротивления дороги />

Величину коэффициента сопротивления дороги при максимальной скорости принимаем равной />.

1.2.2 Максимальный коэффициент сопротивления дороги />

Максимальный коэффициент сопротивления дороги />, преодолеваемый легковыми автомобилями на низшей передаче трансмиссии, принимают равным 0,3…0,5. Для расчета принимаем />.

1.2.3 Фактор обтекаемости />

Аэродинамические свойства автомобиля зависят от фактора обтекаемости:

/>,

где />– коэффициент лобового сопротивления;

/>– плотность воздуха;

/>– площадь миделева сечения.

/>

1.2.4 Распределение массы автомобиля по осям

У грузовых автомобилей распределение массы по осям зависит от компоновочной схемы. Для расчета принимаем в снаряженном состоянии: />, />; при полной массе />, />.

1.2.5 КПД трансмиссии />

КПД трансмиссии зависит от ее конструкции и для грузовых автомобилей составляет 0,88…0,9. В расчетах принимаем />.

1.3 Выполнение тягового расчета

1.3.1 Определение полной массы автомобиля />

Полная масса грузового автомобиля определяется по формуле:

/>,

где />– масса автомобиля в снаряженном состоянии;

/>– расчетная масса водителя и пассажиров;

/>– масса багажа на одного человека;

/>– число мест;

/>— номинальная грузоподъемность;

/>

1.3.2 Подбор шин

Максимальная и минимальная нагрузки на шину определяются по формулам:

/>, />,

где />– часть полной массы автомобиля, приходящейся на наиболее нагруженную переднюю (1) или заднюю (2) ось, кг;

/>– часть массы автомобиля в снаряженном состоянии, приходящейся на наименее нагруженную переднюю (1) или заднюю (2) ось, кг;

/>– число шин на колесах наиболее нагруженной оси;

/>– число шин на колесах наименее нагруженной оси;

/>– ускорение свободного падения, />.

/>,

/>.

Для расчётов принимаем шины размерностью 185/175R16.Ее статический радиус rст=0,2195м.

/>

1.3.3 Определение максимальной мощности двигателя

Для автотранспортных средств всех типов требуемую максимальную мощность двигателя выбирают из условия обеспечения заданной максимальной скорости />.

При движении с максимальной скоростью />ускорение автомобиля />и мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления разгону:

/>.

Принимая />, запишем уравнение мощностного баланса при движении автомобиля с максимальной скоростью:

/>,

где />– мощность двигателя, необходимая для движения автомобиля с максимальной скоростью, кВт;

/>– мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги, кВт;

--PAGE_BREAK--

/>– мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт;

/>– КПД трансмиссии;

/>– коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости движения;

/>– полная масса автомобиля, кг;

/>– ускорение свободного падения, />;

/>– фактор обтекаемости, />;

/>– максимальная скорость движения автомобиля, />.

/>

Необходим двигатель, мощность которого на 5% превышает расчётную мощность, что составляет 81,6*1,05=85,68 кВт. В таблице 1.2. приведены параметры выбранного прототипа двигателя.

Таблица 1.2. Параметры двигателя

Двигатель

ЗМЗ-4052

Мощность, кВт (л.с.)

91 (123,8)

Частота вращения при максимальной мощности, рад/с (об/мин)

546 (5200)

Максимальный крутящий момент, Нм

205

Частота вращения при максимальном моменте, рад/с (об/мин)

473 (4500)

1.3.4 Определение передаточных чисел агрегатов трансмиссии

Проводится проверочный расчет выбранных передаточных чисел трансмиссии.

Таблица 1.3. Параметры КПП автомобиля ГАЗ 3302

Передаточные числа коробки передач

i1

i2

i3

i4

i5

4,05

2,34

1,39

1,084

0,86

Передаточное число главной передачи iГП= 3,9

Определение максимального и минимального передаточных чисел трансмиссии

Максимальное передаточное число трансмиссии определяют по формуле:

/>

Проверяем полученное значение максимального передаточного числа трансмиссии по условию отсутствия буксования ведущих колес (по сцеплению ведущих колес с дорогой)

Условием отсутствия буксования ведущих колес служит неравенство />.

/>.

mсц=mR2*ma2=1,3*2450=3185 кг;

Минимальное передаточное число трансмиссии определяется по формуле:

/>; />,

откуда

/>,

где />– угловая скорость вращения вала двигателя при максимальной скорости движения;

/> – радиус качения колес;

/> – максимальная скорость автомобиля.

/>,

где />– угловая скорость вращения вала двигателя при максимальной мощности;

/>.

/>

Определение диапазона передаточных чисел трансмиссии

Диапазон передаточных чисел трансмиссии равен отношению максимального передаточного числа трансмиссии к минимальному передаточному числу трансмиссии

/>.

1.4 Тягово-динамические характеристики автомобиля

1.4.1 Тяговый баланс, динамический фактор, мощностной баланс и ускорение при разгоне автомобиля

    продолжение
--PAGE_BREAK--

Проведем необходимые расчеты для построения графиков тягового баланса, динамической характеристики, ускорений при разгоне и мощностного баланса автомобиля.

Расчётные формулы:

Пересчёт угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя в скорость автомобиля:

/>,

где />– передаточное число i-й ступени КПП;

/> – передаточное число главной передачи.

Сила сопротивления качению:

/>,

где fo– коэффициент сопротивления качения при малых скоростях.

Сила сопротивления воздуха:

/>

Сила сопротивления движению:

/>,

где Кс=0,95 – коэффициент подкапотных потерь.

Сила тяги на колёсах:

/>

Динамический фактор:

/>

Ускорение при разгоне:

/>,

где f– коэффициент сопротивления качению; f=f(1+0,0003*Va) при Va>15 м/с; f=fпри Va<15 м/с; g=9.81 м/с – ускорение свободного падения;

/> – коэффициент учёта вращающихся масс

/>,

где Iе– момент инерции вращающихся частей двигателя;

Iк– момент инерции i-roколеса.

Мощность на колёсах:

/>

Мощность сопротивления воздуха:

/>

Мощность сопротивления качению:

/>

Полученные данные заносим в табл. 1.4. – 1.8.

Таблица 1.4. Тяговая сила на колесах

n, мин

V1, м/с

Fk1, Н

V2, м/с

Fk2, Н

V3, м/с

Fk3,

Н

V4,

м/с

Fk4,

Н

Va5,

м/с

Fk5,

Н

1000

1,595

7994

2,76

4619

4,65

2743,72

5,96

2139,71

7,51

1697,55

1200

1,914

8148

3,31

4708

5,58

2796,42

7,15

2180,80

9,01

1730,16

1400

2,233

8281

3,86

4785

6,51

2842,09

8,34

2216,42

10,51

1758,41

1600

2,552

    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--

1,103

0,766

0,329

0,089

-0,181

5200

1,059

0,729

0,294

0,048

-0,232

5400

1,011

0,688

0,256

0,005

-0,285

5600

0,961

0,645

0,216

-0,040

-0,341

5800

0,906

0,599

0,173

-0,087

-0,400

6000

0,848

0,550

0,128

-0,137

-0,461

1.4.2Определение времени и пути разгона автомобиля

Время разгона автомобиля на каждой передаче:

/>,

где V1– скорость в начале разгона;

V2 – скорость в конце разгона;

ах – ускорение автомобиля.

Наиболее выгодно переключать передачи в точках пересечения графиков ускорений на разных передачах.

Представленный интеграл удобно вычислить численным методом. Для этого разобьем время разгона на каждой передаче на 12 интервалов. Обозначим:

j – номер передачи;

i – номер интервала;

Vi – скорость в конце i-ro интервала;

Vi-1 – скорость в начале i-ro интервала;

ахi-1 – ускорение в начале i-ro интервала;

axi– ускорение в конце i-roинтервала.

Тогда:

/> – изменение времени на i-ом интервале;

/> – изменение скорости на i-ом интервале;

/> – среднее ускорение на интервале.

Кроме того, необходимо учесть время переключения передач />, которое примем равным 0,5 секунде. Тогда время разгона

/>,

где n– количество передач;

m=12 – количество интервалов разбиения времени.

При переключении передачи также происходит уменьшение скорости на величину

/>,

где азам– ускорение автомобиля при переключении передачи;

tn=0,5 сек. – время переключения передачи;

/>

где Fтр– сила трения в трансмиссии , Fтр=0.

Путь разгона автомобиля на каждой передаче

/>,

где t1– время в начале разгона;

t2– время в конце разгона;

V– скорость автомобиля.

Интеграл удобно вычислить численным методом. Для этого разобьём путь разгона на каждой передаче на 12 интервалов.

Обозначим:

j– номер передачи;

i– номер интервала;

Vi– скорость в конце i-roинтервала;

Vi-1– скорость в начале i-roинтервала;

Si-1– путь в начале i-roинтервала;

Si– путь в конце i-roинтервала.

    продолжение
--PAGE_BREAK--

Тогда

/>,

где />— изменение времени на i-ом интервале; />;

Vcpi– средняя арифметическая скорость автомобиля на i-ом интервале;

/>.

Также необходимо учесть путь, пройденный автомобилем в период переключения передачи Sпj. Тогда путь разгона

/>,

где />.

где />– средняя арифметическая скорость автомобиля в период переключения передачи.

По результатам расчетов построены графики времени и пути разгона автомобиля.

Полученные данные заносим в таблицу 1.9.

Таблица 1.9. Время и путь разгона автомобиля

V, м/с

tp,c

S, м

0,67

0,535144

0,179273

1,34

1,070288

0,717092

2,01

1,597639

1,600406

2,68

2,109871

2,801591

3,35

2,610431

4,310781

4,02

3,105261

6,13423

4,69

3,599179

8,285243

5,36

4,096765

10,78561

6,03

4,606077

13,68594

6,7

5,13426

17,04782

7,37

5,687065

20,93681

8,04

6,282622

25,52556

7,944

7,282622

33,51756

8,444

7,787418

37,65385

8,944

8,294517

42,06258

9,444

8,804461

46,751

9,944

9,319659

51,74533

10,444

9,842398

57,07414

10,944

10,37347

62,75337

11,444

10,9143

68,80738

11,944

11,46587

75,25746

12,444

12,03084

82,14673

12,944

12,61156

89,51839

13,444

13,21216

97,44271

13,944

13,83444

    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--

 

Qs

 

 

обороты

1 передача

2 передача

3 передача

4 передача

5 передача

1000

21,52806

21,852482

22,665344

23,43682

24,569698

1200

21,20106

21,64204

22,76441

23,83435

25,412787

1400

20,91201

21,48491

22,960386

24,37169

26,460815

1600

20,65993

21,384445

23,242981

25,04486

27,719759

1800

20,44394

21,33039

23,624568

25,86144

29,162697

2000

20,2632

21,326065

24,096818

26,79929

30,79753

2200

20,11694

21,370682

24,658801

27,86693

32,622956

2400

20,00406

21,463628

25,3101

29,06413

34,63904

2600

19,92469

21,611355

26,050795

30,39149

36,864957

2800

19,87784

21,800211

26,881426

31,85036

39,268818

3000

19,86297

22,036535

27,802958

33,45885

41,870992

3200

19,87956

22,32033

28,816754

35,18846

44,676242

3400

19,92716

22,651718

29,92454

37,05766

47,690304

3600

20,00533

23,03995

31,128373

39,07032

50,94344

3800

20,11368

23,467776

32,430612

41,2308

54,397025

4000

20,25183

23,944212

33,833887

43,54391

58,081686

4200

20,41945

24,469766

35,341061

46,03662

62,006276

4400

20,61622

25,045018

36,955208

48,672

66,208828

4600

20,84182

25,681893

38,660921

51,47668

70,64341

4800

21,09597

26,358976

40,498078

54,4568

75,347786

5000

21,3784

27,087801

42,452335

57,61868

80,33276

5200

21,68883

27,869106

44,527286

60,96884

85,609556

5400

22,02698

28,716961

46,726585

64,54212

91,225174

5600

22,3926

29,606021

49,053919

68,29008

97,122003

5800

22,78538

30,549824

51,512983

72,24659

103,34626

6000

23,20506

31,549088

54,10747

76,41861

109,91064