Транспорт

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 Ne max и nN воспроизвести всю картину мощности
,
где Ne, кВт – текущее значение мощности двигателя,
n, об/мин – соответствующая частота вращения вала двигателя,
Ne max, кВт – максимальная мощность двигателя, Nemax=161.8 кВт.
nN, 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 nmin до nN 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 nN при движении автомобиля с максимальной скоростью может на 10-20% превышать частоту nN, для него берут ещё одно значение n после nN с тем же интервалом Δn.
Минимальную частоту вращения коленчатого вала nmin 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 Ne=f(n) и Me=f(n). Для дизельных двигателей и карбюраторных с ограничителями внешнюю скоростную характеристику строят до точки, соответствующей nN.
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
Pk-Pψ-Pw -Pj=0, (4)
Тяговое усилие на ведущих колёсах определяют из выражения, Н

, (5)
где rд – динамический радиус колеса, который в нормальных условиях движения принимают равным rст, м.
Вторую составляющую силового баланса – силу суммарного дорожного сопротивления – определяют по формуле, Н

Pψ=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 Рψ= 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∙Br∙Hr,
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 Pj не рассчитывается, а определяется как разность тягового усилия Pk и суммы сопротивлений движению (Pψ+ Pw).
График силового баланса и все последующие строят в функции скорости автомобиля V, км/ч, которая связана с частотой вращения вала n зависимостью
,
где rk – радиус качения колеса, м, равный при отсутствии проскальзывания, статистическому радиусу rст.
Динамический фактор автомобиля D определяется для различных передач и скоростей движения по формуле

,
Для построения графика силового баланса рассчитываем сумму Pψ+ Pw, 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