Тягово-динамический расчет автомобиля ГАЗ 3110. С оценкой Проверил профессор, д т. н. Блаженнов Е. И. Расчетнографическая работа По курсу Теория колесных машин Тяговодинамический расчет автомобиля газ 3110
![]()
|
Министерство Образования РФ Ярославский Государственный Технический Университет Работа защищена с оценкой:______ Проверил профессор, д.т.н. Блаженнов Е. И. _________ Расчетно-графическая работа По курсу: «Теория колесных машин» Тягово-динамический расчет автомобиля ГАЗ 3110 Работу выполнил студент группы АД-32 Матвеев А.И. 2004 Определение исходных данных 1.1 Уточнение задания на тягово-динамический расчет Тип автомобиля: ГАЗ-3110 предназначен для эксплуатации по дорогам с твердым покрытием. Выпускается с мая 1997г. Пасажировместимость составляет 5 человек, масса снаряженного автомобиля 1400 кг. Полная масса автомобиля 1790 кг. Допустимая масса груза в багажнике (при нагрузке 5 человек) 50 кг. Максимальная скорость движения на высшей передаче 190 км/ч. Двигатель: ЗМЗ – 4062, рядный 4-х цилиндровый, с впрыском топлива – бензин. Колесная формула: 4 ![]() Трансмиссия: сцепление – однодисковое, сухое, с гидравлическим приводом выключения. Коробка передач: механическая, 1-3.5; 2-2.26; 3-1.45; 4-1; 5-0.794; задний ход – 3.28, пятиступенчатая с синхронизаторами на всех передачах. Карданная передача: двухвальная, с промежуточной опорой. Задний мост: с неразъемным картером. Главная передача: коническая гипоидная. Расположение двигателя: переднее. Максимальная частота вращения двигателя по внешней скоростной характеристике принимаю 1200 мин-1. Максимальное дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем на первой передаче: ![]() Коэффициент деформации шин: ![]() Коэффициент сопротивления качению колес выбирается для сухого ровного асфальта ![]() Подъем, преодолеваемый автомобилем при движении на высшей передаче (при максимальной скорости движения): 0,025. Коэффициент учета вращающихся масс, определяем по формуле: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Максимальная частота вращения двигателя по внешней скоростной характеристике равна номинальной частоте вращения. Коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой ![]() 1.2 Определение массы автомобиля, выбор размера шин Для определения массы (собственной) автомобиля применяют коэффициент использования массы автомобиля: ![]() где – МГ – масса полезной нагрузки, МО – собственная масса автомобиля. Для данного принимаем ![]() ![]() Для выбора шин необходимо определить нагрузку приходящуюся на одно колесо автомобиля: G1=7.9 кН (50%); G2=7,9 (%50). Т.К. оси нагружаются равномерно, то по таблице 1 ГОСТ5513-86 выбираем шины с допустимой нагрузкой 7,9 кН – 255/60 R16. 1.3 Вычисление радиуса качения колес При приближенных расчетах пользуются формулой: ![]() ![]() ![]() ![]() 2. Определение параметров двигателя 2.1 Вычисление мощности двигателя при максимальной скорости Мощность двигателя при движении с максимальной скоростью вычисляется по уравнению мощностного баланса: ![]() где 0,9 – множитель, учитывающий потери мощности. NH – мощность двигателя по В.С.Х. по номинальной частоте вращения; ![]() ![]() Где Nmax – мощность в кВт; Ga – вес автомобиля в снаряженном состоянии 1400 (кг). ![]() ![]() ![]() Рассчитываем мощность двигателя автомобиля ГАЗ-3110. Из пункта 1.1 находим коэффициент сопротивления качению f=0,02 и максимальный подъем, преодолеваемый на высшей передаче i=0,025. Из таблицы 2[1] и таблицы 3[1] находим ![]() ![]() ![]() Из формулы 4 получаем: ![]() Максимальная мощность двигателя ЗМЗ-4062, установленного на этом автомобиле 85,32 кВт (120л.с.) Эту величину подставляем для расчетов. 2.2 Построение ВСХ двигателя Для расчета и построения ВСХ поршневого ДВС используем метод относительных ВСХ. Чтобы построить ВСХ двигателя в реальных координатах ![]() Таблица№1.
2.3 Определение рабочего объема двигателя Рабочий объем определяется по формуле: ![]() i – число цилиндров двигателя; Vh – рабочий объем; Mmax – максимальный крутящий момент ДВС по ВСХ; Pemax - максимальное среднее эффективное давление, характерное для данного класса двигателей; ![]() ![]()
Внешняя скоростная характеристика расчетного двигателя ![]() По экспериментальным данным строим ВСХ расчетного двигателя. Вычислим литровую мощность Nл кВт/л. Эффективный КПД двигателя: ![]() Где, ![]() ![]() 3. Определение параметров трансмиссии двигатель автомобиль трансмиссия 3.1 Вычисление передаточного числа главной передачи Путь S катящегося колеса равен: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Высшей передачей является 5-я передача: ![]() Передаточное число главной передачи: ![]() ![]() ![]() ![]() Этот путь проходит машина за промежуток времени равный 1 минуте. 3.2 Расчет передаточного числа 1 передачи КП Определение i1 производится из условий: Обеспечение максимальной тяговой силы для преодоления заданного дорожного сопротивления. Отсутствие буксования ведущих колес автомобиля. Выполнение 1 условия приводит к неравенству: ![]() ![]() Откуда: ![]() Второе уравнение требует выполнения другого неравенства: ![]() ![]() i1: ![]() где m2 – коэффициент перераспределения нагрузки (1.1-1.3); φ – коэффициент сцепления; G2 – вес на задний мост. ![]() ![]() Окончательный выбор величины i1 принимаем, сопоставляя ее с i1 сходной конструкции ![]() 3.3 Расчет передаточных чисел промежуточных передач КП Передаточное число промежуточных передач КП выбирают таким, чтобы максимальная скорость автомобиля на предыдущей передаче была равна минимальной скорости на последующей передаче. Отсюда передаточные числа КП составляют геометрическую прогрессию ![]() Зная передаточное отношение 1 передачи КП, рассчитаем передаточное отношение остальных передач: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() На основании полученных данных можно вычислить передаточные числа трансмиссии на всех передачах: ![]() ![]() Таблица №3.
Проверка перекрытия скоростей движения автомобиля на смежных скоростях производится из условия, что диапазон рабочих частот вращения двигателя располагается в зоне ![]() ![]() ![]() Результаты расчета приведены в таблице:
Полученные значения используются для получения диаграммы диапазонов скоростей движения автомобиля. Проверка Vmax производится при частоте вращения соответствующей Nemax, т.е. 6000 мин-1, Vmax=190км/ч. ![]() 4. Тяговый баланс автомобиля 4.1 Скоростная характеристика тяговой силы на колесах Вычисление тяговой силы на ведущих колесах автомобиля производится по формуле: ![]() В таблице 5 показаны результаты расчета скоростной характеристики тяговой силы с использованием ВСХ двигателя, приведенной на рис.№1 и трансмиссии, параметры которой приведены в таблице №3. Таблица №5.
На рис.4 предоставлены скоростные характеристики тяговой силы автомобиля построенной по таблице №5. ![]() 4.2 Силы сопротивления качению колес определяются по формуле: ![]() где f - коэффициент сопротивления качению колес автомобиля; α – угол подъема дороги. Т.к. α не может быть больше 10º, то примем cosα=1. ![]() Сила сопротивления подъему определяется как составляющая веса автомобиля, параллельная дороге. ![]() Где i – коэффициент подъема преодолеваемого автомобилем. ![]() ![]() Расчет силы сопротивления воздуха проводится по формуле: ![]() ![]() 4.3. Диаграмма тягового баланса автомобиля. Уравнение тягового баланса автомобиля имеет вид: ![]() Где ![]() ![]() Для автомобиля ГАЗ-3110 тяговые характеристики приведены на рисунке №4. Откуда получили следующие силы сопротивления движению. Сила аэродинамического сопротивления: ![]() Таблица №6.
Сила сопротивления качению колес: Pf=638H Сила сопротивления подъему: Pi=159.4H На рисунке №6 покажем диаграмму тягового баланса автомобиля. ![]() 5. Мощностной баланс автомобиля 5.1 Расчет составляющих мощностного баланса В соответствии с уравнением мощностного баланса: ![]() Nk – мощность передаваемая на ведущие колеса. ![]() Nf – мощность сопротивления качению; Ni – мощность сопротивления подъему; Nw – мощность сопротивления воздуху. Мощность сопротивлений целесообразно определить по обобщенной формуле: ![]() Где Pc – соответствующая сила сопротивления движению автомобиля. Определим Nk для данного автомобиля. Величины Ne определим по ВСХ (рис.1). Скорость автомобиля на соответствующих передачах для указанных частот вращения двигателя приведена в таблице №5. Данные расчета приведены в таблице №9. Вычисление Nf и Ni достаточно выполнить для одного скоростного режима, например для V=190 км/ч, так как характеристики Nf и Ni – прямые, проходящие через начало координат. Для расчета возьмем величины Pf и Pi вычисленные ранее. ![]() ![]() ![]() Результаты расчета приведены в таблице №8. Таблица №7.
Таблица №8.
![]() 6. Время и путь разгона автомобиля 6.1 Динамическая характеристика автомобиля Универсальным измерителем динамических качеств автомобиля является динамический фактор D, представляющий собой: ![]() Таблица №9.
На основании уравнения тягового баланса можно записать: ![]() Или ![]() Выражение в левой части является динамическим фактором автомобиля, поэтому: ![]() ![]() 6.2 Ускорение автомобиля Формулу для расчета ускорений автомобиля можно получить из выражения: ![]() Таблица №10.
Величины ускорений автомобиля. Таблица №11.
На основании этих данных строим графики зависимости ускорения автомобиля от его скорости. ![]() 6.3 Определение времени разгона автомобиля. Т.к. ускорение есть производная от скорости по времени, то, разделяя переменные, получим выражение ![]() ![]() ![]() На основании этой формулы вычислим время разгона автомобиля. Таблица №12.
![]() 6.4 Определение пути разгона автомобиля Нарастание скорости автомобиля в зависимости от пройденного пути S можно определить с помощью метода аналогичного последнему: ![]() ![]() 7. Расчетная характеристика топливной экономичности автомобиля 7.1 Упрощенный метод расчета топливной экономичности Топливная экономичность автомобиля оценивается различными параметрами: Расход топлива при движении автомобиля с постоянной скоростью на ровном горизонтальном шоссе, измеряемый в литрах на 100 км пути. Средний эксплуатационный расход топлива при движении автомобиля в различных дорожных условиях. Удельный расход топлива в литрах на 100 т. км транспортной работы. Зависимость Qs=f(V) называется топливной характеристикой установившегося движения (ГОСТ 20306-90). ![]() ![]() Таблица №13.
![]() ![]() |