МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕРВИСА
ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ СЕРВИСА
КАФЕДРА “АВТОСЕРВИС”
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
“АВТОТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА”
НА ТЕМУ:
“ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ МАРКИ
PORSHE 911 TURBO”
МОСКВА 2005
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Тип кузова - 2 Со 2+2
Эффективная мощность, кВт (л. с.) - 300 (408)
при частоте вращения коленчатого вала, мин-1 - 5750
Максимальный крутящий момент, Н ? м - 540
при частоте вращения коленчатого вала, мин-1 - 4500
Максимальная скорость, км/ч - 290
Разгон от 0 до 100 км/ч, с - 4,5
Снаряженная масса, кг - 1500
Полная масса, кг - 1840
Масса на единицу мощности, кг/кВт - 5
Расход топлива, л/100 км - 8,2/10,3/21,0
Октановое число топлива, RON - 98
Емкость топливного бака, л - 92
Рабочий объем двигателя, см3 - 3600
Диаметр цилиндра/ход поршня, мм - 100/76,4
Степень сжатия - 8
Удельная мощность, кВт/л - 83,3
Тип двигателя - 6 Вх
Система питания - Motronik, AT, lc
Генератор (14В), А - 115
Аккумулятор (12В), А ? h - 75
Расположение двигателя - h-aa
21. Передаточное число 1/2 передача - 3,82/2,15
3/4 передача - 1,56/1,21
5/6 передача - 0,97/0,75
Главная передача - 3,44
Количество передач Н (А) - 6
Охлаждение - Lk
Длина автомобиля, мм - 4245
Ширина автомобиля, мм - 1795
Высота автомобиля, мм - 1285
База автомобиля, мм - 2270
Колея передняя/задняя, мм - 1410/1505
Диаметр поворота, м - 11,7
Величина дорожного просвета, мм - 90
Подвеска колес, передняя - DQI-F-Sf-Ku
Подвеска колес, задняя - Ea-Ma-DQI-QI-SL-Sf-Ku
Шины - передние 225/40 ZR 18; задние 285/30 ZR 18
Тормозная система - 4Sb-Sv-ABS
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ
ПРИ V max = 290 км/ч.
Расчет потребной мощности.
Мощность двигателя определяется из условия максимальной скорости движения автомобиля.
Потребная мощность двигателя Nv;
N v = G a ? y v a max ? V a max + Kb ? H ? B ? V a max^3 / 1000 h тр.
y v a max - коэффициент сопротивления дороги
V a max - максимальная скорость автомобиля
¦ - коэффициент сопротивления качению
y v a max = ¦ = 0,12 (13 ? V amax / 20000 + 1) = 0,12 ? (13 ? 290 / 2000+1)=
= 0,22632.
Ga - полный вес автомобиля (m ? g)
Kb - коэффициент обтекаемости автомобиля = 0,24
В - ширина автомобиля
Н - высота автомобиля
h тр. = 0,92
Nv = 18032 ? 0,22632 ? 290 + 0,24 ? 1,285 ? 1,795 ? 24389000 =
1000 ? 0,92
» 11792,07
1081365,2180973913043478260869565
Максимальная мощность двигателя N max.
Расчетные данные: N v; V a max.
Ориентировочные данные взяты из технической характеристики прототипа
V a max - 290 км / ч, N v = 14675233723,36.
N max = ____Nv_______, кВт
al + bl^2 - cl^3
где a, b и с - это эмпирические системы a = b = c = 1.
l - эмпирический коэффициент для карбюраторных двигателей, равна 1,1 ... 1,3.
N max = 11792,07 = 10720,06 кВт
1,1
N max = 11792,07 = 11792,07 = 2281,3 кВт .
1,3 + 1,69 + 2,179 5,169
Максимальные обороты двигателя n max
n max; l = n max / nN => n max = l ? nN
N - это номинальные обороты двигателя (тех. хар.)
1) n max = 1,1 ? 6200 = 6820
Минимальные обороты n min
n min = (15 ... 20%) nN
n min = 800
Внешняя скоростная характеристика.
ВСХ автомобиля представляет собой зависимость его эффективной мощности Ne, крутящего момента Ме и удельного рахода топлива qe от частоты вращения n коленчатого вала двигателя при полностью открытой дросельной заслонки карбюраторного двигателя.
Ne
Ne
Me
qe
n
2.1. Эффективная мощность Ne.
Ne = N max [n / nN + (n / nN)^2 - (n / nN)^3]; (кВт)
n - значение оборотов двигателя при котором учитывается мощность двигателя об / мин.
Расчет проводят для ряда значений оборотов. Принимаем 8 значений оборотов двигателя:
n1 = n min = 800 об / мин
n2 = 1000
n3 = 2000
n4 = 2700
n5 = 3000
n6 = 4000
n7 = 5000
n8 = n max = 6200 об / мин;
Ne1 = 2281,3 [800 / 6200 + (800 / 6200)^2 - (800 / 6200)^3] =
= 327,3535716843
Ne2 = 2281,3 [1000 / 6200 + (1000 / 6200)^2 - (1000 / 6200)^3] =
= 416,9023713547
Ne3 = 2281,3 [2000 / 6200 + (2000 / 6200)^2 - (2000 / 6200)^3] = =894,9488616376
Ne4 = 2281,3 [2700 / 6200 + (2700 / 6200)^2 - (2700 / 6200)^3] =
= 1236,2641307625
Ne5 = 2281,3 [3000 / 6200 + (3000 / 6200)^2 - (3000 / 6200)^3] =
= 1368,78
Ne6 = 2281,3 [4000 / 6200 + (4000 / 6200)^2 - (4000 / 6200)^3] =
= 1808,3611305375
Ne7 = 2281,3 [5000 / 6200 + (5000 / 6200)^2 - (5000 / 6200)^3] =
= 2126,2386337192
Ne8 = 2281,3 [6200 / 6200 + (6200 / 6200)^2 - (6200 / 6200)^3] =
= 2281,3.
2.2. Эффективный крутящий момент двигателя Ме
Ме = 9554 ? Ne / ne; (Н / м)
ne - обороты
Ме1 = 9554 ? 327,3535716843 / 800 = 3909,42
Ме2 = 9554 ? 416,9023713547 / 1000 = 3983,08
Ме3 = 9554 ? 894,9488616376 / 2000 = 4275,17
Ме4 = 9554 ? 1236,2641307625 / 2700 = 4374,54
Ме5 = 9554 ? 1368,78 / 3000 = 4359,10
Ме6 = 9554 ? 1808,3611305375 / 4000 = 4319,27
Ме7 = 9554 ? 2126,2386337192 / 5000 = 4062,81
Ме8 = 9554 ? 2281,3 / 6200 = 3515,40.
2.3. Полученные данные сводятся в таблицу для построения графика внешней скоростной характеристики двигателя.
ne об / мин Ne (кВт) Ме (Н / м)
800 327,35 3909,42
1000 416,90 3983,08
2000 894,94 4275,17
2700 1236,26 4374,54
3000 1368,78 4359,10
4000 1808,36 4319,27
5000 2126,23 4062,81
6200 2281,3 3515,40
Таблица 1
Расчет передаточных чисел трансмиссии.
Предварительно необходимо определить тип шин автомобиля, а его статический радиус, в дальнейшем, считать равным радиусу качения колеса.
Шины - передние 225/40 ZR 18; задние 285/30 ZR 18.
Статический радиус под нагрузкой находится в пределах отклонения + / - 1%.
Радиус качения rк = 0,5D + Вш (1 - lш)
D - диаметр обода (0,4572 м)
Вш - высота профиля (0,9 м)
lш - коэффициент радиальной деформации шины, который находится в пределах 0,1...0,16.
Подставляем значения rк = 0,2286 + 0,9 (1 - 0,1) = 1,0386.
Передаточное число главной передачи необходимое для обеспечения максимальной скорости автомобиля.
Игп = 0,105 ? rк (мм) ? n max / Ив ? V amax
Ив - передаточное число высшей передачи
V a max перевести в м / с (29 м / с)
Игп = 0,105 ? 1038,6 ? 6200 / 1 ? 29 = 676128,6 / 29 = 23314,77
число 1-ой передачи определяется по величине максимального сопротивления дороги y max
И1 = Ga ? y max ? rк / h тр. ? Mм ? Игп
y max = 0,36
h тр. = 0,92
Мм - максимальный крутящий момент (540 Н ? м)
И1 = 18032 ? 0,36 ? 1,0386 / 0,92 ? 540 ? 23314,77 = 5,8 (3,82)
Чтобы избежать пробуксовывания ведущих колес при трогании с места должно выполняться следующее неравинство
И1 ? G2 ? j ? rк / hтр ? Мм ? Игп
j - коэффициент сцепления шин на оси = 0,8
G2 - вес приходящийся на ведущую ось автомобиля (полная масса)
5,8 ? 1840 ? 0,8 ? 1,0386 / 0,92 ? 540 ? 31086,37
5,8 ? 9,8.
Выбор передаточных чисел остальных передач производимый таким образом чтобы разгон автомобиля происходил в одном и том же интервале частот вращения коленчатого вала. Чтобы обеспечить это условие расчет производится по формуле
И2 = 3,22 (2,15)
И3 = 1,8 (1,56)
И4 = 1 (1,21)
Силовой баланс автомобиля.
Под силовым балансом понимается гродонометрический метод решения движения автомобиля, связывающий тяговую силу Рт на ведущих колесах с силами сопротивления (это сила сопротивления дороги Pg, и сила сопротивления воздуха Рв) при равномерном движении автомобиля. Зависимость Рт = ¦ (Va) называется тяговой характеристикой автомобиля. Она обуславливается полной передачей топлива в двигателе. Рт - это отношение момента на полуосях к радиусу ведущих колес автомобиля. Она рассчитывается для ряда выбранного значения оборота двигателя на каждой передаче
Рт = Ме ? Икп ? Игп ? hтр ,
2к
Первая передача Ит1
Рт1 = 3909,42 Ч 5,8 ? 23314,77Ч 0,92 =
2
Рт2 = 3983,08 ? 5,8 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт3 = 4275,17 ? 5,8 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт4 = 4374,54 ? 5,8 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт5 = 4359,10 ? 5,8 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт6 = 4319,27 ? 5,8 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт7 = 4062,81 ? 5,8 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт8 = 3515,40 ? ... ? 23314,77? 0,92 =
2
Вторая передача Ит2
Рт1 = 3909,42 ? 3,22 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт2 = 3983,08 ? 3,22 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт3 = 4275,17 ? 3,22 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт4 = 4374,54 ? 3,22 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт5 = 4359,10 ? 3,22 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт6 = 4319,27 ? 3,22 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт7 = 4062,81 ? 3,22 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт8 = 3515,40 ? 3,22 ? 23314,77? 0,92 =
2
Третья передача Ит3
Рт1 = 3909,42 Ч 1,8 ? 23314,77Ч 0,92 =
2
Рт2 = 3983,08 ? 1,8 Ч 23314,77? 0,92 =
2
Рт3 = 4275,17 Ч 1,8 ? 23314,77Ч 0,92 =
2
Рт4 = 4374,54 ? 1,8 Ч 23314,77? 0,92 =
2
Рт5 = 4359,10 ? 1,8 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт6 = 4319,27 ? 1,8 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт7 = 4062,81 ? 1,8 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт8 = 3515,40 ? 1,8 ? 23314,77? 0,92 =
2
Четвертая передача Ит4
Рт1 = 3909,42 Ч 1 ? 23314,77Ч 0,92 =
2
Рт2 = 3983,08 ? 1 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт3 = 4275,17 ? 1 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт4 = 4374,54 ? 1 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт5 = 4359,10 ? 1 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт6 = 4319,27 ? 1 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт7 = 4062,81 ? 1 ? 23314,77? 0,92 =
2
Рт8 = 3515,40 ? 1 ? 23314,77? 0,92 =
2
Скорость автомобиля.
Va рассчитывается для max значений передач
Va = 0,105 ? nrк
Игп ? Икп
Первая передача
Va1 = 0,105 ? 800 ? 1,0386 = 4,838
31086,37 ? 5,8
Va1 = 0,105 ? 1000 ? 1,0386 = 0,0006
31086,37 ? 5,8
Va1 = 0,105 ? 2000 ? 1,0386 = 0,0012
31086,37 ? 5,8
Va1 = 0,105 ? 2700 ? 1,0386 = 0,0016
31086,37 ? 5,8
Va1 = 0,105 ? 3000 ? 1,0386 = 0,0040
31086,37 ? 5,8
Va1 = 0,105 ? 4000 ? 1,0386 = 0,0024
31086,37 ? 5,8
Va1 = 0,105 ? 5000 ? 1,0386 = 0,0030
31086,37 ? 5,8
Va1 = 0,105 ? 6200 ? 1,0386 = 0,0037
31086,37 ? 5,8
Вторая передача
Va2 = 0,105 ? 800 ? 1,0386 = 0,0010
31086,37 ? 3,22
Va2 = 0,105 ? 1000 ? 1,0386 = 0,0013
31086,37 ? 3,22
Va2 = 0,105 ? 2000 ? 1,0386 = 0,0026
31086,37 ? 3,22
Va2 = 0,105 ? 2700 ? 1,0386 = 0,0035
31086,37 ? 3,22
Va2 = 0,105 ? 3000 ? 1,0386 = 0,0039
31086,37 ? 3,22
Va2 = 0,105 ? 4000 ? 1,0386 = 0,0053
31086,37 ? 3,22
Va2 = 0,105 ? 5000 ? 1,0386 = 0,0066
31086,37 ? 3,22
Третья передача
Va3 = 0,105 ? 800 ? 1,0386 = 0,0022
31086,37 ? 1,27
Va3 = 0,105 ? 1000 ? 1,0386 = 0,0027
31086,37 ? 1,27
Va3 = 0,105 ? 2000 ? 1,0386 = 0,0055
31086,37 ? 1,27
Va3 = 0,105 ? 2700 ? 1,0386 = 0,0074
31086,37 ? 1,27
Va3 = 0,105 ? 3000 ? 1,0386 = 0,0082
31086,37 ? 1,27
Va3 = 0,105 ? 4000 ? 1,0386 = 0,0110
31086,37 ? 1,27
Va3 = 0,105 ? 5000 ? 1,0386 = 0,0138
31086,37 ? 1,27
Va3 = 0,105 Ч 6200 ? 1,0386 = 0,0171
31086,37 ? 1,27
Четвертая передача
Va4 = 0,105 ? 800 ? 1,0386 = 0,0028
31086,37 ? 1
Va4 = 0,105 ? 1000 ? 1,0386 = 0,0035
31086,37 ? 1
Va4 = 0,105 ? 2000 ? 1,0386 = 0,0070
31086,37 ? 1
Va4 = 0,105 ? 2700 ? 1,0386 = 0,0094
31086,37 ? 1
Va4 = 0,105 ? 3000 ? 1,0386 = 0,0105
31086,37 ? 1
Va4 = 0,105 ? 4000 ? 1,0386 = 0,0140
31086,37 ? 1
Va4 = 0,105 ? 5000 ? 1,0386 = 0,0175
31086,37 ? 1
Va4 = 0,105 ? 6200 ? 1,0386 = 0,0217
31086,37 ? 1
Сила сопротивления дороги.
Эта сила является суммой силы сопротивления подъема и силы сопротивления качению Рg, Рg = Ga (f + i), i - продольный уклон дороги; i = 0; f - коэффициент сопротивления качению f = f0 = 0,012.
F = 0,012 (1 + 13 ? Va^2 / 20000).
Рg0; Рg1 = ... m · g (15 - 8 значений)
¦ = 0,012 (1 + 13Va^2 / 20000)
Сила сопротивления воздуха.
Рв - эта сила является следствием давления встречных частиц воздуха на движущийся автомобиль. Разряжение возникает позади автомобиля, а также завихрения воздуха вокруг автомобиля и его трения о поверхности автомобиля:
Рв = Кв · В · Н · Va^2 (Н)
|
Va (м/с) |
Рт (Н) |
Рg (н) |
Pg + B (H) |
|
|
|
|
|
Динамическая характеристика.
Динамическая характеристика - зависимость динамического фактора D от скорости движения автомобиля на различных передачах.
D = Рт · Рв ,
Ga
Мощностной баланс.
Мощностной баланс - это графоаналитический метод управления движения автомобиля, связывающий величину тяговой мощности Nт на ведущих колесах с мощностью сил сопротивления дороги при различных скоростях движения автомобиля
Nт = Ne · hтр [кВт], Ng = Pg · Va / 1000; [кВт]
Nв = Рв ? Va / 1000 [кВт]
|
Va (м/с) |
N (кВт) |
Ng |
Ng + b |
|
|
|
|
|
Характеристика ускорения автомобиля.
Характеристика ускорения автомобиля представляет собой зависимость ускорений автомобиля j при разгоне на каждой передаче от скорости его движения Va
j = (D - y) ? 9,81 , [м / с]
dвр.
y - коэффициент сопротивления дороги
y = ¦
dвр. - Коэффициент учета вращающихся масс и равен 1,05 + 0,05 ? Ик;
dвр.1 =
Полученные значения заносим в таблицу
|
1 передача |
2 передача |
3 передача |
4 передача |
||||
|
Va (м/с) |
j (м/с^2) |
Va (м/с) |
j (м/с^2) |
Va (м/с) |
j (м/с^2) |
Va (м/с) |
j (м/с^2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|