Полная масса автомобиля определяется по формуле

 

m_а= m₀ + m_г + (q₁ + q₂) ·n, (1.1)

где m ₀ - собственная масса автомобиля;

m _г - грузоподъемность автомобиля, равная 560 кг;

q₁ – масса одного человека, равная 75кг;

n - количество мест для сидения, равная 5;

q₂ - груз приходящийся на одного человека, равный 25 кг,

 

m_а = 1035+560 + (75+25) ·5=2095 кг.

 

1.3 Определение нагрузок на оси автомобиля

Нагрузки на оси автомобиля определяются:

G₁= n₁ · m_а · g, (1.2)

G₂= n₂ · m_а · g,

где G₁ и G₂ – силы тяжести автомобиля, приходящиеся на переднюю и заднюю оси;

m_а - полная масса автомобиля;

g – ускорение свободного падения равное 9,81 м/с².

Для грузового автомобиля:

силы тяжести автомобиля, приходящиеся на переднюю ось:

G_1­= 0,6 · m_а · g ( 1.3)

силы тяжести автомобиля, приходящиеся на заднюю ось:

G_1­= 0,4 · m_а · g ( 1.4)

Подставляя числовые значения, определим нагрузку на оси:

G₁ = 0,6 · 2095 · 9,81 = 12331 Н;

G₂ = 0,4 · 2095 · 9,81 = 8221 Н.

 

1.4. Выбор шин.

Шины выбираются по нагрузке - К. Определим ее значение для колес передней оси:

К₁= G₁ / 2, (1.5)

где G₁ – нагрузка на передней мост,

К₁ = 12331 / 2 = 6165,5 Н.

К₂= G₂ / 2, (1.6)

где нагрузка на одно колесо задней оси К₂.

К₂ = 8221 / 2 = 4110,5 Н.

Выбираем по нагрузке К₁ шины. Размер шины – 185/60 R14.

Расчетный радиус колеса r_к для шин малого давления, м:

r_к= [(D-d / 2) · 0,85 + d / 2 ] · 0,001, (1.7)

где: D – внешний диаметр шины в миллиметрах 303,191, мм;

d – диаметр обода в миллиметрах, равный 190,5 мм,

r_к = [(303,191 - 190,5/2) · 0,85 + 190,5/2)] · 0,001 =0,272.

 

 

1.5. Выбор двигателя и построение его внешней характеристики

На легковые автомобили 2-го классу для 5 человек устанавливают бензиновые двигатели.

Тяговый расчет производится по эффективной мощности двигателя, т.е. по мощности, снятой с маховика.

Эффективная мощность двигателя N_Vmax, соответствующая максимальной (заданной) скорости, определяется в ваттах из уравнения мощностного баланса:

N_vmax = , (1.8)

где - V_max - максимальная скорость движения, равная47,778 м/с;

G_H - сила тяжести автомобиля, Н;

G_а - полная масса автомобиля, кг;

f - коэффициент сопротивления качению,

f=0,014+6·10^-6· V_max², (1.9)

f=0,014+6·10^-6·(47,778)²=0,028;

К_в - коэффициент сопротивления воздуха, Нс²/м⁴;

F – площадь лобового сопротивления;

η – КПД трансмиссии, равное 0,92,

.

Для построения масштаба оборотов задаются коэффициентом оборотности η_n, который представляет собой:

(1.10)

Обороты соответствующие максимальной мощности двигателя определяются по соотношению:

об/мин (1.11)

Максимальная мощность двигателя определяется по экспериментальному уравнению:

(1.12)

где N и n – текущие значения мощности и оборотов двигателя;

а и b - коэффициенты, зависящие от типа двигателя и смесеобразования, для бензинового типа двигателя: а =0,748; b =1,715; с=1,463.

Принимаем минимальные устойчивые обороты двигателя

n =500 об/мин. Рассчитаем текущие значения мощности по формуле:

. (1.13)

По полученным значениям строим кривую N=f(n) и М=f(n).

Для этого определим текущие значения моментов:

; (1.14)

; (1.15)

Полученные характеристики представлены на рисунке 1.

 

 

Рисунок 1– Внешняя характеристика двигателя

 

Таблица 1. - Расчет внешней характеристики двигателя

 

n, об/мин
N, кВт
M, Н·м	105,22	120,53	121,826	121,46	99,135	85,626
W, рад/с	83,77	178,02	345,575	502,65	617,847	680,678

 

1.6 Определение передаточных чисел силовой передачи

Передаточное число главной передачи определяется по уравнению:

(1.16)

где ω _max - угловая скорость оборотности;

r_k - радиус колеса, м.

Подставив значения, получим

Передаточное число первой передачи i₁ определяют из условия, что вся тяговая сила расходуется на преодоление дорожных сопротивлений:

, (1.17)

где G_n - сила тяжести автомобиля с полной нагрузкой;

ψ _max- суммарный коэффициент сопротивления движения;

M_n - максимальный крутящий момент, Н·м;

η_m - КПД трансмиссии;

r_k - радиус колеса, м.

Полученное значение передаточного числа первой передачи следует проверить по условиям буксования:

, (1.18)

где G₂ - нагрузка на заднюю ось, Н;

m₂ - коэффициент перераспределения нагрузки, равный 1,3;

ηm – коэффициент полезного действия трансмиссии, равный 0,92;

φ - коэффициент сцепления,равный 0,7.

Все остальные передаточные числа рассчитываются по формуле:

Для коробок перемены передач с прямой передачей i_n=1:

, (1.19)

где n - рассчитываемая передача;

к - общее количество передач.

Задний ход служит для маневрирования и в процессе разгона не участвует. Передаточное число определяется при компоновке коробки передач, как правило:

. (1.20)

Результаты расчёта передаточных чисел заносим в таблицу 2.

 

Таблица 2. – Передаточные числа коробки переменных передач

3,545	2,048	1,346	0,971	0,763	3,5

 

1.7 Выбор динамической характеристики автомобиля

Для построения динамической характеристики необходимо найти зависимость динамического фактора от скорости движения на различных передачах при полной нагрузки.

Динамический фактор – измеритель, позволяющий проводить сравнительную оценку различных автомобилей по их тяговым качествам. Значение динамического фактора определяется по формуле:

, (1.21)

где P_k - тяговая сила на ведущих колёсах, Н, рассчитывается по формуле:

– (1.22)

P_w - сила сопротивления воздуха, Н, рассчитывается по формуле:

(1.23)

G_н - полная сила тяжести автомобиля, Н,

М – крутящий момент Н·м, определяется по формуле:

, (1.24)

где ω - угловая скорость вращения, рад/с, определяется по формуле:

. (1.25)

V - скорость движения на k-ой передачи, м/с, определяется по формуле:

-. (1.26)

Расчет динамической характеристики представлен в таблице 3.

 

 

Первая передача		D	0,480	0,542	0,592	0,616	0,532	0.384
	V,м/с	0,63	0,92	1,39	1,85	2,31	2,87
	I1		3,5	5,1	6,5		13,5
Вторая передача		D	0,286	0,301	0,345	0,334	0,256	0,201
	V,м/с	0,93	1,54	2,32	3,09	3,86	4,79
	I2	3,5
Третья передача		D	0,187	0,214	0,226	0,215	0,192	0,092
	V,м/с	1,28	2,57	3,86	5,15	6,44	7,99
	I3	4,5					35,6
Четвертая передача		D	0,128	0,135	0,132	0,115	0,086	0,046
	V,м/с	2,38	4,30	6,45	8,60	10,75	13,33
	I4	6,18	15,4	25,1	34,67	40,11	47,5
Пятая передача		D	0,75	0,101	0,099	0,083	0,064	0,047
	Pw,Н	5,62	62,89	131,80	241,96	364,06	426,26
	Pk,Н	329,45	587,55	928,01	1276,11	1845,91	2278,59
	V,м/с	8,1	15,6	24,7	32,1		48,5
	I5	0,763	0,763	0,763	0,763	0,763	0,763
M		Нм	10,5	120,53	121,825	121,46	99,135	85,626
N		кВт
n		об/мин.

 

Рисунок 2. - График динамической характеристики

 

1.8 Построение графика предельных ускорений

Для любой скорости на каждой передачи по кривой динамической характеристики можно определить ускорение (м/с²), пользуясь формулой:

, (1.27)

где D – значение динамического фактора для той скорости, на которой

определяется ускорение;

ψ - коэффициент сопротивления дороги;

δ - коэффициент приведенных масс, рассчитывается по уравнению:

, (1.28)

где i_K – передаточное число той передачи в коробке перемены передач, на которой определяется ускорение.

Расчет предельных ускорений представлен в таблице 4.

Таблица 4 - Расчет предельных ускорений

V5, м/с	dV5/dt5 м/с2	V4, м/с	dV4/dt м/с2	V3, м/с	dV3/dt м/с2	V2, м/с	dV2/dt м/с2	V1, м/с	dV1/dt м/с2
8,1	0,69	6,18	0,97	4.5	1.29	3,5	2,05		2,67
15,6	0.83	15,4	1,15		1,64		2,20	3,5	3,15
24.7	0,76	25,1	1.06		1,74		2,55	5,1	3.4
32,1	0,68	34,67	0,83		1,7		2,4	6,5	3.52
	0,42	40,11	0,56		1,51		1,96		3,24
48,5	0,121	47,5	0,11	35.6	0,63		1,44	13,5	2,1

 

График предельных ускорений для полностью гружёного автомобиля.

 

Рисунок 3. - График предельных ускорений.

1.9 Определение времени разгона автомобиля

Полное время разгона t в пределах изменения скорости движения от V_max до V определяется по формуле:

(1.29)

где j – ускорение автомобиля.

Полное время разгона автомобиля в пределах изменения скорости движения от V_min до V_max находится просуммировавши время разгона на каждой передаче.

При использовании в трансмиссии автомобиля механической коробки передач расчёт разгонных характеристик проводится по численным методам с учётом времени на переключение передач.

(1.30)

В период переключения сопротивление движению принимается постоянным. Потеря скорости за время переключения будет равняться

(1.31)

где ψ - коэффициент сопротивления дороги при переключении передач;

t_n - время на переключение передач, t_n =0,8…1,5;

δ_n - коэффициент приведенных масс при переключении передач, δ_n =1,03…1,05.

Таблица 5 – Определение времени разгона.

t1,c	t2,c	t3,c	t4,c	t5,c
2,6	7,24	16,02	33,2	74,4

 

Рисунок 4. - График времени разгона.

Время разгона автомобиля с места и до скорости, равной 100 км/час составляет 13,24 с.

 

1.10 Определение пути разгона автомобиля

Путь разгона автомобиля определяем с помощью выражения:

(1.32)

При равномерном движении автомобиля в элементарном промежутке скорости , путь, который пройдёт автомобиль будет равняться:

(1.33)

Путь разгона автомобиля на какой либо передачи будет равняется:

(1.34)

где n – число интервалов.

Путь, пройденный автомобилем за время t_n переключения с нишей передачи на высшую передачу:

(1.35)

где k – передача, с которой осуществляется переключение.

Таблица 6 – Определение пути разгона.

S1,м	S2,м	S3,м	S4,м	S5,м
25,5	101,3	337,1	978,3	2827,34

 

 

График пути разгона полностью гружёного автомобиля.

Рисунок 5. - График пути разгона автомобиля.

Путь разгона до скорости, равной 100 км/час составляет 367,8 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Во время выполнения курсовой работы была изучена конструкция и технические характеристики автомобиля прототипа Daewoo Lanos и его основных узлов и агрегатов. Также был выполнен тяговый расчет, нового проектируемого автомобиля. В ходе работы были определены нагрузки на оси автомобиля, выполнен подбор шин, выбор двигателя и построение его внешней характеристики, определены передаточные числа силовой установки, подбор динамической характеристики автомобиля, построение графика предельных ускорений и определение разгонных характеристик спроектированного автомобиля.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ.

 

1 Методические указания к курсовой работе «Кинематический расчет автомобиля и трактора» для студентов специальностей «Колесные и гусеничные транспортные средства» и «Автомобили и автомобильное хозяйство» всех форм обучения / составитель Мироненко В.И., Шадрунов Е.В. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2004. –20 с.

2 Гладких В.И., Билык С.Т. Автомобиль Daewoo Lanos. –М.: Кратосс, 1999. -334с.

4. Мальцев В.Н Конструкция Автомобиля Daewoo Lanos Машиностроение – 2004. – 227с.

5. Краткий автомобильный справочник НИИАТ. – М.:Транспорт, 1985. –220с.