Расчет тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля ВАЗ 21121

Введение

Основной целью курсовой работы является углубление и закрепление знаний, полученных при изучении курса «Конструкция, расчет и потребительские свойства изделий» и развитие навыков по расчету эксплуатационных свойств автомобилей, необходимых для движения в заданных дорожных условиях. Упомянутая цель достигается на основе выполнения расчетов и построения тягово-скоростных и топливно-экономических характеристик автомобиля.

Исходные данные курсовой работы

1.1.  Задание №16 Расчет тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля ВАЗ 21121.

1.2.  Номер варианта 16.

1.3.  Марка автомобиля ВАЗ 21121

1.4.  Колесная формула 4^х2.

1.5.  Тип двигателя – бензиновый расп. вп.

1.6.  Дорожные условия эксплуатации автомобиля.

Вид дорожного покрытия или тип почвы	Слагаемые сопротивления дороги
	Коэффициент сопротивления качения f	Уклон дороги, %0
Булыжная дорога	0,025…0,030	35

1.7.Техническая характеристика автомобиля.

№ п/п	Параметры	Обозначение	Единица измерения	Значения параметров
1	2	3	4	5
1	Наибольшая высота автомобиля	-	мм	1460
2	Наибольшая ширина автомобиля	-	мм	1775
3	Снаряженная масса	-	кг	1175
4	Полная масса	-	кг	1725 П.о. 59,6% З.о. 40,4%
5	Двигатель	-	-	Бенз. Расп.вп.
6	Число и расположение цилиндров	i	-	4 в ряда
7	Рабочий объем	Vh	см3	1596
8	Степень сжатия	ε	-	10,0
9	Макс. мощность	Nemax	кВт/мин-1	80/59/5200
10	Макс. крутящий момент	Memax	Нм/мин-1	120/2700
11	Коробка передач		-	Мех.
12	Передаточные числа
I	-	-	-	3,64
II	-	-	-	1,95
III	-	-	-	1,36
IV	-	-	-	0,94
V	-	-	-	0,78
13	Задний ход	-	-	3,50
14	Главная передача	-	-	3,70
15	Колесная формула	-	-	4х2
16	Привод	-	-	На передн. кол.
17	Шины	-	-	175/70/R13
18	Макс. скорость	Vmax	км/ч	170
19	Время разгона 0…100 км/ч	tp	с	13,5
20	Расход топлива л/100 км	-	л
21	Городской цикл	-	л	10
22	Загородный цикл	-	л	5,5
23	Смешанный цикл	-	л
24	Топливо	-	-	АИ-95

1.  Расчет тягово-скоростных свойств автомобиля

Тягово-скоростными называют свойства, определяющие возможные по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона автомобиля при его работе на тяговом режиме в различных дорожных условиях.

Методы оценки тягово-скоростных свойств могут быть использованы для решения двух задач: 1) анализ скоростей, ускорений автомобиля с заданными конструктивными параметрами в различных дорожных условиях; 2) синтез конструктивных параметров, которые могут обеспечить необходимые значения скоростей и ускорений в заданных, а также в предельных дорожных условиях движения.

Возможны также сравнение автомобилей по показателям тягово-скоростных свойств и оценка их технического уровня и качества по степени соответствия нормируемым и рекомендуемым значениям этих показателей.

Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

Скоростной характеристикой называется зависимость эффективной мощности и крутящего момента двигателя от угловой скорости коленчатого вала. У двигателей различают два типа скоростных характеристик: внешнюю (предельную) и частичные.

Внешнюю скоростную характеристику получают при полной нагрузке двигателя, т.е. при полной подаче топлива; частичные – при неполных нагрузках двигателя или при неполной подаче топлива.

                                                         (1)

где N_e – текущее значение эффективной мощности двигателя, кВт;

N_emax – максимальная эффективная мощность двигателя, кВт;

 - текущее значение угловой скорости коленчатого вала двигателя, рад/с;

 - угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальной мощности, рад/с;

 - постоянные коэффициенты, зависящие от типа и конструкции двигателя.

,                                                                                                  (2)

Крутящий момент на коленчатом валу двигателя (Нм) для тех же значений угловой скорости.

                                                                    (3)

где М_N – момент на коленчатом валу при максимальной мощности двигателя, определяемый из соотношения М_N=1000N_emax/, Нм;

Данные для построения графиков внешней скоростной характеристики заносятся в табл.1.    

Таблица 1

Параметры внешней скоростной характеристики двигателя

Параметры	Единица измерения	Текущее значение параметров
	-	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90	1,00	1,10	1,20
Ne	кВт	6,06	12,84	20,05	27,42	34,66	41,49	47,62	52,77	56,66	59,00	59,51	57,91
Me	Нм	53,40	56,58	58,92	60,42	61,10	60,94	59,96	58,14	55,48	52,00	47,68	42,54
	рад/с	54,4	108,8	163,2	217,6	272	326,4	380,8	435,2	489,6	544	598,4	652,8

Рис.2. Внешняя скоростная характеристика двигателя

1.2.Определение параметров силовой передачи

1.2.1.Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи i₀ определяется из условия движения автомобиля по горизонтальной дороге с твердым покрытием со скоростью V_max на прямой передаче и при полной нагрузке.

                                                                                    (4)

где – радиус качения колеса, м;

 – передаточное число высшей передачи коробке передач (в основном ). Если высшей будет ускоряющая передача, то ;

 – передаточное число высшей передачи в дополнительной коробке передач,

Радиус качения колеса r_k, м, при дюймовой маркировке шин

                                                                            (5)

где – радиус качения колеса, м;

 – диаметр обода и высота профиля шин в дюймах;

 – коэффициент деформации шин, - шины легковых автомобилей.

Высота профиля шины может быть определена из соотношения Н/В.

Шины 175/70 R13

В=175 мм

70% - Н/В=0,70

 

- расчетное

- паспортное

1.2.2. Определение передаточных чисел коробки передач

Передаточные числа коробки передач начинают определять с первой передачи . Его выбирают из условия движения при заданном сопротивлении и отсутствии буксования ведущих колес:

где Р_СЦ – максимальная касательная реакция на ведущих колесах, реализуемая по условиям сцепления;

Р_Т – сила тяги, передаваемая от двигателя на ведущие колеса;

Р_Д – сила суммарного дорожного сопротивления.

Из условия возможности движения при заданном сопротивлении

                                                                                       (6)

Из условия отсутствия буксования

                                                                                      (7)

где – коэффициент максимального дорожного сопротивления, для одиночных легковых и грузовых автомобилей принимают  (для переднеприводных автомобилей не более 0,35);

 – полный вес автомобиля, Н;

- максимальный крутящий момент двигателя, Нм, определяется по внешней скоростной характеристике;

 – коэффициент полезного действия трансмиссии, для легковых