Проектировочный расчет автомобиля ВАЗ-2108 (стр. 1 из 4)
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра менеджмент на автомобильном транспорте
Проектировочный расчет автомобиля ВАЗ-2108
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
Автомобили
1.0011.00.00 ПЗ
Выполнил студент группы
шифр подпись И.О. Фамилия
Нормоконтроллёр _______________
Иркутск 2006 г.
Задание на проектирование
Прототип автомобиля: ВАЗ-2108
Максимальная скорость на прямой передаче на горизонтальном участке пути: Vmax=150 км/ч =42 м/с.
Максимальный коэффициент сопротивления дороги: ymax=0,35
Номинальная грузоподъёмность: mН=425 кг.
База автомобиля: L=2460 мм.
Вид топлива: бензин.
Удельный эффективный расход топлива: ge=308 г/кВт*ч.
Частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности: nN=5400 мин-1.
Содержание
Введение
1. Определение полной массы автомобиля
2. Подбор размера шин и расчет радиуса качения
3. Расчет внешней характеристики двигателя
3.1 Частота вращения коленчатого вала двигателя
3.2 Максимальная мощность двигателя
3.3 Построение внешней характеристики двигателя
3.4 Вращающий момент двигателя
4. Выбор передаточных чисел
4.1 Определение передаточного числа главной передачи
4.2 Подбор передаточных чисел коробки передач
4.3 Определение числа передач и передаточных чисел коробки передач
5. Построение тяговой характеристики автомобиля
6. Определение основных показателей динамики автомобиля с механической трансмиссией
6.1 Динамический фактор
6.2 Ускорение автомобиля
6.3 Время разгона
7. Построение графика мощностного баланса
8. Построение экономической характеристики автомобиля
Заключение
Список литературы
Введение
Целью курсовой работы является определение основных параметров двигателя, трансмиссии и компоновки автомобиля. А так же закрепление знаний по лабораторным работам по курсу "Автомобили".
Делая оценку тягово-скоростных свойств автомобиля, определяется конструктивные параметры, которые могут обеспечить заданные значения скоростей и ускорений в заданных дорожных условиях движения, а также нахождение предельных дорожных условий, т.е. выполню проектировочный тяговый расчёт.
Для проектирования нового автомобиля, за основу, т.е. за прототип, я взял легковой автомобиль-седан ВАЗ-2108. Я сделал свой выбор на этом автомобиле, потому что ВАЗ-2108 и вообще всё семейство автомобилей ВАЗ является одним из лидеров в Отечественном автомобилестроении. Автомобили ВАЗ-2108 и его модификации пользовались огромной популярностью у потребителя Отечественного автомобиля для семьи и работы.
1. Определение полной массы автомобиля
Полную массу ma автомобиля определяют как сумму масс снаряженного автомобиля mб и груза mн по номинальной грузоподъемности и число мест пассажиров, включая водителя.
Снаряженная масса определяется по формуле:
, (1)где ηб - коэффициент снаряженной массы, зависящий от номинальной грузоподъемности. У легковых автомобилей ηб=0,2-0,6
mб= 400/0,4 = 1000 кг
Полная масса легкового автомобиля определяется следующим образом из выражения:
ma= mб +80*z (2)
где z - число мест в салоне, включая водителя.
ma=1000+80*5=14000 кг
Полный вес автотранспортного средства определяется по формуле:
Gа=mа*10, (3)
Gа=1400*10=14000 H.
2. Подбор размера шин и расчет радиуса качения
Для подбора шин и определения по их размерам радиуса качения колеса необходимо знать распределение нагрузки по мостам.
У легковых автомобилей распределение нагрузки от полной массы по мостам зависит в основном от компоновки. При классической компоновке на задний мост приходится 52…55% нагрузки от полной массы, для переднеприводных автомобилей 48%.
Радиус качения колеса rк выбирается в зависимости от нагрузки на одно колесо. Наибольшая нагрузка на колесо определяется положением центра масс автомобиля, которое устанавливается по предварительному эскизу или прототипу автомобиля.
G2=Ga*48%=14000*48%=6720Н
G1=Ga*52%=14000*52%=7280Н
Следовательно, нагрузку на каждое колесо передней и задней оси автомобиля соответственно можно определить по формулам:
Р1=G1/2, (4)
Р2=G2/8. (5)
P1=7280/2=3360 Н
P2=6720/2=3640 Н
Расстояние от передней оси до центра масс найдем по формуле:
a=G2*L/Ga (6)
L-база автомобиля, мм.
a= (6720*2,46) /14000=1,18м.
Расстояние от центра масс до задней оси:
в=L-a (7)
в=2,46-1,18=1,27м
Тип шин (по таблице ГОСТов) - 165-13/6,45-13. По этим размерам можно определить радиус колеса, находящегося в свободном состоянии:
rc=d/2+b (8)
Где b-ширина профиля шины (165 мм)
d - диаметр обода шины (13 дюймов)
1дюйм=25,4мм
rc=13*25,4/2+165=330 мм
Радиус качения колеса rk определяется с учетом деформации, зависящей от нагрузки:
rk=0.5*d+ (1-k) *b (9)
где k - коэффициент радиальной деформации. Для стандартных и широкопрофильных шин k принимают 0,3
rk=0,5*330+ (1-0,3) *165=280мм=0,28м
3. Расчет внешней характеристики двигателя
Расчет начинается с определения мощности Nev, необходимой для обеспечения движения с заданной максимальной скоростью Vmax.
При установившемся движении автомобиля мощность двигателя в зависимости от дорожных условий может быть выражена следующей формулой (кВт):
Nev=Vmax* (Ga*ψv+Kв*F*V²max) / (1000*ηт*Kp), (10)
где ψv - коэффициент суммарного дорожного сопротивления для легковых автомобилей определяется по формуле:
ψv=0,01+5*10-6*V²max (11)
ψv=0,01+5*10-6*1764=0,018
Kв - коэффициент обтекаемости, Кв=0,3 Н*с²*м-4
F - лобовая площадь автомобиля, м²
ηт - КПД трансмиссии=0,95
Кр - коэффициент коррекции=0,8
При рекомендуемых температурах масла в агрегатах механической трансмиссии ηт =0,8…0,95. Коэффициент коррекции в данном случае рекомендуется применять Kp=0,6…0,8.
Лобовую площадь для легкового автомобиля находим из формулы:
Fa=0,8*В*Нг (12)
где В - габаритная ширина В=1650 мм
Нг - габаритная высота Нг= 1402 мм
Fa=0,8*1,65*1,4=1,848 м²
Nev=42* (14000*0,018+0,3*1,848*42²) / (1000*0,95*0,8) =68,6 кВт
3.1 Частота вращения коленчатого вала двигателя
Частота вращения коленчатого вала двигателя nv, соответствующая максимальной скорости автомобиля, определяется из уравнения мин-1:
nv= Vmax*ηn (13)
где ηn - коэффициент оборотистости двигателя.
У существующих легковых автомобилей коэффициент оборотистости двигателя ηn лежит в приделах 30…35.
nv=150*35= 5250 мин-1
3.2 Максимальная мощность двигателя
Максимальную мощность двигателя найдем из формулы:
Nmax=Nev/ (a*nv/nN+b* (nv/nN) ²-c* (nv/nN) ³) (14)
где nv/nN-отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальной скорости движения автомобиля к частоте вращения при максимальной мощности двигателя;
a, b, c - коэффициенты, постоянные для каждого двигателя.
В случае прощеного расчета можно применять для бензиновых двигателей a=b=c=1.
Для построения внешней характеристики при известной мощности Nmax и выбранных коэффициентах a, b, c, принимаем частоту вращения коленчатого вала при максимальной мощности от 5250 мин-1
Nmax=68,6/ (1*5250/5400+1* (5250/5400) ²+1* (5250/5400) ³) =68,7 кВт
3.3 Построение внешней характеристики двигателя
Внешнюю характеристику двигателя с достаточной для практических расчетов можно определить по формуле Лейдермана (кВт):
Nе = Nмах * [a *
+ b * ( ) 2 - c * ( ) 3],где nТ - текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя выбирают произвольно через определенный интервал (например, 500, 1500, 2500 и т.д.), но так, чтобы полученных точек характеристики было не меньше семи.
Ne1=68,7* (1*500/5400+1 (500/5400) ²-1* (500/5400) ³) =6,9 кВт
Ne3=68,7* (1*1500/5400+1* (1500/5400) ²-1* (1500/5400) ³) =22,94 кВт
Аналогично проводим расчет для следующих значений nТ и результаты расчетов сводим в Таблицу 1.
3.4 Вращающий момент двигателя
Определим вращающий момент двигателя по формуле:
Mв=30*Ne/ (nT*π) (16)
Mв1=30*6,9*1000/ (500*3,14) =131,93 кН*м
Мв3=30*22.94/ (1500*3,14) =146,12 кН*м
Аналогично проводим расчет для следующих значений nТ и результаты расчетов сводим в Таблицу 1.
Таблица 1 - Внешняя характеристика двигателя
| Параметры двигателя | Скоростной режим двигателя | |||||||||
| 500 | 1000 | 1500 | 2000 | 2500 | 3000 | 3500 | 4000 | 4500 | 5000 | |
| Ne, кВт | 6,90 | 14,66 | 22,94 | 31,42 | 39,76 | 47,65 | 54,75 | 60,74 | 65,28 | 68,06 |
| Me, кН*м | 131,93 | 140,07 | 146,12 | 150,09 | 151,96 | 151,76 | 149,46 | 145,08 | 138,61 | 130,05 |
По полученным данным таблицы 1 строится внешняя скоростная характеристика рисунок 1.
Рисунок 1 - Внешняя скоростная характеристика двигателя
4. Выбор передаточных чисел
4.1 Определение передаточного числа главной передачи
Передаточное число главной передачи из условий обеспечения Vmax на высшей передаче