- •1 Выбор основных параметров проектируемого легкового автомобиля и двигателя
- •2 Тягово-динамический расчет проектируемого автомобиля
- •2.3 Выбор передаточных чисел трансмиссии
- •2.3.1 Передаточное число главной передачи
- •2.3.3 Проверка u1 по работе буксования сцепления
- •2.3.4 Передаточные числа промежуточных ступеней кпп
- •2.4 Тяговая характеристика автомобиля
- •2.5 Динамическая характеристика автомобиля
- •2.6 Ускорения и максимальная скорость автомобиля
- •2.6.1 Расчет ускорений автомобиля
1 Выбор основных параметров проектируемого легкового автомобиля и двигателя
Обзор автомобилей – прототипов
Таблица 1 - Характеристики прототипов, проектируемого типа автомобиля
Марка автомобиля (фирма-производитель, страна) Параметр
|
BMW 530d Германия |
BMW 740d Германия |
Opel (Omega) 2.5 TD Германия |
1 |
2 |
3 |
4 |
мощность Pemax при частоте вращения вала nр, кВт(л.с)/об/мин
|
дизель 2,9
135(184)/ 4000
390/1750
63,83
|
дизель 3,9
175(238)/ 4000
560/1750
70,14
|
дизель 2,5
96(131)/ 4500
250/2200
53,33
|
Тип Привод Колесная формула Передаточные числа: коробки передач: u1 u2 u3 u 4 uв
главной передачи
|
Механич. задний 4х2
5,24 2,91 1,81 1,27 1
2,35 |
Механич. задний 4х2
3,55 2,24 1,55 1 0,79
2,65 |
Механич. задний 4х2
3,58 2,02 1,35 1 0,81
3,45 |
Продолжение таблицы 1
|
225/65R15 |
235/60WR16 |
205/65R15 |
4. Габаритные размеры 4.1 Высота Нг, м 4.2 Ширина Вг, м 4.3 Колесная база L, м 4.4 Коэффициент обтекаемости Сх |
1,430 1,800 2,830
- |
1,430 1,860 2,930
- |
1,450 1,785 2,730
- |
5. Масса 5.1Полная mа, т 5.2Снаряженная mо, т 5.3 Сухая mc, т |
2,115 1,575 - |
2,495 1,960 - |
2,120 1,550 - |
6. Динамические характеристики Максимальная скорость Vamax, км/ч Время разгона tр, с 0-100км/ч, с |
225
8 |
242
6,4 |
200
12 |
При скорости 120км/ч; 90км/ч |
9,8 5,7 |
14,6 7 |
10,9 6,1 |
8.1 Число мест для сидения n |
5 |
5 |
5 |
1.2 Техническое задание
Таблица 2 – Данные технического задания на проектирование легкового автомобиля
Параметр |
Значение |
1.1 Тип 1.2 Рабочий объем, л 1.3 Коэффициент приспособляемости по частоте вращения, Кп 1.4 Коэффициент приспособляемости по моменту,KM |
Дизельный 2,29 1,21
|
|
6 |
3.1 Сухая mc, т 3.2 Снаряжения mсн, т |
1,417 0,142 |
|
5 |
5. Максимальная скорость Vamax, км/ч |
230 |
Параметры проектируемого автомобиля
1.3.1 Полная масса
ma = mc + mсн + n (mч + mб), (1)
где mc = 1417 кг – сухая масса;
mсн = 142 кг – масса снаряжения;
mч = 75 кг – масса человека;
mб =10 кг – масса багажа водителя и пассажиров для легкового автомобиля;
n = 5 – число мест для сидения
ma = 1417 + 142 + 5∙( 75+10) = 1984 кг
Габариты
Основываясь на данных автомобилей - прототипов, принимаем для проектируемого автомобиля:
- габаритную высоту Нг = 1,43 м;
- габаритную ширину Вг = 1,80 м;
- колесную базу L = 2,83 м;
- коэффициент обтекаемости Сх = 0,24
Рассчитываем коэффициент сопротивления воздуха Кβ и площадь лобового сопротивления S:
Кβ = 0,5·Сх·ρ, (2)
где ρ=1,225 кг/м3 – плотность воздуха
Кβ = 0,5 ∙ 0,24 ∙ 1,225 = 0,147 Н·с2/м4
S = α · Вг · Нг, (3)
где α = 0,78…0,8 – коэффициент заполнения площади
Принимаем α = 0,78
S=0,79·1,8·1,43 =2,03 м2
Трансмиссия
Рисунок 1 – Упрощенная кинематическая схема трансмиссии
Рассчитаем КПД трансмиссии по формуле:
ηт=ηкп ·ηпк.ш.·ηо , (4)
где ηкп = 0,97 – КПД коробки передач;
ηк.ш.= 0,995 – КПД карданных шарниров;
n = 2 – число карданных шарниров;
ηо = 0,97 – КПД главной передачи
ηт=0,97·0,9952·0,96=0,92
1.4 Параметры двигателя
Определим мощность двигателя PeV, необходимую для движения автомобиля с максимальной скоростью:
, (5)
где = 230 км/ч - максимальная скорость автомобиля ;
= 0,92 - КПД трансмиссии ;
g = 9,81 м2/с – ускорение свободного падения ;
mа = 1984 кг – полная масса автомобиля ;
= 0,025 коэффициент сопротивления дороги при движении автомобиля с максимальной скоростью
Внешняя скоростная характеристика двигателя внутреннего сгорания – зависимость эффективной мощности и крутящего момента двигателя Ре и Ме от частоты вращения коленчатого вала n, приближенно может быть представлена зависимостью:
, (6)
где Ре – текущая мощность ДВС, кВт;
Реmax – максимальная мощность ДВС, кВт;
a,b,c – коэффициенты зависящие от типа и конструкции ДВС;
nе – текущая частота вращения коленчатого вала ДВС, об/мин;
nр – частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, развиваемой ДВС, об/мин
Основываясь на данных по ДВС автомобилей - прототипов, принимаем для ДВС проектируемого автомобиля:
nеmin = 750 об/мин – минимальную устойчивую частоту вращения коленчатого вала;
nр = 4000 об/мин – частоту вращения коленчатого вала при максимальной мощности, развиваемой ДВС;
nm = 1750 об/мин – частоту вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте, развиваемой ДВС;
Максимальная частота вращения коленчатого вала для дизельного двигателя:
nemax = np (7)
nemax = 4000 об/мин
Принятые и рассчитанные значения характеристик частот вращения коленчатого вала заносим в таблицу 3.
Таблица 3 – Характерные частоты вращения коленчатого вала ДВС проектируемого автомобиля
Частота ДВС |
обозначение |
Величина, об/мин |
Минимальная устойчивая |
nemin |
750 |
При максимальном крутящем моменте Меmax |
nM |
1750 |
При максимальной мощности Реmax |
np |
4000 |
максимальная |
nemax |
4000 |
Определим коэффициенты a, b и с входящие в формулу (6):
Если коэффициенты a, b и c определены правильно, то должны выполняться следующие условия:
1) с < 0,
-0,66<0;
2) a + b + c = 1,
1,08 + 0,578 + (-0,66) = 1;
3) b + 2c / Кп = 0,
0,578+2·(-0,66) / 2,29 = 0;
4) a + b/Кn + с/Кn2 = КМ,
1,08 + 0,578/2,29 + (-0,66)/2,292 = 1,21;
Рассчитанные и проверенные коэффициенты a, b и c заносим в таблицу 4
Таблица 4 – Коэффициенты для построения ВСХ
-
a
1,08
b
0,578
c
-0,66
Из формулы (6) выразим максимальную мощность Pemax , развиваемую ДВС:
Для дизельного ДВС максимальная мощность Pemax равна мощности при максимальной скорости PeV , т.к. nemax = np:
;
= 138,39 кВт
Рассчитаем удельную мощность Руд. Для проектируемого автомобиля:
Руд.= Рemax/ma, (9)
Руд.=138,39/1,984 = 69,75 кВт/т
Крутящий момент Мр при максимальной мощности Рemax:
Мр = 9550·Рemax/nр, (10)
Мр = 9550·138,39/4000 = 330,4 Н∙м
Тогда максимальный крутящий момент Мemax равен:
Мemax = Мр·КМ, (11)
Мemax = 330,4·1,21 = 399,34 Н∙м
Рассчитанные показатели мощности ДВС Рemax, крутящего момента Memax и удельной мощности Руд заносим в таблицу 5 и сравниваем с показателями ДВС автомобилей-прототипов.
Таблица 5 – Основные показатели ДВС проектируемого автомобиля и автомобилей-прототипов
|
Рemax кВт/об/мин |
Мemax Н∙м/об/мин |
Руд. кВт/т |
Проектируемый автомобиль |
138,39/4000 |
399,34/1750
|
69,75 |
Автомобиль-прототип
|
135/4000 |
390/1750 |
63,83
|
Значение Руд. проектируемого автомобиля лежит заданных в пределах для легковых автомобилей (17…90 кВт/т).