1 Тяговый расчет автомобиля

1.1 Расчет мощности двигателя

Эксплуатационные свойства автомобиля включают следующие более мелкие групповые свойства, обеспечивающие движение: тягово-скоростные и тормозные свойства, топливную экономичность, управляемость, устойчивость, маневренность, плавность хода и проходимость [1].

Задача  тягового  расчета  состоит  в  определении  характеристик  и  параметров двигателя и трансмиссии, обеспечивающих эксплуатационные свойства и  технико-экономические  показатели  автомобиля  в соответствии  с  исходными данными на его проектирование [2].

Двигатель подбирают, исходя из условия движения автомобиля с максимальной скоростью движения V_amax при полной массе автомобиля m_a по дороге с заданным дорожным сопротивлением Ψv_amax. Мощность двигателя (кВт), необходимая для движения с максимальной скоростью определяется по формуле [1]:

 ,                                           (1)

где      k   –  коэффициент  обтекаемости  автомобиля, k = 0,25  Н*с²/м⁴ [1];

F   –  площадь лобовой поверхности автомобиля, м²;

V_amax – максимальная скорость движения,  м/с;

η_mp – коэффициент полезного действия трансмиссии, η_mp = 0,80...0,85 [1].

Полная масса легкового автомобиля находится по формуле [1]:

m_a = m₀+(m_ч+m_б)*n,                                                         (2)

где     – собственная масса автомобиля, принимается по характеристике

прототипа, m_o = 1150 кг [1];

n  – число сидячих мест, n = 4 [1];

m_ч  – масса человека, m_ч = 75 кг [1];

m_б = 40 кг – масса багаж, m_б = 10 кг [1] .

Следовательно, масса автомобиля составит [1]:

m_a = 1150+(75+10)*4 = 1490 кг.

Площадь лобового сопротивления  F  может быть ориентировочно определена по выражению [1]:

F = c*B*H,                                                                (3)

где  c  –  коэффициент  заполнения  площади:  для  легковых  автомобилей с = 0,78…0,80:

В   и  H   – габаритная  ширина  и  высота  автомобиля, м.

Исходя из этого:

F = 0,78*1,68*1,64 = 2,15 м²

Ψv_amax = 0,029 по заданию.

Следовательно, расчетная мощность двигателя составит [3]:

N_v = (1490*9,8*0,029+0,25*2,15*30,5^2)*30,5/825 = 34,14 кВт

У карбюраторного двигателя частота вращения при максимальной скорости  n_V  и частота вращения при номинальной мощности  n_н, как правило, не совпадают. В этом случае номинальную мощность находят из соотношения [3]:

                                                        (4)

где  A ,  B  и  C  – эмпирические коэффициенты; для карбюраторных двигателей  А = В = С = 1,0;

λ = nvnн = 0,9…1,2 – у бензиновых двигателей легковых автомобилей.

Следовательно

N_ен = 34,14/(1*0,9+1*0,9^2-1*0,9^3) = 34,8 кВт

То есть двигатель автомобиля должен иметь номинальную мощность:

N_ен = 34,8 кВт = 46,7 л. с.

1.2  Расчет  и  построение  внешней  скоростной  характеристики                                                 автомобильного двигателя

Текущее значение эффективной мощности двигателя  N_е, кВт, находят по следующей зависимости [3]:

                                             (5)

где n_i  – текущая частота вращения, мин^-1.

Крутящий момент  M_e , Н*м, соответствующий принятой частоте вращения коленчатого вала, подсчитывают по формуле:

                                                              (6)

Удельный расход топлива рассчитывают по формуле [3]:

                                                   (7)

где  g_eн   –  эффективный  удельный  расход  топлива  на  номинальном  режиме работы двигателя, г/кВт*ч.

Часовой расход топлива G_Т , кг/ч , определяется по формуле [3]:

G_Ti = g_ei* N_ei*10^-3                                                              (8)

Произведем расчеты и занесем их в таблицу 1.

Таблица 1- Параметры внешней скоростной характеристики двигателя

Продолжение таблицы 1

Представим скоростные характеристики  двигателя графически (рис.1).

Рисунок  1 -  Внешние  скоростные характеристики  двигателя

1.3 Определение передаточных чисел главной передачи и коробки

перемены передач

Нагрузка, приходящаяся на ведущие колеса, определяется по формуле [3]:

 ,                                                                       (9)

где G_сц  – сцепной вес автомобиля, Н;

Р  – число ведущих колес.

Для полноприводных автомобилей:

G_сц = m_a*g,                                                                 (10)

Отсюда

G_сц = 1490*9,8 = 14602 Н

Следовательно

G_к = 14602/4 = 3650,5 Н

Нагрузку  на  передний  мост  принимают  на  4…8  % меньше, чем на задний. То есть, нагрузка на задний мост составит:

G_зк = 3650,5*1,05 = 3833 Н

Исходя из полученной величины, по приложению 6 [2 с. 55] выберем параметры шин.

Таким параметрам соответствуют шины 175/80 R16 75S.

Передаточное число главной передачи  i_o  определяется из условия достижения максимальной скорости движения автомобиля по формуле [3]:

 ,                                                              (11)

где i_кв  – передаточное число коробки перемены передач на высшей передаче;

i_рв  – передаточное число раздаточной коробки на высшей передаче.

Высшая передача раздаточной коробки принимается близкой к единице:

i_рв = 1,0

Высшая передача коробки перемены передач:

i_кв = 1