Эксплуатационные свойства транспортных средств

Эксплуатационные свойства транспортных средств

Введение

Курсовая работа по дисциплине «Эксплуатационные свойства транспортных средств» позволяет нам ознакомиться с самыми главными техническими характеристиками легковых автомобилей в моем случае (Ford Mondeo 2.0),научиться правильно выбирать шины для автомобилей по типу нагрузки на колеса, определять мощность двигателя, тяговой и мощностной баланс автомобиля.

Эти навыки помогут нам в дальнейшем на роботе связанной с транспортом и управлением ним.

Техническая характеристика автомобиля Ford Mondeo 2.0

Тип кузова Седан

Количество дверей 4

Количество мест 5

Длина 4481 мм

Ширина 1751 мм

Высота 1403 мм

Колёсная база 2704/2704 мм

Колея передняя 1503 мм.

Колея задняя 1486 мм.

Объем багажника 493 л.

Двигатель

Тип двигателя : четырёхцилиндровый бензиновый

Количество и тип расположения цилиндров: четырех цилиндровый рядный с двумя верхними распределительными валами

Клапанный механизм 4 клапана на цилиндр

Рабочий объём 1988  

Система питания: распределенный впрыск

Диаметр цилиндра 84,8 мм.

Ход поршня 88 мм.

Степень сжатия 10,0:1

Максимальная мощность кВт при об/мин 145/6000

Скоростные характеристики

Максимальная скорость км/ч 205

Разгон до 100 км/ч (9,0)

Коэфициент лобового сопротивления 0,31

Подвеска

Передняя подвеска: независимая пружинная Mk person с одним поперечным треугольным рычагом и стабилизатором поперечной устойчивости.

Задняя подвеска: независимая пружинная Mk person c двумя поперечными и одним продольным рычагами и стабилизатором поперечной устойчивости.

Тормозная система

Передние тормоза : дисковые вентилируемые однопоршневые с плавающим суппортом

Задние тормоза : барабанные с саморегулируемыми колодками или (дисковые) однопоршневые с плавающим суппортом

Размер дисков 14*55

Размер шин 185/65 R14

Размеры и масса

Емкость топливного бака 61,5 /52 л.

Полная масса авто 1800

Масса в снаряженном состоянии 1300 кг.

Расход топлива и экологические показатели

Рекомендуемое топливо - бензин с октановым числом А-95

Городской цикл 11,6 л/100км

Загородный цикл 6,4 л/100км.

Смешанный цикл 8,3 л/100км

Содержание углекислого газа в отработавших газах-19 г/км

Категория экологической безопасности-Euro 4

Максимальный крутящий момент при об/мин. 176/3700

Трансмиссия

Привод-передний

Тип КПП -ручная пятиступенчатая

Передаточные числа коробки передач: 3,231:1/2,136:1/1,483:1/1,114:1/0,854:1/3,46:1

Передаточное число главной передачи-4,06:1

Определение полной массы автомобиля

ma=+75(z+1)+    

- снаряженная масса автомобиля

- масса багажа (10 кг)- число пассажиров (пассажиров нет)

=1250+75(0+1)+10=1375 кг

Скоростная характеристика двигателя-это зависимость мощности и крутящего момента от частоты вращения при установившемся режиме работы.Скорастную характеристику полученную при полной подаче топлива наз. Внешней характеристикой двигателя.

Выбор шин для автомобиля

Шину выбирают по максимальной нагрузке на колесо,определив массу автомобиля приходящуюся оси авто

=0.5*

=0.5*1335=667.5 (кг)

Определяем нагрузку на переднюю ось автомобиля

=(-)*9.8

=(1335-667.5)*9.8=6541.5 (H)

Определяем нагрузку на одно колесо передней оси автомобиля

=*9,8

=*9,8=32053,35 (Н)

Определяем нагрузку на заднюю ось автомобиля

=*9,8

=667,5*9,8=6541,5

Определяем нагрузку на одно колесо задней оси

=

==3270,75 (Н)

По максимальной нагрузки на колесо и с учетом максимальной скорости движения по справочной литературе выбираем шину (185/65 R 14)

Определяем радиус колеса

=+*

диаметр обода

d= =0,406 (м)

Коэффициент вертикальной деформации шины

=0,55

-ширина профиля шины =0,205 (м)

=+0,55*0,185=0,2795 (м)

Определяем мощность двигателя

Построение внешней скоростной характеристики авто.

Мощность двигателя определяется из условия, что груженный автомобиль на горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием будет двигаться при скорости В этом случае мощность двигателя,которая расходуется на преодоление кочения и сопротивление воздуху определяется по формуле:

=0,95

=112,0718 (кВт)

-мощность сопротивления кочения автомобиля на горизонтальной дороге при максимальной скорости движения.

=0,1404 -коэффициент сопротивления кочения по асфальтной дороге.

-мощность двигателя которая обеспечивает максимальную скорость движения

=(1+=(1+)*1335*9.8*58.333*0.014=11.09 (кВт)

-мощность сопротивления воздуха при максимальной скорости автомобиля

Кв=0,28-коєфициент сопротивления воздуха

=L*H*B =0.8*1.403*1.751=1.965 ()

= площадь лобового сопротивления

Н и В-высота и ширина авто

=kв*Fb*

=0.28*1.965*58.333=109228 (Вт)

Определяем расчетную мощность

-значение частоты вращения коленчатого двигателя при значении

-максимальная условная скорость коленчатого двигателя

a,b,c-постоянные коэффициенты для конкретного двигателя

коэфициенты приспосабливаемости к моменту

 - максимальный крутящийся момент (Нм),

 - максимальный крутящий момент при значении максимальной мощности,

коэффициент преспосабливаемости по частоте

Определим относительную ошибку расчёта значения мощности двигателя

Т.к. значение относительной ошибки составляет более 10% ,мы берем значение мощности из технической характеристики

Для построения внешней скоростной характеристики используем следующие эмпирические зависимости:

Для построения графика мощности:

a, b,c - коэффициенты для всех типов двигателя,

34,72

52

68,2

82,6

94,3

102,7

106,8

105,9

99,2

86,09

Для построения графика крутящего момента:

a, b, c - эмпирические коэффициенты,

; ;

Для построения графика удельного расхода топлива:

-удельный расход топлива при максимальной мощности

- коэффициент, учитывающий изменения расхода топлива от угловой скорости коленчатого двигателя

-коэффициенты, которые рекомендуются принимать для двигателя внутреннего сгорания

=1,18

1,119

1,06

1,021

0,98

0,96

0,95

0,95

0,965

0,98

1,01

Результаты расчета внешней скоростной характеристики двигателя автомобиля с Ford Mondeo 2.0водим в таблицу 1.

Таблица 1. Результаты расчета внешней скоростной характеристики Ford Mondeo 2.0

По результатам данных таблицы 1 строится график внешней скоростной характеристики (рис.1).

Рис. 1.

Определение передаточных чисел трансмиссии

Передаточные числа трансмиссии автомобиля определяются в следующей последовательности. Рассчитывается передаточное число высшей передачи .

Определяется передаточное число главной передачи . Определяется передаточное число первой передачи . Определяется диапазон передаточных числа коробки передач, а по нему со справочной литературы количество передач в коробке передач. Рассчитываются передаточные числа промежуточных передач.

Обоснование определения передаточного числа главной передачи

Для легковых автомобилей высшая передача является ускоряющей. Ее значения находятся в диапазоне от 0,73 до 0,95. В рассчитываемой модели автомобиля для достоверности расчетов принимаем .

Передаточное число главной передачи определяется из условия обеспечения максимальной скорости движения при максимальной угловой скорости коленчатого вала высших передач коробки передач раздаточной коробки.

Значение передаточного числа базового автомобиля задано в технической характеристике:

Определяем относительную ошибку расчета значения передаточного числа главной передачи.

Значение относительной ошибки расчёта составляет более

% ,следовательно, в дальнейших расчетах будем использовать значение передаточного числа главной передачи их технической характеристики

Определение передаточного числа первой передачи коробки передач

Передаточное число первой передачи  определяется исходя из выполнения двух условий:

)преодоление автомобилем заданного максимального коэффициента сопротивления дороги

)обеспечение минимальной скорости движения автомобиля

Максимальная окружная сила тяги на ведущих колесах автомобиля определяется:

Максимальная сила сопротивления движения автомобиля:

- максимальный коэффициент дорожного сопротивления.

-полная масса автомобиля

После подстановки преобразований получим формулу для определения передаточного числа первой передачи

Расчет передаточного числа первой передачи коробки передач исходя из первого условия

Расчет передаточного числа первой передачи коробки передач исходя из второго условия

Расчет передаточного числа первой передачи базового автомобиля

Определяем относительную ошибку расчета значения передаточного числа первой передачи

Т.к. значение относительной ошибки составляет более 10% ,мы берем значение передаточного числа первой передачи из технической характеристики.

Рассчитываем диапазон передаточных чисел коробки передач

Определяем число ступеней коробки передач

n=5

Определение передаточных чисел промежуточных передач коробки передач

Концепции, принятые для расчета промежуточных передач:

)получение минимального времени и пути разгона до максимальной скорости

)обеспечение минимального расхода топлива

При этом принимаются следующие допущения:

)переключение передач происходит в неизменном диапазоне частот вращения коленчатого вала

)падение скорости при переключении передач отсутствует

-порядковый номер, рассчитываемой передачи

Передаточное число заднего хода:

Определяем относительную ошибку расчета передаточных чисел:

Так как большинство значений больше 10%, для дальнейших расчетов берем значение передаточных чисел из технической характеристики.

Расчет радиусов качения колеса

Определение статического радиуса качения колеса:

;

Определение динамического радиуса качения колеса:

Определение кинематического радиуса качения колеса:

Тяговый и мощностной баланс автомобиля

Тяговый баланс автомобиля представляет собой графики зависимости окружной силы на ведущих колесах автомобиля, силы сопротивления качению и воздуха от скорости движения автомобиля на всех передачах. Расчет значений частоты вращения коленчатого вала соответствующей угловой скорости производим по формуле:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Определяем передаточное число трансмиссии на каждой передачи:

Рассчитываем скорость на всех передачах при соответствующих скоростях коленчатого вала:

(м/с)

Определяем касательную силу тяги на колесах автомобиля на всех передачах при соответствующих частотах вращения коленчатого вала:

(Н),

;

Определяем сопротивление воздуха при движении автомобиля на всех передачах при соответствующих частотах вращения коленчатого вала:

, ,а

Определяем сопротивление движению автомобиля по твердой поверхности на всех передачах при соответствующих частотах вращения коленчатого вала:

 (Н) ,

Результаты полученных расчетов заносим в таблицу 2:

Таблица 2.

По результатам, сведенным в таблицу 2, строим график тягового баланса автомобиля Ford Mondeo 2.0 рис. 2):

Рис.2

Определяем динамический фактор на всех передачах при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Рассчитаем зависимость для определения динамической характеристики:

Результаты полученных расчетов заносим в таблицу 3:

автомобиль шина колесо двигатель трансмиссия

Таблица 3. Результаты расчета динамической характеристики автомобиля Ford Mondeo 2.0

По результатам, сведенным в таблицу 3, строим график динамической характеристики автомобиля (рис. 3):

Расчет мощностного баланса автомобиля

Определение мощности на колесах автомобиля на всех передачах при соответствующих скоростях коленчатого вала

-мощность, приведенная от двигателя к ведущим колесам автомобиля

Определение мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления автомобиля на всех передачах при соответствующих угловых скоростях коленчатого вала.

Определение мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха автомобиля на всех передачах при соответствующих угловых скоростях коленчатого вала.

Результаты расчетов мощностного баланса автомобиля Ford Mondeo 2.0

2,110

Таблица 4

По результатам, сведенным в таблицу 4, строим график тягового баланса автомобиля Ford Mondeo 2.0

Расчет показателей приемистости автомобиля

Допущения, принимаемые при расчете у автомобиля с механической трансмиссией при трогании с места и переключении передач:

некоторое время передача крутящего момента от двигателя к ведущим колесам происходит с пробуксовкой сцепления, в расчете этим процессом пренебрегают и считают, что каждый момент времени к колесам подводится мощность, определяемая по внешней скоростной характеристике двигателя для частоты вращения соответствующей скорости движения разгоняющегося автомобиля.

время и путь разгона автомобиля рассчитывается в предложении, что он разгоняется по ровной горизонтальной дороге при полной подаче топлива на участке длиной 2000м. Определяем время разгона автомобиля.

Допущения, принимаемые при определении времени разгона автомобиля:

)двигатель работает в режиме внешней скоростной характеристики

)переключение передач происходит при максимальном динамическом факторе

Графиком ускорения называется зависимость вида .Графиком времени и пути разгона автомобиля называется зависимость для пути и для времени

Ускорение автомобиля определяется по формуле:

-коэффициент учета вращающихся масс определяющийся по формуле:

Для расчета значения ускорения при i-той скорости используем ранее полученные значения V и D

Рассчитываем ускорение

Результаты расчетов ускорений при движении автомобиля при различных скоростях заносим в таблицу 5

По результатам, сведенным в таблицу 5, строим график ускорения передвижения автомобиля Ford Mondeo 2.0 (рис.5):

Суммарное время разгона состоит из времени разгона на каждой передаче  и времени на переключение передач ,определяем их по формуле:

Время разгона  на интервале скоростей  и  определяется по формуле

Значение скорости в конце разгонного интервала составит:

Ускорение на конце разгонного интервала составит:

Расчет времени разгона в интервале:

 с

 5.69 с

10 с

 с

Суммарное время разгонки автомобиля

 (с)

Расчет пути разгона в интервале

;м

м

м

м

м

м

Суммарный путь разгона

м

По результатам расчетов строим график пути и времени разгона автомобиля Ford Mondeo 2.0 на различных скоростях

Рис.6

Топливная характеристика автомобиля

Определяем использование мощности двигателя:

a=1,23; b=0,792; c=0,56

0,09 0,06

0,19 0,06

0,28 0,07

0,38      0,07

0,47      0,08

0,57      0,1

0,66      0,11

0,76      0,13

0,85      0,15

0,95      0,18

1,05      0,21

Определяем коэффициент влияния скоростного режима на удельный расход топлива:

 2,35

1,97

1,68

1,41

1,21

1,05

0,95

0,89

0,89

0,95

1,06

Определяем коэффициент влияния режима нагрузки на удельный расход топлива:

А=2,75 ; В=4,61 ; С=2,86

; ; ; ;; ; ; ; ; ;

Определяем линейный расход топлива автомобиля:

(л/100 км)

где  - плотность топлива

 г/

Значение расчетов топливной характеристики автомобиля сводим в таблицу 6:

Таблица 6. Расчет топливной характеристики автомобиля Ford Mondeo 2.0

По полученным результатам строим график топливной характеристики автомобиля

Рис.7

Список литературы

1. Иларионов В.А. Эксплуатационные свойства автомобиля (теоретический анализ). - М.: Машиностроение; 1966. - 277 с.;

. Солтус А.П. Теория эксплуатационных свойств автомобиля - Кременчук, КГПУ, 2003. - 152 с..