Подвижной состав Автомобильного транспорта

Курсовой проект по дисциплине

“Подвижной состав автомобильного транспорта.”

  Содержание.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА И КОМПОНОВОЧНАЯ СХЕМА аВТОМОБИЛЯ.

2. РАСЧЕТ УДЕЛЬHЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ

3. ВНЕШНИЕ СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ.

4. ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ.

5. РАЗГОН И ТОРМОЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ.

6. МОЩНОСТНОЙ БАЛАНС И ПУТЕВОЙ РАСХОД ТОПЛИВА.

7. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИЖЕНИЯ НА ЗАДАННОМ МАРШРУТЕ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

СОДЕРЖАНИЕ.

Введение.

Микроавтобус РАФ-2203 выпускался Рижским опытным автобусным заводом на базе автомобиля ГАЗ-24 «Волга». Он относится к автобусам особо малого класса и использовался, в основном, как маршрунное такси, а так же оборудовался для нужд скорой медицинской помощи. В настоящее время данный автомобиль практически не используется, но его можно еще увидеть в качестве скорой медицинской помощи, а так же модернизированные грузо-пассажирские варианты «Рафика» у частных владельцев.

Цель курсовой работы – расчет различных характеристик автомобиля и их оценка. Курсовая работа состоит из следущих последовательно выплненых этапов:

расчет удельных показателей;

расчет внешних скоростных характеристик двигателя;

расчет тягово-скоростных характеристик автомобиля;

расчет характеристик разгона и торможения;

расчет мощностных и топливно-экономических характеристик.

Расчитанные значения характеристик сравнивались со значениями стендовых испытаний и по необходимости указывались причины их расхождения.

1. Исходные данные для расчета и компоновочная схема автомобиля.

Таблица №1

Характеристики основных параметров.

№	Параметр, размерность, обозначение	Значение
1.	Тип автомобиля	Микроавтобус
2.	Колесная формула	4х2.1
3.	Число мест Gn	11
4.	Собственная масса Go, кг	1815
	в том числе:
	на переднюю ось GO1	980
	на заднюю ось GO2	835
5.	Полная масса Gа, кг	2710
	в том числе:
	на переднюю ось G1	1275
	на заднюю ось G2	1435
6.	Доpожные просветы, м:
	- под передней осью	0,190
	- под задней осью	0,175
7.	База, м	2,620
8.	Колея, м:
	- передних колес	1,496
	- задних колес	1,428
9.	Габаритные размеры, м:
	- длина	5,070
	- ширина	1,940
	- высота	1,970
10.	Радиус поворота, м:
	- внешний	5,5
	- наружный	6,2
11.	Углы свеса, град.:
	- передний	22
	- задний	13
12.	Просвет в средней части автомобиля (клиренс), м	0,4
13.	Максимальная скорость Vmax, м/с (км/ч)	125
14.	Контрольный расход топлива Q, л/100 км	11,8
	пpи скоpости VQ,км/ч	7,8
15	Емкость топливных баков, л	55
16	Двигатель	карбюраторный
17	Число и расположение цилиндров	4 рядное вертикальное
18	Диаметр цилиндра D, см	9,2
19	Ход поршня S, см	9,2
20	Рабочий объем цилиндров двигателя Vh, л	2,445
21	Степень сжатия	8,2
22	Порядок работы цилиндров	1-2-4-3
23	Максимальная мощность двигателя Nmax, квт	72,1
24	Максимальный крутящий момент Mmax, Н*м	182,4
25	Сухая масса двигателя Gдв, кг (со сцеплением)	185
26	Тип сцепления	1-дисковое, привод выкл. – гидравлический
27	Тип коробки передач и передаточные числа	4-ступ-тая I-3,50 II-2,26; III-1,45 IV-1,0; ЗХ-3,54
28	Тип раздаточной коробки, передаточные числа	-
29	Наличие межосевого дифференциала	конический, двухсателитный
30	Число карданных шарниров и валов	3 шарнира 2 вала
31	Тип главной передачи, передаточное число Uo	Одинрн. 3,9
32	Тип бортовой (колесной) передачи,передат.Число	-
33	Шины (модель)	185/12 R15
34	Давление воздуха в шинах:
	- передних колес	3,2 – 3,3
	- задних колес	3,7 – 3,8
35	Тип подвески
	- передняя	Невависимая
	- задняя	Зависимая
36	Тип рулевого механизма и наличие усилителя	Глобоидальный червяк и 3-х гредневый ролик гидроуселитель.
37	Тормозная система	2-х контурная с гидравлическим приводом, с 2-мя вак. усил.
38	Оптовая цена С, руб.	-

Характеристика двигателя: ЗМЗ-2203, карбюраторный, 4-х тактный, верхнеклапанный с принудительным воспламенением и водяным охлаждением.

Тип автомобиля: дорожный, микроавтобус, с двигателем переднего расположения, рамной конструкции.

Тип подвески: передняя – независимая, пружинная с поперечными рычагами, 2 амортизатора; задняя – зависимая, на полуэллиптических рессорах, 2 амортизатора.

Тип коробки передач: 4-х ступенчатая, синхронизаторы на всех передачах переднего хода.

Тормозная система: 2-контурная с гидравлическим приводом, с 2 вакуумными усилителями, барабанными механизмами (D=280 мм, ширина колодок – 50 мм), разжим кулачковый; стояночный тормоз – на тормоза задних колес с механическим приводом.

Рисунок 1.

Компоновочная схема автомобиля

Обозначения:

1.   двигатель;

2.   сцепление;

3.   коробка передач;

4.   карданная передача;

5.   главная передача и дифференциал;

6.   рулевое управление;

7.   задняя подвеска автомобиля;

8.   задняя полуось;

9.   ведущие колеса;

10.              веромые колеса;

11.              передняя подвеска автомобиля.

2. РАСЧЕТ УДЕЛЬHЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ

Эффективность конструкции микроавтобуса РАФ-2203-01 можно охарактеризовать рядом частных показателей и сравнить их с показателями другого микроавтобуса. Таким образом сравним конструкцию РАФ-2203-01 с конструкцией УАЗ-2206.

Таблица №2

Сравнительные удельные показатели эффективности автомобиля

N	П а р а м е т р	Расчетная формула	Значение
			УАЗ-2206	РАФ-2203-01
1	Удельная мощность, Вт/кг	NV = Nmax / Gа	0,0243	0,0266
2	Литровая мощность, кВт/л	Nл = Nmax / Vh	26,9	29,5
3	Удельная масса двигателя, кг/кВт	GN = Gдв / Nmax	2,51	2,56
4	Литровая масса, кг/л	Gh = Gдв / Vh	67,9	75,7
5	Коэффициент использования массы	km = Gа / Go	1,47	1,49
6	Отношение хода поршня к диаметру	λ = S/D	1	1

По рассчитанным удельным показателям можно оценить эффективность конструкции микроавтобуса РАФ-2203:

1.   Микроавтобус РАФ-2203 относится к автобусам особо малого класса и использовался как маршрутное такси, а так же оборудывался для скорой медицинской помощи и других надобностей. Это целевое назначение микроавтобуса РАФ-2203 обусловленно его колесной формулой (4х2.1), его проходимостью и вместимостью пассажиров (до 11 человек). Особенность конструкции состоит в том, что он базируется на шасси легкового автомобиля. Отсюда его динамика, большая, по сравнению с микроавтобусом УАЗ-2206, маневренность и скорость – 125 км/ч.

Микроавтобус УАЗ-2206 относится к автобусам местного сообщения. Эта машина, с двумя ведущими мостами, может перевозить не более 10 человек и до 200 кг груза, развивать скорость до 95 км/ч.

Составим таблицу, по каторой можно будет судить о проходимости и маневренности двух микроавтобусов РАФ-2203-01 и УАЗ-2206.

Таблица №3

Сравнительная характеристика

проходимости и маневренности автомобилей

№	Параметр, размерность, обозначение	Значение
		УАЗ-2206	РАФ-2203
1.	Колесная формула	4х4	4х2
2.	Дорожные просветы, м (под передней осью)	0,22	0,19
3.	Максимальная скорость	95	125
4.	Углы свеса, град.
	- передний	30	13
	- задний	36	22
5.	Радиус поворота, м
	- внешний	6,3	5,5
	- наружный	6,8	6,2

Из приведенных в таблице №3 данных видно, что микроавтобус РАФ-2203 является более более маневренным, чем УАЗ-2206, но менее проходимым.

2.   По значениям показателя удельной мощности можно оценить запас мощности двигателей двух микроавтобусов. Так как значение этого показателя для микроавтобуса РАФ-2203 больше, чем для УАЗ-2206, то это означает, что двигатель автомобиля РАФ-2203 обладает большим запасом мощности, чем двигатель автомобиля УАЗ-2206.

3.   Так ка для обоих микроавтобусов значение отношения хода поршня к диаметру цилиндра равно 1, то можно предположить, что двигатели, устанавливаемые на этих автобусах, с небольшой долей вероятности относятся к быстроходным.

3. Внешние скоростные характеристики автомобиля.

Таблица №4

Исходные данные для расчета внешних характеристик двигателя.

Параметр	Размерность	Обозначение	Значение
Автомобиль (марка)		РАФ-2203-01
Максимальная мощность двигателя пpи частоте	кВт об/мин	Nmax nmax	72,1 4500
Минимальный удельный расход топлива	г/кВт*ч	gmin	285.6
Коэффициенты в уравнении мощности		а1 а2 а3	1 1 1
Коэффициенты в уравнении расхода топлива		b0 b1 b2	1, 2 1 0,8
Минимальная частота вращения	об/мин	no	700
Максимальная частота вращения	об/мин	nk	5600

Внешние скоростные (стендовые) характеристики двигателя, представляющие собой зависимости от частоты вращения коленчатого вала мощности Ne(n), крутящего момента Me(n) и удельного эффективного расхода топлива ge(n), рассчитываются для всего возможного диапазона оборотов n и наносятся на график . Расчет выполняется по формулам:

Ne(n) = Nmax*(a1* X + a2*X2 - a3*X3), ( 1 )

Me(n) = 9554 * Ne(n) / n , ( 2 )

ge(n) = gmin *(bo - b1*X + b2*X2)/c, ( 3 )

где X = n / nmax, c = bo - b12/(4*b2).

Расчет характеристик двигателя при n=1400 об/мин.

X=1400/4500=0,3111

Ne(1400)=72,1*(1*0,3111+1*0,3111²-1*0,3111³)=27,24 кВт

Me(1000)=9554*27,24/1400=185,88 Н*м

ge(1000)=285,6*(1,2-1*0,3111+0.8*0,3111²)/(1,2-1*1/(4*0.8))=310,96 г/кВт*ч

Таблица №5

Расчетные значения внешних скоростных характеристик

	Параметр	Значение при оборотах ne, об./мин
		700	1400		2100		2800	3500		4200	4900			5600
	X=ne/nmax	0,155		0,311		0,466	0,622	0,777	0,933			1,088	1,244
	X2	0,024		0,097		0,218	0,387	0,605	0,871			1,186	1,548
	X3	0,004		0,030		0,102	0,241	0,471	0,813			1,291	1,927
	Ne, кВт	12,688		27,238		42,021	55,407	65,770	71,480			70,910	62,430
	Me, Н*м	173,184		185,883		191,175	189,058	179,534	162,601			138,260	106,510
	ge	342,334		310,965		292,054	285,602	291,609	310,075			340,999	384,383

Рисунок №2

Внешние скоростные характеристики.

Из представленных в таблице №5 и на графике данных видно, что стендовые и расчетные значения характеристик совпали. Это свидетельствует о точности формул, по которым рассчитывались внешние скоростные характеристики.

4. Тягово-скоростные характеристики автомобиля.

Тягово-скоpостные характеристики, к которым относятся скорость движения, тяговые усилия на ведущих колесах и динамический фактор автомобиля, определяются по рассчитанным внешним скоростным характеристикам. Расчет выполняется для всех передач, и на основании полученных результатов делается заключение о тяговых и динамических свойствах автомобиля. В проекте представлены в табличном и графическом виде следующие характеристики:

 - скорости движения на разных передачах;

 - тяговые усилия на ведущих колесах на разных передачах;

 - силы сопротивления движению;

 - динамический фактоp на разных передачах при полной и частичной загрузке автомобиля (динамический паспорт).

Расчет состоит в вычислении в заданном диапазоне частот (700 – 5600) вращения коленчатого вала n, скорости движения автомобиля V(n), тяговых усилий на ведущих колесах Pk(n), сил сопротивления движению Pf(n) и Pw(n), динамического фактора по тяге Dk(n) и сцеплению колес Df(n) на разных передачах по формулам:

0.378 * n * Rk

V(n) = ¾¾¾¾¾¾¾ ; ( 4 )

Uкп * Uo

Pk(n) = Me(n) * Uкп * Uo * hтр / Rk ; ( 5 )

Pf(n) = 9.81 * Ga * f(V); ( 6 )

где f(V) = fo * ( 1 + V(n)²/19500 );

Pw(n) = kw * Fв * V(n)²/13; ( 7 )

где Fв = 0.78 * Bа * Hа - для легковых автомобилей;

Pk(n) - Pw(n)

Dk(n) = ¾¾¾¾¾¾ ; ( 8 )

9.81 * Ga

9.81 * Gвк * j - Pw(n)

Dj(n) = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ . ( 9 )

9.81 * Gвк

Радиус качения колеса можно определить исходя из обозначения устанавливаемых на автомобиле шин по формуле

Rk = ( dп/2 + bп*kh ) *dш,

где  dш - коэффициент деформации шины (0.93 ... 0.95);

dп - посадочный диаметр колеса, м;

bп - ширина пpофиля шины, м;

kh - коэффициент, определяемый отношением высоты пpофиля шины к его шиpине (kh= 0.9 ... 0.92 - для легковых

На графике тяговой характеристики должна быть показана величина силы суммарного дорожного сопротивления, характерная для данного типа автомобиля, определяемая по формуле

Py = 9.81 * Ga * y. ( 10 )

коэффициент суммарного сопротивления дороги y определяется по формуле

y » fo + a , ( 11 )

где a - профильный уклон дороги, %.

Для дорог различных категорий установлены следующие максимально допустимые продольные уклоны a:

для первой категоpии a = 0.03;

для второй категоpии a = 0.04;

для третьей категоpии a = 0.05;

для четвертой категоpии a = 0.06;

для пятой категоpии a = 0.07.

Таблица №6

Исходные данные для расчета тягово-скоростных характеристик.

Параметр	Размерность	Обозначение	Значение
Радиус качения колеса	м	Rk	0,341
Передаточное число главной передачи	-	Uo	3,9
Передаточные числа коробки передач Uкп:
- первая передача	-	U1	3,50
- вторая передача	-	U2	2,26
- третья передача	-	U3	1,45
- четвертая передача	-	U4	1,0
КПД трансмиссии	-	КПДтр	0,9
Коэффициент сопротивления качению	-	fo	0,018
Коэффициент обтекаемости	-	kw	0,3
Коэффициент сцепления	-	коэфсцеп	0,8
Полная масса АТС	кг	Ga	2710
Масса,приходящаяся на ведущие колеса	кг	Gвк	1435
Ширина АТС (колея)	м	Ba	1,940
Высота АТС	м	Ha	1,970

Расчет радиуса качения колеса (маркировка – 185/82R15)

Коэфдефш.=0,95

dп=15*25,5=0,378 м

bп=0,185

kh=0,9

Rk=(0,378/2+0,185*0,92)*0,95=0,341

Расчет для первой передачи для n=1400 об/мин.

V(1400)=(0,105*1400*0,36)/(3,5*3,9)=13,23 км/ч

Pk(1400)=185,8*3,5*3,9*0,9/0,341=6692 Н

Pf(1400)=9.81*2710*(0.018*(1+13,2²/19500))=482,8 Н

Pw(1400)=0.3*(0.78*1.97*1.94)*13,2²/13=11,4 Н

Dk(1400)=(6692-11,4)/(9.81*2710)=0.251

Dкоэфсцеп(1400)=9,81*1435*0,8-11,4)/(9,81*1435)=0,798

На график динамической характеристики наносятся значения f0 и y в том же масштабе, что и Dk. Величена f0 определяет передачу, на которой автомобиль может равномерно двигаться по ровной дороге.

Максимальный подъем, который способен преодолеть автомобиль, определяется по формуле:

α=y-f0

Максимальная величина дорожного сопротивления, преодолеваемого на

- первой передаче: y1=0,256

- второй передаче: y2=0,165

- третьей передаче: y3=0,103

- четвертой передаче: y4=0,07

Максимальный подъем, который способен преодолевать автомобиль на:

- первой передаче: α=0,256-0,018=0,238

- второй передаче: α=0,147

- третьей передаче: α=0,085

- четвертой передаче: α=0,052.

Сила суммарного дорожного сопротивления:

Pсум=9,81*2710*(0,018+0,03)=1276,1 Н

Для определения динамических параметров частично загруженного автомобиля строится номограмма. Необходимо построить номограмму для загрузки автомобиля от) до 100%. Масштаб шкалы m0 находится по формуле:

m0= m100*G0/Ga

где m100 – масштаб основной шкалы Dk(n) для полностью загруженного автомобиля.

m0=2*1815/2710=2,7 см

На основании совместного гравика Df и f0, определяется возможность движения автомобиля по заданной дороше по условию:

f0≤Dk≤Df

0.018≤Dk≤Df

Таблица №7

Результаты расчета тягово-скоростных характеристик.

Передача	Зрачение при оборотах ne,об/мин
	n, об/мин	700	1400	2100	2800	3500	4200	4900	5600
	Me, H*м	173,2	185,9	191,2	189,1	179,5	162,6	138,2	106,5
Первая	V, км/ч	6,61	13,23	19,84	26,46	33,1	39,7	46,3	52,9
	Pk	6234	6692	6882	6806	6463	5853	4977	3834
	Pf	479,6	482,82	488,19	495,7	505,4	517,2	531,1	546,9
	Pw	2,85	11,39	25,63	45,56	71,2	102,5	139,6	182,3
	Dk	0,234	0,251	0,257	0,254	0,240	0,216	0,181	0,137
	Df	0,799	0,798	0,797	0,796	0,794	0,792	0,789	0,785
Вторая	V, км/ч	10,2	20,5	30,7	40,9	51,2	61,5	71,7	81,9
	Pk	4025	4321	4444	4394	4173	3779	3214	2476
	Pf	481,1	488,8	501,7	519,7	542,9	571,2	604,7	643,4
	Pw	6,8	27,3	61,5	109,3	170,8	245,9	334,7	437,2
	Dk	0,151	0,161	0,164	0,161	0,150	0,132	0,108	0,076
	Df	0,799	0,797	0,795	0,791	0,786	0,780	0,773	0,765
Третья	V, км/ч	15,9	31,9	47,9	63,9	79,8	95,8	111,8	127,7
	Pk	2582	2772	2851	2819	2677	2425	2062	1588
	Pf	484,8	503,6	534,9	578,6	634,9	703,8	785,1	878,9
	Pw	16,6	66,4	149,3	265,5	414,8	597,4	813,1	1061,9
	Dk	0,096	0,101	0,104	0,096	0,085	0,068	0,046	0,018
	Df	0,798	0,794	0,788	0,778	0,766	0,752	0,734	0,715
Четвертая	V, км/ч	23,2	46,3	69,5	92,6	115,8	138,9	162	185,2
	Pk	1781	1912	1966	1944	1846	1672	1422	1095
	Pf	491,7	531,2	596,9	688,9	807,37	952,1	1123	1320,4
	Pw	34,9	139,6	313,9	558,2	872,19	1256	1710	2232,8
	Dk	0,065	0,068	0,062	0,052	0,036	0,015	-0,02	-0,042
	Df	0,797	0,788	0,774	0,755	0,730	0,699	0,663	0,621

Рисунок №3

На основании выполненых расчетов, делается вывод о тягово-скоростных качествах микроавтобуса РАФ-2203. Максимальныя скорость движения, согласно графику, - 136 км/ч.Максимальная скорость движения, зафиксированныя при испытаниях, - 125 км/ч. Это различие в скоростях объясняется погрешностью округления расчетов, неточностью формул.

По номограмме можно также определить запас силы тяги при различной загрузки микроавтобуса.

Рисунок №4

5. Разгон и торможение автомобиля.

К характеристикам разгона и торможения, подлежащим расчету, относят­ся следующие:

 - ускорения автомобиля на разных передачах;

 - скорости, при которых происходит переключение передач;

 - время и путь разгона до предельной скорости;

 - тормозной и остановочный путь автомобиля.

Для вычисления перечисленных характеристик используются результаты тягового расчета на передачах. Ускорения автомобиля на дороге с уклоном a= 0 % определяются по формуле

 Dk(n) - f(V)

Jk(n) = 9.81 ¾¾¾¾¾¾ ,

Yk

Iш + Iдв * Uкп² * Uo² * hтр

где Yk = 1 + ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ , коэф. учета

Ga * Rk²  вращающихся масс

Iш и Iдв - моменты инерции двигателей автомобилей и шин.

Для автомобиля РАФ-2203: Iдв=0,34 кг*м²; Iш=4,8 кг*м²

Расчет ускорений выполняется для всех передач и для всего диапазона скоростей. Результаты расчетов занесены в таблицу №8 и отображены на графике.

Таблица №8

Результаты расчета ускорений автомобиля.

Передача	Значения при оборотах ne, об/мин
	n	700	1400	2100	2800	3500	4200	4900	5600
Первая Y1=1.195	V, км/ч	6,6	13,2	19,8	26,5	33,1	39,7	46,3	52,9
	f(V)	0,0180	0,01801	0,01803	0,01805	0,01808	0,01811	0,01815	0,01819
	Dk(n)	0,234	0,251	0,257	0,254	0,240	0,216	0,181	0,13
	Jk(n)	1,777	1,916	1,969	1,936	1,825	1,627	1,342	0,978
Вторая Y2=1.089	V, км/ч	10,2	20,5	30,7	40,9	51,2	61,5	71,7	81,9
	f(V)	0,01801	0,01803	0,01806	0,01812	0,01819	0,01826	0,01836	0,01848
	Dk(n)	0,151	0,161	0,164	0,161	0,150	0,132	0,108	0,076
	Jk(n)	1,197	1,287	1,314	1,286	1,187	1,024	0,807	0,518
Третья Y3=1.045	V, км/ч	15,9	31,9	47,9	63,8	79,8	95,8	111,8	127,7
	f(V)	0,01802	0,01807	0,01816	0,01829	0,01845	0,01865	0,01888	0,0191
	Dk(n)	0,096	0,102	0,101	0,096	0,085	0,068	0,046	0,019
	Jk(n)	0,732	0,788	0,777	0,729	0,624	0,463	0,254	0
Четвертая Y4=1.029	V, км/ч	23,2	46,3	69,5	92,6	115,7	138,9	162,1	185,2
	f(V)	0,01804	0,01815	0,01834	0,0186	0,0189	0,0189	0,0198	0,0204
	Dk(n)	0,065	0,066	0,062	0,052	0,036	0,015	-0,016	-0,042
	Jk(n)	0,447	0,456	0,416	0,318	0,162	-0,041	-0,342	-0,595

Рисунок №5

Вpемя разгона автомобиля на k-й передаче находится по формуле:

tpk = tk + tпk ,

где tk – время движения на передаче, с; tпk – время переключения передачи,с; tпk=0,5.

Время движения с ускорение на k-ой передаче tk, можно найти по формуле:

,

гдеVн и Vк – скорости начала и конца разгона на передаче.

Приближенно время разгона можно найти суммированием элементарных временных интервалов, на которых можно полагать ускорение постоянным. Эти временные интервалы dtj (с) будут равны отношению приращения скоростей движения dVj (м/с) к средним за интервал ускорениям Jcpj (м/с2)

 n n dVj n 2*(Vj – Vj-1)

tk = S dtj = S ¾¾ = S ¾¾¾¾¾¾ ,

j=1 j=1 Jcpj j=1 Jj + Jj-1

где Jcpj = 0.5*(Jj + Jj-1), J0 = 0.

Пpи расчете следует учитывать снижение скорости движения автомобиля при переключении передач на величину

dVп = 9.81 * tпk * f(V).

Поэтому начальная скорость движения после переключения передачи будет определяться по формуле

Vн = Vk – dVп.

Путь разгона автомобиля на k-й передаче находится по формуле:

Spk = Sk + Sпk ,

где Sk – путь движения на передаче, м;

Sпk – путь, проходимый автомо­билем при переключении передачи, м.

Путь разгона можно вычислить путем интегрирования ускорения

или приближенно, суммированием элементарных приращений пути dSj :

n n n (Vj + Vj-1)

Sk = S dSj = S Vcp dtj = S ¾¾¾¾¾ dtj .

j=1 j=1 j=1 2

Путь, пройденный автомобилем за время переключения передачи, определяется по формуле

Sпk= 0.5 * tпk * [Vk + (Vk – dVп)]

или с учетом выражения:

Sпk = [Vk – 0.5 * 9.81 * tпk * f(V)] * tпk ,

где Vk – конечная скорость на передаче

Результаты расчетов представленны в таблицах 9 и 10.

По результатам расчета строятся графики времени и пути разгона в зависимости от скорости автомобиля.

Таблица №9

Интервал скоростей и характеристики переключения передач.

Передача	Скорость, м/с		tnk, c	dVn,м/c	Snk, м	f(Vk)
	Vн	Vk
Первая	1,83	9,19	0,5	0,088	4,57	0,0181
Вторая	9,1	19,92	0,5	0,09	9,94	0,0183
Третья	19,83	31,04	0,5	0,093	15,5	0,0189
Четвертая	30,95	38	0,5	-	-	-

Таблица №10

Расчет времени и пути разгона автомобил на передачах.

Передача	Скорость, км/ч (м/с)		Ускорение, м/с2		Jср. м/с2	dt, c	t, c	Vcp., км/ч (м/с)	dS, м	S, м
	Vj-1	Vj	Jj-1	Jj
Первая	6,6(1,8)	13,2(3,7)	1,78	1,91	1,85	1,03	1,03	9,9(2,8)	2,9	2,9
	13,2(3,7)	19,8(5,5)	1,91	1,97	1,94	0,93	1,96	16,5(4,6)	4,3	7,2
	19,8(5,5)	26,5(7,4)	1,97	1,94	1,95	0,97	2,93	23,2(6,5)	6,3	13,5
	26,5(7,4)	33,1(9,2)	1,94	1,83	1,89	0,95	3,88	29,8(8,3)	7,9	21,4
Вторая	32,8(9,1)	41(11,4)	1,31	1,29	1,3	1,77	5,65	36,9(10,3)	18,1	39,5
	41(11,4)	51,2(14,2)	1,29	1,19	1,24	2,26	7,91	46,1(12,8)	28,9	68,4
	51,2(14,2)	61,5(17,1)	1,19	1,03	1,11	3,22	11,13	56,4(15,7)	50,6	119
	61,5(17,1)	71,7(19,9)	1,03	0,81	0,92	3,04	14,17	66,6(18,5)	56,2	175,2
Третья	71,4(19,8)	79,8(22,2)	0,69	0,62	0,65	3,7	17,87	75,6(21)	77,7	252,9
	79,8(22,2)	95,8(26,6)	0,62	0,46	0,54	8,15	26,02	87,8(24,4)	198,9	451,8
	95,8(26,6)	104,4(29)	0,46	0,35	0,4	6	32,02	101,1(27,8)	166,8	618,6
	104,4(29)	111,8(31)	0,35	0,25	0,3	6,67	38,69	108,1(30)	200	818,6
Четвертая	111,4(31)	115,7(32)	0,2	0,16	0,18	6,67	45,36	113,6(31,5)	210	1028,6
	115,7(32)	127,8(36)	0,16	0,08	0,12	28,4	73,69	121,8(33,8)	958,2	1986,8
	127,8(36)	136,8(38)	0,08	0	0,04	62,5	136,2	132,3(36,8)	2300	4286,8

Рисунок №6

Время и путь разгона автомобиля.

Теоретический тормозной путь подсчитывается по формуле:

Sт=Vт²/(2*9.81*φ),

Где Vт – скорость начала торможения м/с;

φ – коэффициент сцепления.

Остановочный путь определяется с учетом квалификации водителя, типа и состояния тормозной системы в эксплуатации и вычесляется по формуле:

So=Sт*Kэ+(tp+tт)*Vт,

где tp – время реакции водителя, tp=1,2c;

tт – время запаздывания срабатывания тормозной системы, tт=0,2с;

Кэ – коэффициент, учитывающий эксплуатационное состояние тормозов, Кэ=1,5с.

Расчет тормозного и остановочного путей производится для всего возможного диапазона скоростей движения микроавтобуса РАФ-2203 по горизонтальной дороге с коэффициентом сцепления φ=0,6. Результаты вычислений представленны в таблице №11 и на графике.

Таблица №11

Результаты расчета тормозного и остановочного пути.

Скорость Vт, м/с	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
Путь Sт, м	2,12	8,49	19,11	33,98	53,09	76,45	104,06	135,92	172,02	212,37
Тупь Sо, м	10,18	26,74	49,67	78,97	114,64	156,68	205,09	259,88	321,03	388,56

Рисунок №7

Максимальное замедление автобуса и тормозные моменты на колесах в значительной степени определяются состоянием дороги.

Реакции между колесами и дорогой вычисляются по формулам:

Z1=9,81*(G1+(Ga* φ*Hg)/La),

Z2=9,81*(G2-(Ga* φ*Hg)/La),

где Z1 и Z2 – реакции между дорогой и, соответственно, передними и задними колесами, H;

G1 и G2 – масса автомобиля приходящаяся на передние и задние колеса, соответственно, Н;

Hg – вертикальная координата (высота) центра тяжести автомобиля, м, Hg=0,75;

La – база автомобиля, м.

Тормозные моменты на колесах вычисляются по формулам:

Мт1=Z1* φ*Rk;

Мт2=Z2* φ*Rk,

Где Rk – радус качения колеса, м.

Результаты расчетов представленны в таблице №12.

Максимальное замедлени находится по формуле:

Jmax=9,81*φ;

 Jmax=9,81*0,6=5,89 м/с².

Таблица №12

Тормозные моменты на колесах автомобиля.

Коэффициент сцепления φ		0,1	0,3	0,5	0,7	0,9
Реакции, Н	Z1	13269	14790	16313	17835	19357
	Z2	13316	11794	10272	8750	7228
Тормозные моменты, Н*м	Мт1	452	1512	2781	4257	5940
	Мт2	454	1207	1751	2089	2218

Рисунок №8

Для проверки правильности расчетов вычисляется значение φ, соответствующее точке пересечения зависимостей Z1(φ) и Z2(φ). Это значение должно совпадать с вычисленным по формуле:

φ =(a-b)/(2*Hg),

где a и b – горизонтальные координаты центра тяжести автомобиля, вычисляемые по формулам:

a=La*G2/Ga; b=La*G1/Ga.

La=a+b

Проверка:

а=2,62*1436/2710=1,39; b=2,62*1275/2710=1,23

La=2,62

φ =(1,39-1,23)/(2*0,75)=0,16/1,5=0,11

Расчеты выполненыверно, т.к.вычесленное значение φ=0,11 совпадает с графическим значение φ.

6. Мощностной баланс и путевой расход топлива.

Под мощностным балансом понимается распределение мощности двигателя по видам сопротивлений движению автомобиля с учетом потерь на трение. Исхлдными для расчета являются зависимости эффективной мощности Ne(n) и удельного эффективного расхода топлива ge(n) от частоты вращения коленчатого вала n и результаты тягового расчета.

Вычисление мощностных характеристик производится по следующим формулам:

1.   Мощность, подводимая к ведущим колесам автомобиля:

Nk(n)=Ne(n)*ηтр,

где ηтр – КПД трансмиссии.

2.   Потери мощности в трансмиссии на трение

Nт(n)=Ne(n)*(1- ηтр).

3.   Мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления:

- воздуха Nw(n)=V(n)*Pw(n)/3600,

- качению Nf(n)=V(n)*Pf(n)/3600.

4.   Запас мощности

Nз(n)=Nk(n)-Nw(n).

5.   Мощность двигателя, необходимая дл равномерного движения автомобиля по горизонтальной дороге

Nрд(n)=(Nf(n)+Nw(n))/ ηтр

6.   Путевой расход топлива

Q100(n)=(Kn(n)*ge(n)*Nрд(n))/(10*V(n)*Ro)

где Kn(n) – коэффициент, используемый для корректирования путевого расхода топлива в зависимости от нагрузки двигателя.

Kn(n)=2,054-1,724*(Nрд(n)/Ne(n))-0,774*(Nрд(n)/Ne(n))²+1,443*(Nрд(n)/Ne(n))³

Ro=0,725 г/см³ – плотность бензина

V(n) – скорость автомобиля, км/ч.

Таблица №13

Расчет мощностных и топливных характеристик.

Передача	Парам.	Размерн.	Значение
	n	Об/мин	700	1400	2100	2800	3500	4200	4900	5600
	Ne	кВт	12,69	27,24	42,02	55,41	65,77	71,48	70,91	62,43
	ge	г/кВт*ч	342,33	310,96	292,05	285,60	291,61	310,07	340,99	384,38
	Nk	кВт	11,42	24,51	37,82	49,87	59,19	64,33	63,82	56,18
	Nт	кВт	1,268	2,723	4,202	5,540	6,577	7,148	7,091	6,243
Первая	V	км/ч	6,61	13,22	19,84	26,45	33,07	39,68	46,31	52,91
	Nw	кВт	0,0052	0,0417	0,1409	0,3342	0,6527	1,1279	1,7911	2,6736
	Nf	кВт	0,8806	1,773	2,6891	3,6406	4,6393	5,6972	6,8259	8,033
	Nрд	кВт	0,9842	2,0164	3,1445	4,4164	5,8801	7,5835	9,5745	11,901
	Nз	кВт	11,414	24,472	37,681	49,532	58,54	63,20	62,02	53,51
	Kn	-	1,923	1,922	1,921	1,912	1,894	1,864	1,810	1,707
	Q100	л/100км	6,733	6,265	6,117	6,301	6,853	7,832	9,321	11,427
Вторая	V	км/ч	10,24	20,48	30,73	40,97	51,22	61,46	71,70	81,95
	Nw	кВт	0,0193	0,1551	0,5236	1,2413	2,424	4,189	6,652	9,93
	Nf	кВт	1,3681	2,78	4,2797	5,9110	7,717	9,744	12,033	14,63
	Nрд	кВт	1,5416	3,2613	5,337	7,947	11,269	15,481	20,762	27,289
	Nз	кВт	11,40	24,36	37,29	48,62	56,768	60,142	57,166	46,256
	Kn	-	1,8357	1,8389	1,8255	1,7950	1,7431	1,6589	1,5191	1,273
	Q100	л/100км	6,480	6,226	6,38	6,367	8,07	9,82	12,42	16,10
Третья	V	км/ч	15,96	31,93	47,9	63,86	79,83	95,8	111,76	127,73
	Nw	кВт	0,073	0,587	1,982	4,7	9,180	15,863	25,193	37,601
	Nf	кВт	2,148	4,463	7,11	10,256	14,065	18,706	24,343	31,143
	Nрд	кВт	2,468	5,612	10,103	16,617	25,828	38,41	55,037	76,383
	Nз	кВт	11,346	23,927	35,835	45,166	50,013	48,469	38,628	18,585
	Kn	-	1,6998	1,6785	1,6147	1,5062	1,3449	1,128	0,9243	1,4289
	Q100	л/100км	6,845	7,067	7,966	9,609	12,2	16,076	21,714	29,724
Четвертая	V	км/ч	23,15	46,3	69,45	92,61	115,75	138,91	162,06	185,21
	Nw	кВт	0,223	1,791	6,045	14,329	27,986	48,36	76,749	114,63
	Nf	кВт	3,159	6,825	11,505	17,703	25,928	36,685	50,480	67,822
	Nрд	кВт	3,759	9,574	19,5	35,591	59,905	94,495	141,417	202,27
	Nз	кВт	11,196	22,723	31,773	35,537	31,206	15,971	-12,975	-58,44
	Kn	-	1,512	1,415	1,231	1,009	0,931	1,756	6,983	37,704
	Q100	л/100км	7,31	8,455	10,782	14,434	19,844	27,737	39,128	55,325

По результатам расчетов мощностей и путевого расхода топлива, выполненых для всех передач, строится график мощностного баланса и график экономической характеристики автомобиля.

Определение значений Nk(n), Nт(n), Nw(n), Nf(n), Nз(n), Nрд(n), Q100(n) на первой передаче при частоте вращения каленчатого вала n=1400 об/мин:

Nk(n)=27.2*0.9=24.5 кВт

Nт(n)=27,2*(1-0,9)=2,72 кВт

Nw(n)=13,2*11,4/3600=0,0418 кВт

Nf(n)=13,2*482,8/3600=1,77 кВт

Nз(n)=24,5-0,0418=24,47 кВт

Nрд(n)=(1,77+0,0418)/0,9=2,02 кВт

Kn(n)=2,054-1,724*(2,02/27,2)-0,744(2,02/27,2)²+1,443*(2,02/27,0)³=1,92

Q100(n)=(1,92*310,9*2,02)/(10*13,2*0,725)=6,27 л/100км

Рисунок №9

Рисунок №10

С помощью мощностного баланса можно получить показатели динамичности микроавтобуса. Запас мощности можетбыть использован для преодоления повышенного сопротивления дорогиили разгона автомобиля. При полном полном открытии дроссельной заслонки карбюратора, максимальную скорость микроавтобус РАФ-2203 развивает, когда мощность, подводимая к ведущим колесам, равна мощности, затрачиваемой на преодоление сил сопротивления. При движении автомобиля по той же дороге, но с меньшей скоростью, водитель должен прикрыть дроссельную заслонку. В этом случае изменится величина мощности Nw, Nf и Nз. Знание показателя скорости движения дает возможность более точно спланировать перевозки пассажиров.

Топливная экономичность позволяет оценить расход топлива при движении.

7. Расчет характеристик движения на заданном маршруте.

Необходимо определить среднюю скорость, время движения и расход топлива при прохождении автомобилем заданного маршрута длинной 20 км.

Результаты вычислений и характеристики маршрута, включая состояние дорожного покрытия и длинну участков, приведены в таблице.

Суммарное дорожное сопротивление на участках вычисляется по формуле:

Ψ=fo+α,

где fo – коэффициент сопротивления качению, α - уклон дороги.

Время движения на маршруте определяется по формуле:

;

где Si – длинна i-го участка маршрута;

Vi – расчетная скорость на i-ом участке, км/ч

Ei=1 – поправочный транспортный коэффициент

n – количество участков.

Средняя скорость на маршруте вычисляется по формуле:

Vcp=Sm/Tcp,

где Sm – общая протяженность маршрута.

Количество топлива, необходимое для прохождения маршрута, определяется по формуле:

,

где Qi – путевой расход топлива на i-том участке.

Средний путево расход топлива на маршруте вычисляется по формуле:

Qcp=100Qm/Sm

Таблица №14

Расчет характеристик движения на маршруте.

Длинна участка Si, км	Тип покрытия	Препятствия		fo	Уклон α	Ограничение скорости	передача	Vi, км/ч	Qi, л/100 км
		Насел. пункт	подъем
2,0	В	-	-	0,03	0,04	110	IV	44	8,2
0,5	А	+	-	0,018	0,02	40	II	40	7,1
1,0	А	-	+	0,018	0,02	110	IV	110	18
1,5	Б	-	-	0,022	0,03	110	IV	91	14,2
0,5	А	+	-	0,018	0,02	30	I	30	6,3
2,5	А	-	-	0,018	0,02	110	IV	110	18
2,0	В	-	+	0,03	0,04	110	IV	44	8,2
5,0	В	-	-	0,03	0,04	110	IV	44	8,2
4,0	Б	-	-	0,022	0,03	110	IV	91	14,2
1,0	Б	+	-	0,022	0,03	30	I	30	6,3
20 км									10,9

Типы дорожного покрытия:

А – асфальтобетон в отличном состоянии;

Б – асфальтобетон в удовлетворительном состоянии;

В – булыжное в хорошем состоянии.

Время движения на маршруте:

Тср=2/(44*1)+0,5/40*1+1/110*1+1,5/91*1+0,5/30*1+2,5/110*1+2/44*1+5/44*1+4/91*1+1/30*1=0,359 ч ≈ 22мин

Средняя скорость на маршруте:

Vcp=20км/0,359ч=55,71 км/ч

Количество топлива, необходимое для прохождения маршрута:

Qm=0,01*(2*8,2+0,5*7,1+1*18+1,5*14,2+0,5*6,3+2,5*18+2*8,2+5*8,2+4*14,2+1*6,3)=1,91л

Средний расход топлива на маршруте:

Qcp=100*1,91/20=9,55 л

Заключение.

Силовой, мощностной балансы автомобиля и динамическая характеристика автомобиля позволяют оценить его динамичность, такой важный эксплуатационный показатель, как скорость движения автомобиля при заданных дорожных условиях. Поэтому курсовая работа ставит своей задачей расчет тяговых, динамических и мощностных характеристик автомобиля.

Расчетные значения всех характеристик сравниваются со значениями, полученными при стендовых испытаниях. В бошенстве случаев они не совпадают. Это объясняется погрешностью округления полученных значений, а так же неточностью формул, по которым расчитывались характеристики. Так же двигатель в процесса эксплуатации изнашивается и часть мощности расходуется на питание приборов или теряется при неустановившихся режимах работы двигателя.

Список использованной литературы.

1.   «Краткий автомобильный справочник.»/ НИИАТ.М:Транспорт,1985.-224с

2.   «Подвижной состав автомобильного транспорта: методические указания к курсовому проекту. Специальность 060813 – Экономика у управление на предприятии транспорта.»/Сост.: Е. И. Зайцев, Р. А. Марышев, Т. Г. Шульженко; СПбГИЭА.-СПб, 1999.-36с.

3.   К.С. Фучатжи. «Автомобиль РАФ-2203 и его модификации. Руководство по ремонту. Каталог деталей»/ Арго-книга.М:Ассоциация независимых издателей,1998.-420с.