Федеральное государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение высшего пРофессионального образования российский государственный аграрный университет – МСха имени К.А. Тимирязева (ФГБОУ ВПО ргау - МСХА имени К.А. Тимирязева)

Калужский филиал в.Н. Сидоров тракторы и автомобили

Методические указания по выполнению курсовой работы

Москва

ФГБОУ ВПО ргау - МСХА имени К.А. Тимирязева

2012

УДК 629.113

ББК 40. 72я73

Данные методические указания издаются в соответствии с учебным планом направления подготовки бакалавров 110800 Агроинженерия

Методические указания рассмотрены и одобрены:

кафедрой механизации сельскохозяйственного производства,

протокол № ___ от _________ года

зав. кафедрой В.Н.Сидоров

методической комиссией направления подготовки бакалавров 110800 Агроинженерия,

протокол № ___ от __________ г.

председатель методической комиссии В.Н.Сидоров

методической комиссией Калужского филиала,

протокол № от

председатель методической комиссии

Рецензенты: д.т.н., профессор М.В.Астахов

к.т.н., профессор А.П. Шаповалов

Автор: д.т.н., профессор В.Н.Сидоров

Методические указания содержат необходимые расчетные формулы и целый ряд приложений, которые призваны помочь студентам при выполнении раздела: расчет эксплуатационных показателей автомобиля курсовой работы по дисциплине тракторы и автомобили.

Предназначены для студентов направления подготовки бакалавров 110800 Агроинженерия

© Сидоров В.Н., 2012

© Издательство ФГБОУ ВПО РГАУ

МСХА имени К.А. Тимирязева

УДК 631.372

ББК 40.72я73

Рецензенты:

д-р техн. наук, профессор М.В. Астахов

к-т техн. наук, А.П. Шаповалов

Сидоров В.Н. Тракторы и автомобили: Методические указания по выполнению курсовой работы. — М.: Издательство ФГБОУ ВПО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, 2012. — 29 с.

Методические указания содержат необходимые расчетные формулы и целый ряд приложений, которые призваны помочь студентам при выполнении раздела: расчет эксплуатационных показателей автомобиля курсовой работы по дисциплине тракторы и автомобили.

Предназначены для студентов направления подготовки бакалавров 110800 Агроинженерия

ПРЕДИСЛОВИЕ

Целью выполнения курсовой работы является закрепление и углубление теоретических знаний по дисциплине в целом и, прежде всего, по вопросам влияния основных конструктивных параметров автомобилей на их тягово-эксплуатационные показатели в различных условиях эксплуатации.

Методические указания содержат необходимые расчетные формулы и целый ряд приложений, которые призваны помочь студентам в решении поставленных задач. При выполнении курсовой работы предполагается широкое применение для расчетов ПВЭМ по программам, составленным на кафедре механизации сельскохозяйственного производства, а также с использованием лицензированных программных продуктов «EXCEL». ПЭВМ должны применяться прежде всего для однообразных повторяющихся расчетов и при оптимизации решения, а такой раздел как определение параметров автомобиля, где достаточно четко прослеживаются основные кинематические и динамические связи в конструкции автомобиля должны, выполняться без их применения.

Курсовая работа выполняется по индивидуальным заданиям и оформляется в соответствии с требованиями ЕСКД.

Графическая часть курсовой работы – скоростная характеристика двигателя, динамическая, экономическая и разгонные характеристики автомобиля выполняются на формате А1 и помещаются в приложениях расчетно-пояснительной записки.

1. ТРЕБОВАНИЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Основными задачами курсовой работы являются расчет и построение динамической, экономической и разгонных характеристик автомобиля с целью получения студентами дополнительных знаний об интересующем его автомобиле.

Для решения этих задач необходимо:

а) выбрать автомобиль, тягово-эксплуатационные показатели которого вы хотите изучить;

б) по имеющимся технико-экономическим данным выбранного автомобиля определить недостающие параметры для дальнейших расчетов;

в) рассчитать и построить внешнюю скоростную характеристику бензинового двигателя или внешнюю регуляторную характеристику дизеля;

г) рассчитать и построить универсальную динамическую характеристику автомобиля;

д) рассчитать и построить экономическую характеристику автомобиля;

е) рассчитать и построить разгонные характеристики автомобиля.

Курсовая работа должна заканчиваться заключением, в котором дается краткий анализ полученных характеристик.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ РАСЧЕТА

АВТОМОБИЛЯ

Часть исходных данных можно взять из технико-экономических характеристик выбранного автомобиля используя его инструкцию по эксплуатации, или возможности интернет. Недостающие данные для расчета динамической, экономической и разгонных характеристик автомобиля необходимо определить используя уже имеющиеся данные.

В первую очередь нужно установить массу автомобиля, размер шин, мощность и частоту вращения коленчатого вала двигателя.

Динамическую характеристику необходимо рассчитать для полностью загруженного автомобиля, масса которого

,(1)

где - масса порожнего автомобиля, кг;

- максимальная масса перевозимого груза, кг;

- количество мест в автомобиле.

В технических данных автомобиля приводится масса порожнего автомобиля, масса полностью загруженного автомобиля и количество мест в автомобиле. Используя выражение (1) необходимо определить максимальную массу перевозимого груза при различном количестве пассажиров и без них.

Размер шин также необходимо принять в соответствии с прототипом и определить расчетный радиус колеса

;(2)

,(2а)

где - расчетный радиус колес, м;

- посадочный диаметр обода колеса;

- ширина профиля шины;

- отношение высоты шины к ее ширине.

- коэффициент, учитывающий радиальную деформацию шины, который зависит от типа шины и давления воздуха в ней, .

Формулой (2) пользуются в случае, когда размеры посадочного диаметра шины даны в мм, а формулой (2а) - если размеры посадочного диаметра шины даны в дюймах, а ширина профиля шины в мм.

Максимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя, соответствующей движению с максимальной скоростью можно определить используя значение максимальной скорости движения автомобиля, которую легко найти в справочной литературе, по формуле:

,(3)

где - частота вращения коленчатого вала двигателя, при максимальной скорости, об/мин;

- расчетный радиус колеса, м;

- максимальная скорость движения, м/с;

- передаточное число коробки на высшей передаче, при которой достигается максимальная скорость (чаще это прямая передача);

- передаточное число главной передачи.

Округлив полученное значение частоты вращения коленчатого вала двигателя, при максимальной скорости, необходимо уточнить радиус колеса, изменив коэффициент, учитывающий радиальную деформацию шины.

При расчете характеристик автомобиля вызывают определенные сложности при задании значений коэффициента сопротивления воздушной среды для конкретного автомобиля, который в свою очередь зависит от коэффициента обтекаемости. Для определения коэффициента сопротивления воздушной среды предлагается провести обратный расчет, используя известные показатели и параметры автомобиля. Для этого с начало необходима найти мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля, а затем из выражения мощностного баланса (5) найти значение коэффициента сопротивления воздушной среды.

Для автомобилей с дизельными двигателями, а также с бензиновыми, имеющими ограничитель максимальных оборотов мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля соответствует номинальной (максимальной) мощности двигателя, то есть .

Для остальных автомобилей частота вращения коленчатого вала при максимальной скорости движения автомобиля не равна частоте вращения, соответствующей максимальной мощности двигателя, и, следовательно, мощность при максимальной скорости не равна максимальная мощность двигателя, ее следует найти по формуле:

,(4)

где а₁, b₁, c₁ − коэффициенты, зависящие от типа и конструкционных особенностей двигателя (методика определения коэффициентов подробно дана в разделе 3);

- коэффициент максимальных оборотов (здесь максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая движению с максимальной скоростью и - номинальная частота вращения, соответствующая номинальной мощности).

Естественно, что для бензиновых двигателей без ограничителя оборотов максимальная частота вращения ., а в остальных случаях - .

Мощность двигателя, установленного на автомобиле, должна обеспечить движение полностью загруженного автомобиля с максимальной скоростью в заданных дорожных условиях. Исходя из этого условия мощностной баланс можно записать в следующем виде:

,(5)

где - мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля, кВт;

- приведенный коэффициент дорожных сопротивлений при максимальной скорости;

- масса груженого автомобиля, кг;

- ускорение свободного падения, м/с²;

- сила сопротивления воздушной среды при максимальной скорости, Н

- максимальная скорость движения, м/с;

- КПД трансмиссии при движении на высшей передаче.

В свою очередь сопротивление воздушной среды

.(6)

где - коэффициент сопротивления воздушной среды, кг/м³ ;

- площадь лобовой поверхности, м².

Для легковых автомобилей можно принять:

, (7)

где и - соответственно ширина и габаритная высота автомобиля, м.

КПД механической трансмиссии при движении на прямой передаче (учитывая потери в главной и карданной передаче и так называемые гидравлические потери).

На остальных передачах

.(8)

где - КПД коробки передач, который находится в зависимости от числазубчатых пар коробки, находящихся в зацеплении,(числазубчатых пар определяется по кинематической схеме коробки передач исследуемого автомобиля).

Подставив полученные значения в уравнение (5) и решив его получим значение коэффициент сопротивления воздушной среды исследуемого автомобиля. Точность определения коэффициента сопротивления воздушной среды зависит от точности расчета механического КПД трансмиссии.

В заключение этого раздела рекомендуется привести значения параметров: и колесную формулу.

3. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ

Тяговые возможности автомобиля при выбранных параметрах трансмиссии и ходовой части определяются внешней скоростной характеристикой установленного на автомобиле бензинового двигателя или скоростной (корректной) ветвью регуляторной характеристики дизеля.

Для расчета и построения функциональных зависимостей эффективной мощности и крутящего момента от угловой скорости коленчатого вала двигателя в настоящее время получила распространение аппроксимация скоростной внешней характеристики двигателя внутреннего сгорания эмпирической зависимостью:

, (9)

где а, b, c − коэффициенты, зависящие от типа и конструкционных особенностей двигателя (табл. 1).

Рассмотренная методика носит приближенный характер, так как коэффициенты а, b, c верны только для одного значения коэффициентов приспособляемости двигателя по моменту k_м и по угловой скорости вала двигателя k_ω, (табл. 1), а не для данного типа двигателей как принято их использовать.

Таблица 1