Определение оценочных показателей тягово-скоростных свойств автомобиля ВАЗ-2121

Курсовая работа

Определение оценочных показателей тягово-скоростных свойств автомобиля ВАЗ-2121

Выбор исходных данных, используемых в работе

 

Общий вид автомобиля ВАЗ-2121 представлен на рис. 1.

двигатель автомобиль трансмиссия

 

Таблица 1 Техническая характеристика автомобиля ВАЗ-2121

Параметры	Характеристика числовая или описательная
Колесная формула	4´4
Полная масса, кг	1550
Габаритные размеры, мм	3740 х 1680 х 1640
База, мм	2200
Колея передних / задних колес, мм	1430/1400
Двигатель	ВАЗ-2121
Топливо	Бензин АИ-93
Мощность, кВт, при мин 58,8/5400
Крутящий момент, Н∙м, при мин 121,6/3400
Коробка передач	Механическая, трехвальная четырехступенчатая
Передаточные числа	3,242; 1,989; 1,289; 1; зх - 3,34
Карданная передача	трехвальная
Главная передача	Одинарная гипоидная,
Раздаточная коробка	двухступенчатая
Передаточные числа	1,2; 2,123
Шины	175-406 (6,95-16)
Максимальная скорость, км/ч	132
Максимальный преодолеваемый подъем, %	58
Время разгона до 100 км/час, с.	23

Построение внешней скоростной характеристики двигателя ВАЗ-2121

 

Внешней скоростной характеристикой двигателя называют зависимость основных параметров двигателя от частоты вращения коленчатого вала при максимальной подаче топлива.

За объект расчета принимается двигатель модели ВАЗ-2121. Исходные данные, необходимые для выполнения расчетной части, приведены в табл. 2.

 

Таблица 2 Исходные данные

Параметр	Обозначение	Значение
Модель двигателя	-	ВАЗ
Максимальная мощность, кВт	58,8
Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, мин-1	5400
Максимальный крутящий момент, Н×м	121,6
Частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте, мин-1	3400
Наличие ограничителя	-	Нет

 

Крутящий момент на режиме максимальной мощности M _{е N} можноопределить по формуле:

 

 

Запас крутящего момента М_З определяется по формуле:

 

Для расчета показателей тягово-скоростных свойств, особенно с применением ЭВМ, удобно пользоваться не графическими, а аналитическими зависимостями  и .

Текущие значения мощности и крутящего момента N_e и M_е можно найти по зависимостям:

 

,                                   (1)

,                                                                         (2)

 

где N_e - текущее значение мощности двигателя, кВт,

n - текущее значение частот вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1,

a, b и с - коэффициенты, постоянные для данного двигателя,

M _е - текущее значение крутящего момента, Н×м.

Для двигателей, не снабженных ограничителем максимальной частоты вращения коленчатого вала, коэффициенты a, b и с можно найти по зависимостям:

 

 

Проверка:  Условие выполняется.

По формулам (1) и (2) определяем текущие значения мощности и крутящего момента для частот вращения коленчатого вала двигателя из диапазона частот от n_min=1000 мин^-1 до n_max=1,1·n_N=1,1·5400 = 5940 мин^-1. Результаты вычислений представлены в приложении 1.

По данным таблицы приложения 1 строится внешняя скоростная характеристика двигателя ВАЗ-2121 (рис. 2).

 

Рис. 2. Внешняя скоростная характеристика двигателя: ;

 

Движение на первой передаче

На первой передаче в интервале скоростей от v _н до v _к кривую  разбивают на 10 участков, предполагая, что движение автомобиля в пределах выделенных участков равноускоренное, находят для каждого из них средние значения ускорений

 

,                                           (12)

 

где  - ускорения в начале и конце участка, м/с²;

v ₁, v ₂ - скорости движения автомобиля в начале и конце участка, м/с;

 - время прохождения участка, с.

 

Рис. 6. Моделирование процесса разгона на первой передаче:

 

j = f(v) на 1-ой передаче КПП

Время прохождения выделенного участка:

 

.                                                             (13)

 

Общее время  прохождения всех участков в интервале скоростей при разгоне на 1-йпередаче равно сумме

 

  ,                                           (14)

 

где n - число участков.

Путь , м, проходимый автомобилем за время , определяют по формуле:

 

,                                           (15)

 

где - средняя скорость прохождения участка, м/с.

Путь , м, проходимый при движении автомобиля на 1 передаче в интервале скоростей от  до , равен сумме

 

.                                      (16)

 

После включения первой передачи в коробке передач разгон начинается при частоте вращения вала двигателя = 1000 об/мин и начальная скорость разгона  определяется выражением

 

,

 

где  - общее передаточное число трансмиссии при включении первой передачи в коробке передач и прямой передачи в раздаточной коробке.

Конечная скорость разгона на первой передаче  равна

 

.

 

Расчет скоростей движения, ускорений, времени и пути прохождения каждого элементарного участка на первой передаче представлен в приложении 4.

Общее время  прохождения всех участков в интервале скоростей при разгоне на 1-йпередаче равно:

Путь , м, проходимый при движении автомобиля на 1 передаче в интервале скоростей от  до , равен:

.

Переключение передач

При переключении с первой передачи на вторую автомобиль начинает двигаться в режиме выбега и при этом считается, что конечная скорость разгона равна начальной скорости выбега , т.е. , а уменьшение скорости движения при выбеге  находится по формуле

 

,

 

где - время, затраченное на переключение с первой передачи на вторую, с ( с для автомобилей с бензиновыми двигателями).

Конечная скорость выбега  определяется разностью:

 

,

 

а пройденный путь:

 

.

Движение на второй передаче

На второй передаче начальная скорость разгона  принимается равной конечной скорости выбега , т.е. .

Конечная скорость разгона на второй передаче  равна

,

 

где  - общее передаточное число трансмиссии при включении второй передачи в коробке передач.

Расчет скоростей движения, ускорений, времени и пути прохождения каждого элементарного участка на второй передаче представлен в приложении 4.

Общее время  прохождения всех участков в интервале скоростей при разгоне на 2-йпередаче равно:

Путь , м, проходимый при движении автомобиля на 2 передаче в интервале скоростей от  до , равен:

.

Переключение передач

При переключении со второй на третью передачу автомобиль начинает двигаться в режиме выбега. Конечная скорость разгона  принимается равной начальной скорости выбега , т.е. , а снижение скорости движения  находится по формуле

 

                             (17)

 

где  - скорость начала выбега, м/с;

- сила трения в трансмиссии при скорости движения автомобиля, близкой к нулю, Н. Для автомобиля ВАЗ-2121 Р_тр0=15 Н.

Конечная скорость выбега автомобиля  определяется разностью

 

,

 

а пройденный путь

 

.

 

При переходе со второй на третью и далее на остальные высшие передачи все процедуры расчетов повторяются, как при определении параметров режима выбега на второй передаче.

После определения значений  и  и параметров режима выбега на всех передачах строят график времени и пути разгона (рис. 7 и 8).

 

Рис. 7 График зависимости времени разгона от скорости движения автомобиля

 

Рис. 8 График зависимости пути разгона от скорости движения автомобиля

Курсовая работа

Определение оценочных показателей тягово-скоростных свойств автомобиля ВАЗ-2121