Реферат: Проект легкового автомобиля малого класса

1.1 Выбор исходных данных

Исходные данные выбираются согласно [1]:

1.   Прототип автомобиля ВАЗ 2101

2.   Максимальная скорость на прямой передаче на горизонтальном участке

пути />140км/ч (38,9 м/с)

3.   Габаритная высота автомобиля />1,44 м

4.   Габаритная ширина автомобиля />1,611 м

5.   Грузоподъёмность />400 кг

6.   База автомобиля />2,424 м

7.   Число мест в салоне, включая водителя, />5 чел

8.   Высшее расчётное передаточное число коробки передач, />1

9. Число ступеней в коробке передач, без учёта задней и повышающей n=4

10 Максимальный коэффициент сопротивления дороги />0,38 

1.2 Определение полной массы автомобиля

Полную массу автомобиля определяют как сумму масс снаряженного автомобиля и груза, по номинальной грузоподъемности и числу мест пассажиров, включая водителя.

Снаряженная масса автомобиля, кг

/>,                                                     (1.2.1)

где    /> – коэффициент снаряженной массы лежит в пределах 0,2...0,6,

для легкового автомобиля в данном расчёте принимается

/> 0,3773.

/>кг

Полная масса легкового автомобиля, кг

/>.                                            (1.2.2)

/>кг

1.3 Подбор размера шин и расчёт радиуса качения

Для подбора шин и определения их по размерам радиусов качения колеса необходимо знать распределение нагрузки по мостам.

У легковых автомобилей распределение нагрузки от полной массы по мостам зависит в основном от компоновки. При классической компоновке на задний мост приходится 52…55% нагрузки от полной массы.

Следовательно, нагрузку на каждое колесо передней и задней оси автомобиля можно определить по формулам:

/>,                                                   (1.3.1)

где    />   – ускорение свободного падения, />.

/>кг 

Нагрузка от полной массы на переднюю ось легкового автомобиля с классическим приводом, Н

/>.                                                        (1.3.2)

/>5975,5 Н

Нагрузка от полной массы на  заднюю ось легкового автомобиля с классическим приводом, Н

/>.                                              (1.3.3)

/>Н

Нагрузка на каждое колесо передней оси легкового автомобиля, Н

/>.                                                     (1.3.4)

/>Н

Нагрузка на каждое колесо задней оси легкового автомобиля, Н

/>.                                                    (1.3.5)

/>Н

Расстояние от передней оси до центра масс легкового автомобиля, м

/>.                                                (1.3.6)

/>м

Расстояние от центра масс до задней оси легкового автомобиля, м

/>.                                                        (1.3.7)

/> м

Исходя из нагрузки на каждое колесо согласно таблице 1 [2] выбираются радиальные  шины 155-13/6,45-13, с заведомо большей максимальной нагрузкой: 3870 Н

– ширина профиля: b=6,45 дюйма (b=6,45/>=0,16383м);

– соотношение высоты профиля к ширине шины />: 90 %;

– посадочный диаметр обода: d=13 дюймов (/>13/>0,3302 м);

– высота профиля: H=0,155/>=0,1395 м.

— Свободный радиус колеса, м

/>,                                                      (1.3.8)

где    />– посадочный диаметр шины автомобиля, м;

b– ширина профиля шины, м.

/>м

Радиус качения колеса, м

/>,                                      (1.3.9)

где    /> – коэффициент радиальной деформации для стандартных  шин лежит

в пределах 0,1...0,16, в данном расчёте принимается />0,12,

согласно [1].

/>м

1.4 Расчет внешней характеристики двигателя

Расчёт начинается с определения мощности, необходимой для обеспечения движения с заданной максимальной скоростью при установившемся движении автомобиля, в заданных дорожных условиях.

Коэффициент суммарного дорожного сопротивления легкового автомобиля:

/>.                                      (1.4.1)

/>

Лобовая площадь легкового автомобиля, />

/>.                                            (1.4.2)

/>1,86/>

Частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая максимальной скорости автомобиля,/>

/>,                                       (1.4.3)

где    /> – коэффициент оборотистости двигателя лежит в пределах 30...35,

для легкового автомобиля в данном расчёте принимается />35.

/>/>

Мощность двигателя, соответствующая частоте вращения коленчатого вала, при максимальной скорости автомобиля, Вт

/>,                      (1.4.4)

где    /> – коэффициент полезного действия трансмиссий лежит в

пределах 0,8...0,95, в данном расчёте для механической трансмиссии принимается />0,95;

КВ – коэффициент обтекаемости, КВ = 0,3 Н*с2*m-4;

/> – коэффициент коррекции лежит в пределах 0,6...0,9,

учитывает потери мощности на привод навесного оборудования, в данном расчёте принимается  />0,9.

/>Вт

Максимальная мощность двигателя, Вт

/>,                                   (1.4.5)

где    />         – эмпирические коэффициенты, постоянные для каждого

автомобиля, в случае упрощённого расчёте для карбюраторных двигателей принимается />;

/>   – частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая

максимальной мощности лежит в пределах 5500...6500/>, в данном расчёте принимается />5500/>, согласно [1].

/>49835 Вт

Эффективную мощность двигателя, с достаточной для практических расчётов точностью, можно определить по формуле Лейдермана, Вт

/>,                            (1.4.6)

где    /> – текущее значение частоты вращения коленчатого вала

двигателя, />.

Для примера рассчитаем /> при />500/>:

/>4905 Вт

Остальные значения /> вычисляются аналогично, результаты расчёта заносятся в таблицу 1.4.1.

Таблица 1.4.1 – Внешняя скоростная характеристика двигателя

Параметры двигателя 

Скоростной режим работы двигателя, n мин 

500 

1000 

1500 

2000 

2500 

3000 

3500 

4000 

4500 

5000 

5500 

6000 

Ne, Вт 

4905

10409

16287

22315

28269

33922

39052

43432

46840

49049

49835

48974

Ме, Н*м 

94

99

104

107

108

108

107

104

99

94

87

78

Вращающий момент двигателя, />

/>.                                       (1.4.7)

Для примера рассчитаем /> при />500/>:

/>94/>

Остальные значения /> вычисляются аналогично, результаты расчёта заносятся в таблицу 1.4.1.

По таблице 1.4.1 строится внешняя скоростная характеристика двигателя,

рисунок 1.1.

1.5 Выбор передаточных чисел

Передаточное число главной передачи при условии обеспечения максимальной скорости на высшей передаче:

/>,                                           (1.5.1)

где    />– передаточное число высшей передачи дополнительной коробки,

при её отсутствии принимается />1.

/>

Подбираем передаточные числа для всех ступеней коробки передач. Передаточное число первой передачи находим из условия преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги:

/>,                                      (1.5.2)

где    />  – максимальный коэффициент суммарного дорожного

сопротивления автомобиля, в данном расчёте принимается />0,38, согласно [2];

/>– максимальный вращающий момент двигателя, />.

/> 

Полученное /> нужно проверить по условию отсутствия буксования:

/>,                                    (1.5.3)

где    /> – сила тяги по сцеплению колёс с дорогой, Н.

Вертикальная координата центра масс при полной нагрузке, м

/>.                                                     (1.5.4)

/>м

Для заднеприводных легковых автомобилей получим:

/>,                            (1.5.5)

где    /> – коэффициент сцепления колеса с дорогой лежит в пределах 0,6...0,8,

в данном расчёте для сухого шоссе, находящегося в хорошем состоянии принимается />0,7.

/>

Условие отсутствия буксования выполняется.

Определим структуру ряда передач с использованием геометрической прогрессии.

Знаменатель геометрической прогрессии:

/>.                                       (1.5.6)

/>

Определяем передаточное число второй ступени коробки передач:

/>.                                              (1.5.7)

/>

Определяем передаточное число третьей ступени коробки передач:

/>.                                            (1.5.8)