Динамический и экономический расчёт автомобиля УАЗ-451

 

1. Расчёт мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя автомобиля.

 

V_Амах – максимальная скорость движения автомобиля; V_Амах = 190 км/ч;

G – сила тяжести автомобиля с грузом;

Ψ – приведённый коэффициент дорожного сопротивления; Ψ = 0.016;

К – коэффициент сопротивления воздуха;

Принимаем К = 0,20 – легковые автомобили с закрытым кузовом.

F – площадь лобового сопротивления автомобиля;

η_тр – механический КПД трансмиссии для режима максимальной скорости.

η_тр = η_кон = 0,95

Площадь лобового сопротивления для легковых автомобилей:

F = A · H = 1,2· 1,4= 1,68 м²

А – наибольший габаритный размер по величине;

Н – габаритная высота автомобиля;

Сила тяжести автомобиля:

G = g · (m₀ + m_г) = 9,8 · 1300 = 12740 Н

m₀ – собственная масса автомобиля;

m_г – масса перевозимого груза;

Максимальная мощность двигателя:

N_Емах = (1,05…1,10) N_Е = 1,1 · 65 = 72кВт

Частота вращения коленчатого вала двигателя:

n_мах = η_п · V_Амах = 30 · 190 = 5700 мин^-1

η_п – коэффициент оборотности принимают равным в пределах 30…50 в соответствии с прототипом автомобиля и расчётной максимальной мощностью двигателя;

Принимаем η_п = 50.

 

2. Расчёт и построение внешней скоростной характеристики двигателя.

 

n %
n мин-1
NE %
NE кВт	14,4		52,5	66,2		66,2
gE %
gE г/кВт			294,5	294,5		356,5

 

За 100 % удельного расхода топлива принимают для карбюраторного двигателя 300…310 г/кВт · ч.

Определяем значение крутящего момента:

ω – угловая скорость коленчатого вала;

Определяем часовой расход топлива для каждого значения частоты вращения коленчатого вала двигателя:

 

3. Определение передаточного числа главной передачи:

i_KZ – передаточное число на прямой передаче;

Принимаем i_KZ = 1;

i_Д – 1…1,5 – передаточное число в дополнительной коробке (если она предусмотрена);

Принимаем i_Д = 1;

r_К – расчётный радиус ведущих колёс автомобиля;

 

Определяем нормальную нагрузку на одну шину полностью нагруженного автомобиля;

n_Ш – число шин, приходящихся на ведущие оси;

Принимаем n_Ш = 2;

λ – коэффициент нагрузки на ведущие колёса, учитывающий распределение массы автомобиля по осям;

Принимаем: для легковых автомобилей типа 4 х 2 – λ = 0,5;

Определяем радиус качения колеса:

r_K = 0,5 · d + (0.88…0,92) · b;

d – наружный диаметр диска колеса;

Принимаем d = 0,375 м;

b – ширина профиля шины;

Принимаем b = 0,225;

r_K = 0,5 · 0,375 + 0,9 · 0,225 = 0,39;

 

4. Подбор передаточных чисел коробки передач:

φ – коэффициент сцепления ведущих колёс с дорогой принимается в пределах 0,5…0,6.

Определяем знаменатель геометрической прогрессии:

Z = 4 – число передач;

 

i_K2 = i_K1 / g = 3.9 / 1,57= 2,49

i_K3 = i_K2 / g = 2,49 / 1,57= 1,58;

i_K4 = i_K3 / g = 1,58 / 1,57 = 1

i_K5 = i_K4 / g = 1 / 1,57 = 0,64

Определяем передаточные числа трансмиссии:

i_TP = i_K · i₀;

i_TP1 = 3,91 · 7,35 = 28,7

i_TP2 = 2,49 · 7,35 = 18,5;

i_TP3 = 1,48 · 7,35 = 10,8;

i_TP4 = 1 · 7,35 = 7,35;

i_TP5 = 0,64 · 7,35 = 4,7

5,Расчёт и построение экономической характеристики автомобиля.

• Определяем скорости движения автомобиля на прямой передачи:

 

 

5.Построение универсальной динамической характеристики автомобиля.

• Определяем скорость атомобиля на 1 – ой передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

• Определяем скорость атомобиля на 2 – ой передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

• Определяем скорость атомобиля на 3 – ей передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

• Определяем скорость атомобиля на 4 – ой передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:   5640 мин-1:

Определяем величину касательной силы тяги:

• Определяем величину касательной силы тяги на 1 – ой передаче:

 

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

 

 

• Определяем величину касательной силы тяги на 2 – ой передаче:

 

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

 

 

• Определяем величину касательной силы тяги на 3 – ей передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

• Определяем величину касательной силы тяги на 4 – ой передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

Определяем значения силы сопротивления воздуха:

• Определяем значение силы сопротивления воздуха на 1 – ой передаче:

 

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

 

 

• Определяем значение силы сопротивления воздуха на 2 – ой передаче:

 

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

 

 

• Определяем значение силы сопротивления воздуха на 3 – ей передаче:

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

 

• Определяем значение силы сопротивления воздуха на 4 – ой передаче:

 

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

 

 

• Определяем величину динамического фактора:

• Определяем величину динамического фактора на 1 – ой передаче:

 

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

 

 

• Определяем величину динамического фактора на 2 – ой передаче:

 

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

 

 

• Определяем величину динамического фактора на 3 – ей передаче:

 

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

 

 

• Определяем величину динамического фактора на 4 – ой передаче:

 

940 мин-1:
1880 мин-1:
2820 мин-1:
3760 мин-1:
4700 мин-1:
5640 мин-1:

 

 

Передачи	n мин-1	V км/ч	MKP H · м	РК Н	RW H	D
		35,6		5583,4	158,4	0,2
			7328,2	112,5	0,27
	23,7		8142,4	70,2	0,3
	17,8		7328,2	39,6	0,273
	11,9		7560,8	17,7	0,28
	5,9		6397,6	4,35	0,24
				3838,6		0,13
					0,18
					0,2
				84,5	0,187
	17,5			38,3	0,195
	8,7		4398,4	9,46	0,16
				2617,2		0,07
					0,11
			3816,7		0,132
				180,5	0,12
					0,13
	12,7		2998,8	20,2	0,11
				1866,9	1404,5	0,02
	88,6				0,06
			2722,6		0,079
					0,076
					0,09
				40,5	0,08

 

6. Расчёт и построение экономической характеристики автомобиля.

• Определяем скорости движения автомобиля на прямой передачи:

 

• Определяем мощность двигателя, требуемую для автомобиля на разных скоростях:

 

 

 

• Определяем отношение n/n_Vmax согласно которому находим значение коэффициента К_П.

n₁/n_Vmax = 4700/4700 = 1 → К_П = 1;

n₂/n_Vmax = 3760/4700 = 0,8 → К_П = 0,93;

n₃/n_Vmax = 2820/4700 = 0,6 → К_П = 0,92;

n₄/n_Vmax = 1880/4700 = 0,4 → К_П = 0,98;

 

• Определяем отношение N_E/N_Emax согласно которому находим значение коэффициента К_N.

N_E1/N_Emax = 48/62 = 0,9 → К_N = 0,9;

N_E2/N_Emax = 30/62 = 0,55 → К_N = 1,1;

N_E3/N_Emax = 17,3/62 = 0,3 → К_N = 1,6;

N_E4/N_Emax = 9,5/62 = 0,16 → К_N = 2,1;

 

• Определяем удельный расход топлива:

g_E = K_П · К_N · g_E(Nemax);

 

g_E1 = 1 · 0.9 · 310 = 279 г/кВт ч;

g_E2 = 0,93 · 1,1 · 310 = 317,1 г/кВт ч;

g_E3 = 0,92 · 1,6 · 310 = 456,3 г/кВт ч;

g_E4 = 0,98 · 2,1 · 310 = 637,9 г/кВт ч;

 

• Определяем расход топлива на 100 км пути:

γ_Т – плотность топлива;

γ_Т = 0,725 кг/л – для бензина;

 

φ	n мин-1	V км/ч	n1/nVmax	КП	NE кВт	NE1/NEmax	KN	gE г/кВтч	Q л на 100км
0,025		95,05				0,9	0,9		19,4
		0,8	0,93		0,55	1,1	317,1	17,3
		0,6	0,92	17,3	0,3	1,6	456,3
		0,4	0,98	9,5		2,1	637,9