Проектировочный расчет автомобиля ВАЗ-21093

 

Содержание

Введение

1 Тяговый расчет автомобиля

1.1 Определение полной  массы автомобиля

1.2 Распределение полной  массы по мостам автомобиля

1.3 Подбор шин

1.4 Определение силы лобового  сопротивления воздуха

1.5 Выбор характеристики  двигателя

1.6 Определение передаточного  числа главной передачи

1.7 Определение передаточных  чисел коробки передач

2 Построение внешней скоростной  характеристики двигателя

3 Оценка тягово-скоростных  свойств автомобиля

3.1 Тяговая характеристика  автомобиля 

3.1.1 Построение графика  тяговой характеристики

3.1.2 Практическое использование  тяговой характеристики автомобиля

3.2 Динамическая характеристика  автомобиля 

3.2.1 Построение динамической  характеристики

3.2.2 Практическое использование  динамической характеристики автомобиля

3.3 Ускорение автомобиля  при разгоне

3.3.1 Построение графика  ускорение автомобиля при разгоне

3.3.2 Практическое использование  графика ускорений автомобиля

3.4 Характеристика времени  и пути разгона автомобиля

3.4.1 Определение времени  разгона 

3.4.2 Определение пути разгона

3.4.3 Практическое использование  характеристик времени и пути  разгона автомобиля 

4 Топливная экономичность  автомобиля 

4.1 Построение топливной  характеристики автомобиля

4.2 Определение эксплуатационного  расхода топлива

5 Итоговые таблицы

 

Список используемой литературы 

 

 

Введение

 

Данная курсовая работа предназначена  для закрепления знаний студентов  по дисциплинам, "Автомобили".

При выполнении курсовой работы производится анализ тягово-скоростных и топливно-экономических свойств  автомобиля ВАЗ-21093. При анализе тягово-скоростных и топливно-экономических свойств  используются данные технических характеристик  заданного автомобиля. Характеристики автомобиля ВАЗ-21093 сведены в таблицу 1.

 

Таблица 1 Технические характеристики автомобиля ВАЗ-21093

Параметр автомобиля	Значение параметра
Модель автомобиля	ВАЗ-21093
Тип кузова	хэтчбек
Конструкция кузова / материал	несущий / сталь
Количество дверей / мест	5/5
Тип двигателя	бензиновый
Расположение двигателя	спереди поперечно
Рабочий обьем, см3	1500
Количество / расположение цилиндров	4 / рядное
Степень сжатия	9,9
Максимальная стендовая  мощность, кВт / (об/мин)	52,6 / 5600
Максимальный крутящий момент, Н·м / (об/мин)	106,4 / 3400
Тип трансмиссии	механическая
Привод	передний
Коробка передач	5-ступенчатая
Передаточные числа коробки  передач	3,636/1,95/1,357/0,941/0,784 з. х. 3,53
Передаточное число главной  передачи	3,7
Колесная база, мм	2460
Длина / ширина / высота, мм	4006 / 1620 / 1402
Колея передняя / задняя, мм	1390 / 1360
Снаряженная масса, кг	945
Полная масса, кг	1370
Объем топливного бака, л	43
Передняя подвеска	независимая телескопическая
Задняя подвеска	торсионно-рычажная
Диаметр разворота, м	10,4
Передние тормоза	дисковые, вентилируемые
Задние тормоза	барабанные
Размер шин	165/70R13
Максимальная скорость, км/ч	156
Разгон 0 -100 км/ч, сек	13
Расход топлива, л/100 км:	-
при скорости 90 км/ч	-
городской цикл	-

 

Перечень необходимых  для расчета величин технической  характеристики автомобиля, их обозначение  и размерность приводятся в таблице 2, которую составляем на основе таблицы 1.

Таблица 2. Краткая техническая  характеристика автомобиля ВАЗ-21093 (параметры  автомобиля необходимые для выполнения курсовой работы)

№ п/п	Параметр	Обозначение	Размерность	Величина параметра
1	2	3	4	5
1.	Марка и тип автомобиля	-	-	ВАЗ-21093
2.	Колесная формула	-	-	4×2
3.	Число пассажиров	nп	-	5
4.	Собственная масса снаряженного автомобиля	mo	кг	945
5.	Полная масса автомобиля	ma	кг	1370
6.	Распределение массы автомобиля по мостам:
	- на передний мост	m1	кг	616,5
	- на задний мост	m2(т)	кг	753,5
7.	База автомобиля	L	м	2,46
8.	Колея автомобиля	В	м	1,39
9.	Габаритные размеры:
	- длина	Lг	м	4,006
	- ширина	Bг	м	1,62
	- высота	Hг	м	1,402
10.	Максимальная скорость автомобиля	Vmax	км/час	156
11.	Контрольный расход топлива  при скорости 90 км/ч	Qк	л/100км	-
12.	Тип и марка двигателя	-	-	21083 Четырех-тактный,  бензиновый, карбюра-торный, 4-х цилиндровый
13.	Стендовая максимальная мощность двигателя	Реmaxст	кВт	52,6
14.	Частота вращения коленчватого вала при стендовой максимальной мощности	np	об/мин	5600
15.	Стендовый максимальный крутящий момент двигателя	Меmaxст	Н·м	106,4
16.	Частота вращения коленчватого вала при стендовом максимальном крутящем моменте	nм	об/мин	3400
1	2	3	4	5
17.	Передаточные числа коробки  передач:
	- первой передачи	U1	-	3,636
	- второй передачи	U2	-	1,95
	- третьей передачи	U3	-	1,357
	- четвертой передачи	U4	-	0,941
	- пятой передачи	U5	-	0,784
	- передачи заднего хода	Uзх	-	3,53
18.	Передаточное число главной  передачи	Uo	-	3,7
19.	Число карданных шарниров	zкш	-	2 на колесо
20.	Число карданных валов	zкв	-	2
21.	Шины, их характеристика и  маркировка	-	-	165/70R13
	- посадочный диаметр	d	м	0,3302
	- ширина профиля шины	B	м	0,165
	- наружный диаметр	Dн	м	0,5612

 

По таблице 1.2 анализируются  ее показатели и выбираются необходимые  исходные данные для выполнения курсовой работы. 
1 Тяговый расчет автомобиля

Задачей тягового расчета  является определение характеристик  двигателя и трансмиссии, обеспечивающих требуемые тягово-скоростные свойства автомобиля и его топливную экономичность  в заданных условиях эксплуатации.

1.1 Определение  полной массы автомобиля

Полная масса автомобиля определяется следующим образом:

;

(1.1)

    где m_o – масса снаряженного автомобиля: m_o = 945 кг;

m_ч – масса водителя или пассажира: принимаем m_ч = 75 кг;

m_б – масса багажа из расчета на одного пассажира: m_б = 10 кг;

n_п – количество пассажиров, включая водителя: n_п = 5 чел..

кг.

 

1.2 Распределение  полной массы по мостам автомобиля

При распределении нагрузки по осям легкового автомобиля с передним расположением двигателя и передним ведущим мостом на задний мост приходится 43-47% полной массы автомобиля.

Принимаем что на менее  нагруженный задний мост приходится 45% полной массы. Тогда на передний мост приходится 55% полной массы.

Определим полный вес автомобиля:

 

	(1.2)

 

Определим вес, приходящийся на переднюю ось автомобиля:

 

	(1.3)

 

Определим вес, приходящийся на заднюю ось автомобиля:

	(1.4)

 

1.3 Подбор  шин

 

При выборе шин исходным параметром является нагрузка на наиболее нагруженных колесах. Наиболее нагруженными являются шины переднего моста. Определяем нагрузку на одну шину:

(1.5)

 

где n – число шин одного моста: n = 2.

 

Из ГОСТ 4754 – 97 «Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей  и автобусов особо малой вместимости» принимаем шину 165/70R13.

Определяем посадочный диаметр  обода d, наружный диаметр D_н и статический радиус колеса r_ст:

 

(1.6)

 

где k_ш – H/B (H и B – высота и ширина профиля): для шины 165/70R13 k_ш = 0,7;  B = 165 мм;

	(1,7)

 

где λ_см – коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой: для радиальных шин легковых автомобилей принимаем λ_см = 0,81;

 

Определяем радиус качения  колеса:

	(1.8)

1.4 Определение  силы лобового сопротивления  воздуха

Определяем силу лобового сопротивления воздуха, которая  напрямую зависит от лобовой площади  автомобиля:

(1.9)

 

где А_В – площадь лобового сопротивления;

k_В – коэффициент воздушного сопротивления: принимаем k_В = 0,2;

(1.10)

 

где С – коэффициент формы, равный для легковых автомобилей – 0,89;

H_Г и B_Г – соответственно габаритные высота и ширина транспортного

средства: H_Г  = 1,402 м, B_Г = 1,62 м;

h – расстояние от бампера до поверхности дороги: принимаем h = 0,25 м;

В – ширина профиля шины: B = 0,165 м;

n – максимальное число колес одного моста автомобиля: при односкатных 

задних колесах n = 2.

 

1.5 Выбор  характеристики двигателя

Максимальная стендовая  мощность двигателя Р_еmax^ст = 52,6 кВт.

Определим максимальную мощность двигателя:

(1.11)

 

где – k_ст поправочный коэффициент, равный 0,93-0,96: принимаем k_ст = 0,95;

 

Мощность при максимальной скорости определяется на основании  формулы:

(1.12)

 

где n_eVmax – обороты коленчатого вала двигателя при максимальной скорости (в данном автомобиле максимальная скорость на высшей передаче достигается при оборотах меньших чем максимальные);

n_p – обороты коленчатого вала двигателя при максимальной мощности:

n_p = 5600 об/мин;

a,b,c – эмпирические коэффициенты.

Для карбюраторного двигателя  легкового автомобиля коэффициенты находим по формулам:

	(1.13)
	(1.14)
	(1.15)

 

где k_м – коэффициент приспособляемости по крутящему моменту;

k_ω – коэффициент приспособляемости по частоте вращения.

Коэффициенты приспособляемости  рассчитываем по стендовым параметрам двигателя:

(1.16)

 

где – стендовый максимальный крутящий момент: = 106,4 Н·м;

 – стендовый крутящий момент  при максимальной мощности:

(1.17)

 

(1.18)

 

где – обороты коленчатого вала при максимальной мощности:

 = 5600 об/мин;

 – обороты коленчатого  вала при максимальном крутящем  моменте:

 = 3400 об/мин.

Производим расчеты:

 

Проверяем условие:

(1.19)

 

Условие выполняется:

 

Определим обороты коленчатого  вала при максимальной скорости: