Автоматизація розрахунків легкового автомобілю

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Автоматизація розрахунків легкового автомобілю

Автоматизація розрахунків легкового автомобілю

45

ЗМІСТ

• ВСТУП
• 1. Розробка програми для розрахунку диференціала автомобіля

1.3 Примітки і довідкові дані

1.4 Розробка алгоритмів розв'язання задачі

2.2 Умова та формалізація задачі

2.3 Вибір типу та структури оброблюваних даних

2.4 Розробка алгоритмів розв'язання задачі

2.5 Програмування задачі на мові Pascal

2.6 Текст програми розв'язку системи лiнiйних рiвнянь методом Гауса

• 3.2 Необхідні початкові дані

3.3 Формалізація задачі

3.4 Розробка алгоритмів розв'язання задачі

3.5 Вибір типу та структури оброблюваних даних

3.6 Програмування задачі на мові програмування pascal 7.0

3.7 Відлагодження програми

• ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
• ВСТУП

Невже можливо уявити на сьогоднішній день виробництво продукції високої якості без впровадження електронно-обчислювальної техніки? Хіба доцільно зараз вести мову про вихід українського товару на міжнародний ринок торгівлі, коли на заводах встановлене обладнання за часів СРСР. Тому важливим завданням для інженерів на сьогоднішній день є освоєння повної автоматизації виробництва, що в свою чергу вимагає досконало володіти програмуванням, мати поглибленні знання з точних наук та уміло поєднувати одне з іншим, що і є метою даної курсової роботи. Тільки в такому разі продукція зможе конкурувати з провідними виробниками світу.

коефіцієнт довжини зубця л;

модуль mn;

тиск на вісь сателіта у1;

тиск на вісь сателіта в коробці диференціала у2;

тиск на торці півосьової шестерні у3;

порівняти розрахункові значення тисків з допустимими

Для розвязку задачі ми повині слідувати за певною послідовністю формул. Тому для розвязку цеї задачі ми використаємо такі формули:

Модуль:

(1.1)

довжина твірної початкового конуса, мм;

к6 - коефіцієнт, що враховує блокування диференціала;

- число зубців півосьової шестерні;

q- число сателітів;

у - коефіцієнт форми зубця;

половина кута при вершиш початкового конуса, град;

Тиск на вісь сателіта в шестерні:

(1.2)

r - відстань від площини, що проходить через вершину ділильною конуса, до середині опорної поверхні осі в коробці диференціала, мм

l - довжина посадочної поверхні осі в коробці диференціала, мм

d- діаметр осі сателіта, мм

Тиск на вісь сателіта в коробці:

(1.3)

r-відстань під площини, що проходить через вершину ділильною конуса, до середини довжини зубця сателіта, мм;

d- діаметр опорної поверхні сателіта, мм;

Тиск на торець сателіта:

(1.4)

Тиск на торці сателіта:

(1.5)

d і d- менший і більший діаметри контактних поверхонь півосьової шестірні з корпусом диференціала.

Коефіцієнт форми зубців:

(1.6)

1.3 Примітки і довідкові дані

Коефіцієнт форми зубця у визначається за табл. 5 з використанням еквівалентного числа зубців:

; (1.7)

Де

(1.8)

Для шестерінчастих диференціалів kб=0,15.

Для розрахунків прийняти: d2?1,1·r d3?1,15·r1

Допустимі напруги і тиски [у]=550 МПа, a [у1]=[у2]=[у3]=[у4]=70 МПа

Таблиця 1.1 Вихідні дані

1.4 Розробка алгоритмів розв'язання задачі

45

Рис 1.9 Блок-схема до поставленої задачі

З складеною Блок-схемою була написана програма .

В процесі розв'язку поставленої задачі оброблюються дані типу, що наводиться у таблиці 2.1.

Таблиця 1.1 - Типи даних, що будуть використовуватись при розробці програми

1.6 Програмування на мові Pascal 7.0

Program pe4en;

uses crt;

Var M, L,b,z,z0,q,r,r1,ll,l2, d,d1,u,u1,Nm,Mmax,

sig1,

sig2,sig3,sig4,sigx,lamda :Real;

z :integer

{const Mmax=170;L=47.2;b=20;z=16;z0=10;q=2;r=35;r1=55;ll=23;l2=15;d=20;d1=50;

u=4.55;u1=3.115;Nm=0.9;{****Dla nalagodgenna****}

begin

clrscr;

writeln('vedit Mmax');

readln(Mmax);

writeln('dovginy tvirnoi');

readln(L);

writeln('vedit dovginy zybsa');

readln(b);

writeln('4iclo zybsiv satelita');

read(z);

writeln('4iclo zybsiv dicka');

readln(z0);

writeln('4iclo satelitov');

readln(q);

writeln('r --vidstan vid seredini ploshtini do ceredini zyba');

readln(r);

writeln('r1--vidstan do opornoi poverxni');

readln(r1);

writeln('dovgina posado4noi poverxni');

readln(ll);

writeln('dovgina oci v korobsi');

readln(l2);

writeln('daiamtr oci catelita');

readln(d);

writeln('diametr opornoi poverxni');

readLn(d1);

writeln('kofisient U');

readln(u);

writeln('vedit kofisient U1');

readln(u1);

writeln('Nm');

read(Nm);

{Programa}

lamda:=(L-d)/L ;

sig1:=Mmax*u*u1*Nm/(r*q*d*ll);

sig2:=(Mmax*u*u1*Nm)/(r1*q*d*l2) ;

sig3:=((Mmax*u*u1*Nm)/(r*q*3.14*(sqr(d)-sqr(d1))))*1.5*1 ;

sig4:=(2*Mmax*u*u1*Nm)/(r*3.14*(sqr(1.15*r1)-sqr(1.1*r)))*1.5*(z/z0) ;

sigx:=(sig1+sig2+sig3+sig4 )/4 ;

M:=sqrt((3*(1+0.15)*Mmax*u1*u*0.9)/sigx*z*q*L*(1-sqr(lamda)*lamda)*3.14*1) ;

Writeln('modyl=',M:3:3,'MM');

if sigx>550 then

writeln(' *** error ***pomilka peregryska****',sigx);

writeln( 'modul tisku=',sigx:5:2,'Mpa');

{///////////////1//////////////}

if sig1>70 then

writeln ('*** error ***pomilka peregryska****',sig1:5:2,'MPa' );

writeln('tisk na vis satelita v shesterni =',sig1:5:5,'(MPa)');

{//////////////////2//////////////}

if sig2>70 then

writeln ('*** error ***pomilka peregryska****',sig2:5:2,'MPa' );

writeln('tisk na vis satelita v kopobsi =',sig2:5:2,'(MPa)');

{/////////////////3////////////////}

if sig3>70 then

writeln ('*** error ***pomilka peregryska****',sig3:5:2,'MPa' );

writeln('Tisk na torets satelita=',sig3:5:2,'(MPa)');

{///////////////////4////////////////}

if sig4>70 then

writeln ('*** error ***pomilka peregryska****',sig4:5:2,'MPa' );

writeln('tisk na torsi shesterni =',sig4:5:2,'(MPa)');

readln;

end.

1.7 Перевірка програми виведення оброблених результатів Рис1.10

Рис1.10 Вихідні дані

Одним з основних напрямів використання комп'ютерів є накопичення і обробка даних - різних таблиць, довідників, словників і іншої інформації. Для представлення такої інформації в програмі зручно використовувати масиви. Як правило, обробка таких даних здійснюється поодинці і тому ж закону, для чого зручно використовувати циклічні алгоритми.

Метод Гауса вважається точним методом розв'язання систем лінійних рівнянь. Точність розв'язання залежить у даному випадку тільки від точності виконання математичних операцій

Нехай задано систему

,

, (2.1)

,

або в матричній формі

А*х = b, (2.2)

де

, , , (2.3)

де А - матриця системи,

х - стовпець невідомих,

b - стовпець вільних членів.

Суть методу Гауса полягає в тому, що система (1.1) шляхом послідовного виключення невідомих приводиться до системи з трикутною матрицею, із якої потім визначаються значення невідомих.

В масив ми об'єднуємо кінцеву послідовність компонентів одного типу і даємо їм загальне ім'я. Кожен окремий компонент масиву називається елементом. Кількість елементів називається розміром масиву. Тип елементів визначає тип масиву. Розмір і тип масиву указуються при його описі, причому розмір може бути вказаний або конкретним значенням, або раніше певною константою. Номер елементу називається індексом. Індекси можуть бути цілими позитивними константами або цілими змінними. Щоб звернутися до деякого елементу масиву, потрібно поряд з ідентифікатором масиву в дужках вказати індекс елементу.

Але часто дані можуть бути організовані у вигляді таблиці (матриці), де те, що має в своєму розпорядженні кожну змінну визначається номером рядка і номером стовпця. Наприклад, місце в залі для глядачів задається вказівкою номера ряду і номером місця в цьому ряду. Такі дані зручно описати як двовимірний масив. На відміну від одновимірного масиву кожному елементу двовимірного масиву відповідає пара індексів. Перший індекс - це номер рядка, а другою - номер стовпця, де розташований елемент масиву.

Відмітною особливістю масивів є та обставина, що всі їх компоненти суть дані одного типу (можливо, структурованого); ці компоненти можна легко упорядкувати і забезпечити доступ до будь-якого з них простою вказівкою його порядкового номера.

Для розв'язання систем лінійних алгебраїчних рівнянь можна використати ітераційні методи, які дозволяють визначити вектор невідомих як границю нескінченної послідовності векторів невідомих, що обчислюються за деяким однотипним процесом, який називається процесом ітерації.

Одним із найрозповсюдженіших ітераційних методів, що відрізняється простотою та легкістю програмування, є метод Гауса.

Для збіжності ітераційного процесу достатньо, щоб модулі діагональних коефіцієнтів для кожного рівняння системи були не менше суми модулів решти його коефіцієнтів:

, j=1,2,…n (2.4)

При цьому хоча б для одного рівняння нерівність повинна виконуватись суворо. Ці умови є достатні для збіжності методу, але вони не є необхідними, тобто для деяких систем ітерації збігаються і при порушенні даної умови.

Задача зводиться до створення масиву методом вводу його з клавіатури та обчислення матриці для знаходження коренів рівнянь.

В процесі розв'язку поставленої задачі оброблюються дані типу, що наводиться у таблиці 1.1.

Таблиця 2.1 - Типи даних, що будуть використовуватись при розробці програми

З метою збереження і обробки в пам'яті ЕОМ прийняті системи ідентифікаторів, які подані у таблицях 2.1, 2.2 відповідно до методу розв'язання задачі.

Таблиця 2.2 - Прийнята система ідентифікаторів для програмування за методом Гауса

2.4 Розробка алгоритмів розв'язання задачі

Рис. 2.1 Варіант блок-схеми №1

Рис. 2.2 Варіант блок-схеми №2

Вибираємо 1-й варіант алгоритму, так як використовуючи цей алгоритм, можна виводити результати роботи у файл, що зручніше для подальшої їх обробки.

2.5 Програмування задачі на мові Pascal

Ведення матриці з файлу

Рис 2.3 Введення з блокноту

2.6 Текст програми розв'язку системи лiнiйних рiвнянь методом Гауса

Program Gaus;

{Програма розв'язку системи лiнiйних рiвнянь методом Гауса}

Const N=5;

Var A:Array[1..N,1..N+1] Of Real;

B:Array[1..N] Of Real;

i,j,k:Integer;

Q:Real;

e,g:Text;

Begin

Assign(e,'gaus.txt');

Reset(e);

For i:=1 To N Do

Begin

For j:=1 To N+1 Do Read(e,A[i,j]);

ReadLn(e);

End;

Close(e);

{Знаходження коренiв}

For i:=1 To N-1 Do

For j:=N DownTo i+1 Do

Begin

Q:=A[j,i]/A[i,i];

For k:=i To N+1 Do

A[j,k]:=A[j,k]-A[i,k]*Q

End;

For i:=N DownTo 1 Do

Begin

B[i]:=A[i,N+1];

For j:=N DownTo i+1 Do

B[i]:=B[i]-A[i,j]*B[j];

B[i]:=B[i]/A[i,i]

End;

assign(g,'rezgauss.txt');

rewrite(g);

{Виведення результатiв}

WriteLn(g,' Програма розв''язку системи лiнiйних рiвнянь методом Гауса');

WriteLn;

WriteLn(g,'Коренi системи:');

For i:=1 To N Do

WriteLn(g,'X',i,'=',B[i]:5:3);

WriteLn;

WriteLn('Для виходу з програми натиснiть ENTER');

ReadLn;

close(g);

End.

• 3.2 Необхідні початкові дані

- максимальна потужність двигуна , кВт;

- максимальний крутний момент двигуна , Н·м;

- питома витрата палива , г/кВт·год;

- кількість обертів двигуна при максимальній потужності ;

- кількість обертів двигуна при максимальному моменті ;

- табличні дані з графіків зовнішньої швидкісної характеристики.

3.3 Формалізація задачі

Для вирішення даної задачі необхідно за даними графіків зовнішньої швидкісної характеристики двигуна J6R створити математичні моделі його механічних характеристик.

Апроксимування функцій будемо виконувати за допомогою методу найменших квадратів.

Функція на відрізку [а, в] задана системою N точок , , … , .

Потрібно так підібрати коефіцієнти полінома

щоб сума квадратів відхилення полінома від заданих значень функції

була мінімальною.

Використовуючи умову екстремуму функції кількох змінних:

можна скласти систему лінійних алгебраїчних рівнянь, відносно коефіцієнтів .

Якщо в якості апроксимуючого полінома вибрати степеневий поліном виду

та

то система рівнянь буде мати вигляд (3.15).

Ця система рівнянь лінійна відносно коефіцієнта полінома і розв'язується будь-яким відомим методом (методом Гаусса з послідовним включенням, методом Гаусса за схемою Халецького і т.п.).

Таким чином, алгоритм МНК включає три етапи:

1. Формування системи рівнянь.

2. Розв"язання системи лінійних алгебраїчних рівнянь та знаходження коефіцієнтів апроксимуючого полінома

3. Вибір "оптимального" (найкращого) степеня апроксимуючого полінома, за заданою припущеною похибкою метода .

При розробці алгоритма і програми формування системи рівнянь необхідно скористатись тим, що в матриці коефіцієнтів знаходяться суми

від до ;

від до :

3.4 Розробка алгоритмів розв'язання задачі

45

45

Рис.10 - схема алгоритму метода найменших квадратів для знаходження коефіцієнтів степеневого апроксимуючого полінома

• 3.5 Вибір типу та структури оброблюваних даних

В процесі розв'язку поставленої задачі оброблюються дані наступного типу:

Таблиця 3.1

З метою збереження і обробки в пам'яті ЕОМ прийнята така система ідентифікаторів:

Таблиця 3.2

3.6 Програмування задачі на мові програмування pascal 7.0

Program Aproksimatsia;

Uses CRT;

Type mas= array[1..25,1..25] of real;

mas1= array[1..25] of real;

Var

a: mas;

c,b,x,x1,y1: mas1;

n,n1,i1,i3,i2,j1,j3,j2,m1: integer;

e1: real;

t,h,a1,b1,b2,eps,s,s0:real;

i,j,k,n2:integer;

Procedure MNK(n1:integer;x1,y1:mas1;var a:mas);

Var

k2:integer; z1,f,e : real;

BEGIN

for k2:=1 to n1 do

begin

z1:=x1[k2]; f:=y1[k2]; e:=1;

for i2:=1 to 2*m1+1 do

begin

c[i2]:=c[i2]+e;

if i2<=m1+1 then b[i2]:=b[i2]+e*f;

e:=e*z1

end;

end;

for i2:=1 to m1+1 do

begin

for j2:=1 to m1+1 do

a[i2,j2]:=c[i2+j2-1];

end;

END;

Procedure Gaus(n:integer;a:mas; b:mas1; var x:mas1);

Var

i,j,k,l:integer; max,z,s,m : real;

BEGIN

writeln('**** Vixidna sistema rivnyan ****');

for i:=1 to n do

begin

for j:=1 to n do write(' ',a[i,j]:5:2); write(' ',b[i]:5:2);

WRITELN;

end;

WRITELN;

for k:=1 to n-1 do

begin

max:=abs(a[k,k]); l:=k;

for i:=k+1 to n do

begin

if abs(a[i,k])>max then

begin l:=i; max:=abs(a[i,k]); end;

end;

if l<>k then begin

for j:=k to n do

begin

z:=a[l,j]; a[l,j]:=a[k,j]; a[k,j]:=z;

end;

z:=b[l]; b[l]:=b[k]; b[k]:=z;

end;

for i:=k+1 to n do

begin

m:=a[i,k]/a[k,k];

for j:=k to n do a[i,j]:=a[i,j]-m*a[k,j];

b[i]:=b[i]-m*b[k];

a[i,k]:=0;

end;

 end;

Writeln('*** trikytna sistema rivnayn ***');

for i:=1 to n do

begin

for j:=1 to n do write(' ',a[i,j]:5:2); write(' ',b[i]:5:2);

WRITELN;

end;

writeln;

(*** xod nazad ***)

x[n]:=b[n]/a[n,n];

for i:=n-1 downto 1 do

begin

s:=0;

for j:=i+1 to n do s:=s+x[j]*a[i,j];

x[i]:=(b[i]-s)/a[i,i];

end;

END;

Function q(t:real):real;

BEGIN

q:=x[1]+x[2]*t+x[3]*t*t+x[4]*t*t*t;

END;

procedure simpson(a1,b1:real;n2:integer;var s:real);

var

hs:real;e,i:integer;

begin

hs:=(b1-a1)/(2*n2);

s:=q(a1)+q(b1);

e:=1;

for i:=1 to 2*n2-1 do

begin

s:=s+(3+e)*q(a1+i*hs);

e:=-e;

end;

s:=s*hs/3;

end;

BEGIN

Clrscr;

write('vedit kilkistto4ok tabli4noi fynksi N=');readln(n1);

{ctepin polimena} m1:=3;

writeln('vedit vixidni to4ki');

for i3:=1 to n1 do begin

read(x1[i3]); read(y1[i3]);

WRITELN;

end;

writeln('_________________________');

writeln('vihidni dani');

for i3:=1 to n1 do

begin

write(' ',x1[i3]:5:2); write(' ',y1[i3]:5:2);

WRITELN;

end;

c[1]:=0; b[1]:=0;

MNK (n1,x1,y1,a);

for i2:=1 to m1+1 do n:=n+1;

Gaus(n,a,b,x);

writeln('*** vektor rozvyazky ***');

writeln;

for i1:=1 to n do writeln('x[',i1,']=',x[i1]:7:3);

{kofisienti zapicyutsya a0+a1*x+a2*x^2+a3*x^3+...=const}

write(' q(t)'); write(' y');

writeln;

for i3:=1 to n1 do

begin

e1:=e1+Sqr(q(x1[i3])-y1[i3]);

write(' ',q(x1[i3]):7:3); write(' ',y1[i3]:7:3);

writeln;

end;

writeln('poxibka aproksimasyi',e1:7:5);

write('введіть b2=');read(b2);

a1:=0; b1:=b2/10;

eps:=0.001;

repeat

k:=2;

simpson(a1,b1,k,s);

repeat

s0:=s; k:=k*2;

simpson(a1,b1,k,s);

writeln('b1=',b1:5:2,' s=',s:5:2);

until (abs(s-s0)<=eps)or(k>500);

b1:=b1+b2/10;

until b1>b2;

END.

3.7 Відлагодження програми

Виправлення синтаксичних помилок на підставі повідомлень транслятора. Після написання програми транслятор знайшов ні помилку у 149-му рядку з повідомленням “Error 26: type mismatsh

I, j, k, n2: integer;

Після заміни real на integer, програма була запущена транслятором на виконання.

Таблиця 3.3 - Результати контролю правильності розв'язання задачі

ВИСНОВОК

В результаті виконаної роботи були розраховані основні параметри диференціала автомобіля, за результатами розрахунків ми дізнались параметри диференціала. Основна мета було Визначити які навантаження може витримати диференціал .

Склавши програму по розрахунку системи лінійних рівнянь методом Гауса розрахували коефіцієнти системи. Знайдені коефіцієнти х=-1,4, х=0,76, х=4,003, х=1,897, х=-2,080, Таким чином у нас є 5 чисел які заміняють невідомі.

Розрахували швидкісну характеристику автомобіля і склали таблицю яку можна роздрукувати. З таблиці видно що з більшання обертів і зростає навантаження.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин. - М.: Машиностроение, 1981.- 271с.

Кошарний М.Ф. Основи механіки та енергетики автомобіля. - Київ: Вища школа, 1992. - 200с.

Turbo Pascal 7.0 for users. BHV, 1999. - 448p.

Т.А. Павловськая Pascal Издательство «Питер», 2003.-291с.

П.П. Овчинников, Ф.П. Яремчук, В.М. Михайленко Вища математика Частина-1 : Київ «Техніка»2003 -597с.

Савуляк В.І. Навчальний посібник

Кишеніна Н.В., Кишені В.О., «основи інформаційний технологій та програмування « частина-1 Вінниця 2003.