Тяговый и динамический расчет автомобиля ВАЗ-21093 (147769)

Посмотреть архив целиком

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 "Теория движения автомобиля", "Автомобили" (ч, 2) и "Технические средства и их эксплуатационные свойства".

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 mo – масса снаряженного автомобиля: mo = 945 кг;

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

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

nп – количество пассажиров, включая водителя: nп = 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)

Н.



Определим вес, приходящийся на переднюю ось автомобиля:


;

(1.3)

Н.



Определим вес, приходящийся на заднюю ось автомобиля:


;

(1.4)

Н.



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.


Н.



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 Dн и статический радиус колеса rст:


d = 13·0,0254 = 0,3302 м;



;

(1.6)


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


м.


;

(1,7)


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


м.



Определяем радиус качения колеса:


;

(1.8)

м.


1.4 Определение силы лобового сопротивления воздуха


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


;

(1.9)


где АВплощадь лобового сопротивления;

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


;

(1.10)


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

HГ и BГ соответственно габаритные высота и ширина транспортного

средства: HГ = 1,402 м, BГ = 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.


м2;


Н.



1.5 Выбор характеристики двигателя


Максимальная стендовая мощность двигателя Реmaxст = 52,6 кВт.

Определим максимальную мощность двигателя:


;

(1.11)


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


кВт.



Мощность при максимальной скорости определяется на основании формулы:


;

(1.12)


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

np – обороты коленчатого вала двигателя при максимальной мощности:

np = 5600 об/мин;

a,b,c – эмпирические коэффициенты.

Для карбюраторного двигателя легкового автомобиля коэффициенты находим по формулам:


;

(1.13)

;

(1.14)

;

(1.15)


где kм – коэффициент приспособляемости по крутящему моменту;

kω – 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:

Н·м ;


;


;


;


;


.



Проверяем условие:


.

(1.19)


Условие выполняется:


.



Определим обороты коленчатого вала при максимальной скорости:


;

(1.20)


об/мин.



Рассчитываем мощность при максимальной скорости:

кВт.


Мощность двигателя при максимальной скорости должна обеспечивать возможность движения при дорожном сопротивлении, которое для легковых автомобилей находится в пределах (ψV = 0,015-0,025).

Определим дорожное сопротивление, которое может преодолеть данная модель автомобиля при максимальной скорости:


;

(1.21)


где – КПД трансмиссии; при работе трансмиссии с полной нагрузкой, т. е.

при работе двигателя по внешней скоростной характеристике имеем:


;

(1.22)


где соответственно КПД цилиндрических шестерен наружного зацепления, внутреннего зацепления, конических шестерен и карданных сочленений, передающих крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам на i-ой передаче в КП;

соответственно число пар цилиндрических шестерен наружного зацепления, внутреннего зацепления, конических шестерен и число карданных сочленений , передающих крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам на i-ой передаче в КП.

В расчетах принимаем:

;

.



Тогда дорожное сопротивление преодолеваемое автомобилем при движении с максимальной скоростью составит:


;



Дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем при движении с максимальной скоростью .


1.6 Определение передаточного числа главной передачи


Передаточное число главной передачи определяется исходя из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля.

Определяем: какую максимальную скорость позволяет получить передаточное число главной передачи для заданной модели автомобиля:


;

(1.23)


где – передаточное число высшей передачи в КП: ;

передаточное число главной передачи: .


км/ч.



Передаточное число главной передачи подобрано таким образом, чтобы получить максимальную скорость при оборотах коленчатого вала меньше максимальных, при этом обеспечивается лучшая топливная экономичность автомобиля. Передаточное число главной передачи при максимальных оборотах двигателя обеспечивает максимальную скорость км/ч.


1.7 Определение передаточных чисел коробки передач


Передаточное число первой передачи рассчитывается, исходя из того, чтобы автомобиль мог преодолеть максимальное сопротивление дороги, характеризуемое коэффициентом , не буксовал при трогании с места, и мог двигаться с устойчивой минимальной скоростью.

Для заданной модели автомобиля .

Максимальное сопротивление дороги для легковых автомобилей должно находится в пределах .

Определим максимальное сопротивление дороги, которое может преодолеть заданная модель автомобиля, при трогании с места:


;

(1.24)

.



Максимальное дорожное сопротивление, которое может преодолеть автомобиль при трогании с места .

Определим минимальный коэффициент сцепления, при котором данный автомобиль может тронуться с места без пробуксовки ведущих колес:

;

(1.25)


где – коэффициент перераспределения нормальных реакций, для переднеприводного автомобиля принимаем .


.



Минимальный коэффициент сцепления составил .

Определим минимальную устойчивую скорость движения автомобиля:


;

(1.26)


где – минимальные устойчивые обороты двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке под нагрузкой, принимаем для карбюраторного двигателя об/мин.


км/ч.



Передаточные числа промежуточных передач выбираются из условия обеспечения максимальной интенсивности разгона автомобиля, а также длительного движения при повышенном сопротивлении дороги.


;

(1.27)


где n – номер повышающей передачи;

m – номер передачи для которой ведется расчет.


;


;


.



Рассчитанные и фактические значения передаточных чисел коробки передач приведены в таблице 1.1.


Таблица 1.1 Передаточные числа КП

передачи

 Обозначение

Фактическое

значение 

Рассчитанное значение 

1

U1

3,636

3,636

2

U2

1,950

2,478

3

U3

1,357

1,689

4

U4

0,941

1,151

5

U5

0,784

0,784


Как видно из таблицы 1.1 фактические значения передаточных чисел промежуточных передач меньше рассчитанных значений. Таким образом, коробка передач заданного автомобиля не обеспечивает максимальной интенсивности разгона автомобиля. Поскольку фактические значения передаточных чисел промежуточных передач незначительно отличаются от рассчитанных значений можно сделать вывод, что данная коробка передач обеспечивает уместную интенсивность разгона автомобиля, при улучшенных показателях топливной экономичности.


2 Построение внешней скоростной характеристики двигателя


Скоростной характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности и крутящего момента от угловой скорости или частоты вращения коленчатого вала двигателя при установившемся режиме работы.

Скоростная характеристика двигателя, полученная при полной подаче топлива, называется внешней скоростной характеристикой.

Значения мощности при различной частоте вращения коленчатого вала определяем по формуле:


.

(2.1)


Значение вращающего момента при различных оборотах рассчитываем по формуле:


.

(2.2)


Для нахождения стендовых характеристик двигателя полученные значения мощностей и моментов, разделим на коэффициент стенда:


;

(2.3)

.

(2.4)


Производим расcчеты:

кВт;


;


кВт;


.



Для следующих значений расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 2.1.


Таблица 2.1 Результаты расчетов внешней скоростной характеристики

п/п

n, об/мин

, кВт

, кВт

,

,

1

600

4,40

4,63

70,06

73,75

2

800

6,21

6,54

74,16

78,06

3

1000

8,17

8,60

78,06

82,17

4

1200

10,24

10,78

81,53

85,82

5

1400

12,43

13,08

84,83

89,29

6

1600

14,69

15,46

87,72

92,34

7

1800

17,03

17,93

90,39

95,15

8

2000

19,41

20,43

92,72

97,60

9

2200

21,83

22,98

94,80

99,79

10

2400

24,26

25,54

96,58

101,66

11

2600

26,69

28,09

98,08

103,24

12

2800

29,09

30,62

99,26

104,48

13

3000

31,45

33,11

100,16

105,43

14

3200

33,75

35,53

100,77

106,07

15

3400

35,97

37,86

101,08

106,40

16

3600

38,09

40,09

101,07

106,39

17

3800

40,10

42,21

100,82

106,13

18

4000

41,98

44,19

100,27

105,55

19

4200

43,70

46,00

99,41

104,64

20

4400

45,25

47,63

98,26

103,43

21

4600

46,62

49,07

96,83

101,93

22

4800

47,78

50,29

95,10

100,11

23

5000

48,71

51,27

93,08

97,98

24

5200

49,40

52,00

90,76

95,54

25

5400

49,82

52,44

88,15

92,79

26

5600

49,97

52,60

85,25

89,74

27

5800

49,82

52,44

82,07

86,39

28

6000

49,35

51,95

78,58

82,72


По рассчитанным значениям строим внешнюю скоростную характеристику (рисунок 2.1).


Рисунок 2.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя


3 Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля


3.1 Тяговая характеристика автомобиля


С целью решения уравнения движения автомобиля методом силового баланса, представим его в виде:


;

(3.1)


где – сила тяги, приложенная к ведущим колесам;

сила сопротивления качению;

сила сопротивления подъема;

сила сопротивления воздуха;

сила сопротивления разгону.

Полученное уравнение называют уравнением силового (или тягового) баланса. Уравнение силового баланса показывает, что сумма всех сил сопротивления движению в любой момент времени равна окружной силе на ведущих колесах автомобиля.

Уравнение позволяет определить величину окружной силы, развиваемой на ведущих колесах автомобиля, и установить, как она распределяется по различным видам сопротивлений.

Графическое изображение уравнения силового (тягового) баланса в координатах “окружная сила - скорость”, называется тяговой характеристикой автомобиля.


3.1.1 Построение графика тяговой характеристики

Определим значения окружной силы , в зависимости от скорости, при движении автомобиля на различных передачах:


.

(3.2)


В данном уравнении эффективный крутящий момент является функцией от оборотов коленчатого вала ne. Значение эффективного крутящего момента в зависимости от оборотов коленчатого вала ne определяется по внешней скоростной характеристике двигателя.

В предположении отсутствия буксования сцепления и ведущих колес автомобиля связь между частотой вращения коленчатого вала двигателя ne и скоростью V находится из соотношения:


;

(3.3)


где i – номер передачи.

Производим расчеты значений окружной силы и скорости Vi для различных оборотов коленчатого вала в диапазоне от nemin до nemax на различных передачах коробки передач.


Н;


км/ч.



Для следующих значений на i-той передаче расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.1. Полученные значения наносим на тяговую характеристику.

Определим силу сопротивления качению в зависимости от скорости движения автомобиля:

;

(3.4)


где foкоэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью (при расчетах используем значение fo = 0,012).

Cилу сопротивления подъема принимаем равной нулю, так как рассматриваем движение автомобиля на дороге без уклона.

Определим силу сопротивления воздуха в зависимости от скорости движения автомобиля:


.

(3.5)


Производим расчеты:


Н;


Н.



Последующие расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.2. Полученные значения наносим на тяговую характеристику.


Таблица 3.1 Результаты расчетов окружной силы

п/п

n, об/мин

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

V1, км/ч

Pk1, Н

V2, км/ч

Pk2, Н

V3, км/ч

Pk3, Н

V4, км/ч

Pk4, Н

V5, км/ч

Pk5, Н

1

600

4,531

3236,7

8,449

1735,9

12,142

1208

17,509

837,7

21,016

697,9

2

800

6,042

3426,1

11,266

1837,5

16,189

1278,7

23,346

886,7

28,021

738,8

3

1000

7,552

3606,3

14,082

1934,1

20,236

1345,9

29,182

933,3

35,026

777,6

4

1200

9,063

3766,6

16,899

2020,1

24,283

1405,8

35,019

974,8

42,031

812,2

5

1400

10,573

3919,1

19,715

2101,8

28,331

1462,7

40,855

1014,3

49,037

845

6

1600

12,084

4052,6

22,532

2173,4

32,378

1512,5

46,692

1048,8

56,042

873,8

7

1800

13,594

4176

25,348

2239,6

36,425

1558,5

52,528

1080,7

63,047

900,4

8

2000

15,105

4283,6

28,165

2297,3

40,472

1598,7

58,365

1108,6

70,052

923,6

9

2200

16,615

4379,7

30,981

2348,8

44,52

1634,6

64,201

1133,5

77,058

944,4

10

2400

18,126

4461,9

33,798

2393

48,567

1665,2

70,038

1154,8

84,063

962,1

11

2600

19,636

4531,2

36,614

2430,1

52,614

1691,1

75,874

1172,7

91,068

977

12

2800

21,147

4585,8

39,431

2459,4

56,661

1711,5

81,711

1186,8

98,073

988,8

13

3000

22,657

4627,3

42,247

2481,7

60,709

1727

87,547

1197,6

105,079

997,8

14

3200

24,168

4655,5

45,064

2496,8

64,756

1737,5

93,383

1204,9

112,084

1003,8

15

3400

25,678

4669,8

47,88

2504,4

68,803

1742,8

99,22

1208,6

119,089

1006,9

16

3600

27,189

4669,4

50,696

2504,2

72,85

1742,7

105,056

1208,4

126,094

1006,8

17

3800

28,699

4657,8

53,513

2498

76,898

1738,4

110,893

1205,4

133,1

1004,3

18

4000

30,21

4632,4

56,329

2484,4

80,945

1728,9

116,729

1198,9

140,105

998,8

19

4200

31,72

4592,7

59,146

2463,1

84,992

1714

122,566

1188,6

147,11

990,3

20

4400

33,231

4539,6

61,962

2434,6

89,039

1694,2

128,402

1174,8

154,115

978,8

21

4600

34,741

4473,5

64,779

2399,1

93,087

1669,6

134,239

1157,7

161,121

964,6

22

4800

36,252

4393,6

67,595

2356,3

97,134

1639,7

140,075

1137,1

168,126

947,3

23

5000

37,762

4300,2

70,412

2306,2

101,181

1604,9

145,912

1112,9

175,131

927,2

24

5200

39,273

4193,1

73,228

2248,8

105,228

1564,9

151,748

1085,2

182,136

904,1

25

5400

40,783

4072,5

76,045

2184,1

109,276

1519,9

157,585

1054

189,142

878,1

26

5600

42,294

3938,5

78,861

2112,2

113,323

1469,9

163,421

1019,3

196,147

849,2

27

5800

43,804

3791,6

81,678

2033,4

117,37

1415,1

169,258

981,3

203,152

817,5

28

6000

45,314

3630,3

84,494

1947

121,417

1354,9

175,094

939,5

210,157

782,8


Таблица 3.2 Результаты расчетов сил сопротивления дороги (качения) и воздуха

п/п

Va, км/ч

, Н

, Н

, Н

1

0

161,3

0

161,3

2

10

161,9

2,7

164,6

3

20

163,6

10,7

174,3

4

30

166,5

24,2

190,7

5

40

170,6

43

213,6

6

50

175,8

67,1

242,9

7

60

182,2

96,7

278,9

8

70

189,7

131,6

321,3

9

80

198,4

171,9

370,3

10

90

208,3

217,5

425,8

11

100

219,3

268,5

487,8

12

110

231,5

324,9

556,4

13

120

244,9

386,7

631,6

14

130

259,4

453,8

713,2

15

140

275,1

526,3

801,4

16

150

291,9

604,2

896,1

17

160

309,9

687,4

997,3

18

170

329,1

776

1105,1

19

180

349,4

870

1219,4

20

190

370,9

969,4

1340,3

21

200

393,5

1074,1

1467,6

22

210

417,3

1184,2

1601,5

23

220

442,3

1299,6

1741,9


По рассчитанным значениям строим тяговую характеристику автомобиля (рисунок 3.1).


Рисунок 3.1 Тяговая характеристика автомобиля


3.1.2 Практическое использование тяговой характеристики автомобиля

По тяговой характеристике автомобиля определяем следующие показатели:

1. Максимальную скорость движения автомобиля. Ее определяют по абсциссе: точки пересечения кривых, совместной силы сопротивления воздуха и дорожного сопротивления и силы тяги на высшей передаче. У данного автомобиля сила тяги на высшей передаче, при максимальных оборотах двигателя больше совместной силы сопротивления воздуха и дорожного сопротивления. Можно сделать заключение, что у данного автомобиля имеется запас силы тяги, который позволит двигаться автомобилю по дороге с уклоном без снижения скорости.

Максимальная скорость движения автомобиля на 5-й и 4-й передаче

Vmax = 156 км/ч, V’max = 161 км/ч.

2. Окружная сила Fкv при максимальной скорости Vmax: Н.

3. Максимальная окружная сила на высшей передаче Fк5max:

Fк5max = 1006,9 Н.

4. Максимальная окружная сила Fкmax, развиваемая на ведущих колесах автомобиля: Fкmax = 4669,8 Н.

5. Минимальная устойчивая скорость движения автомобиля Vmin:

Vmin = 4,531 км/ч.

6. Максимальная окружная сила по сцеплению шин ведущих колес с дорогой Fφ:


;

(3.6)

Н.



На данном покрытии (асфальтобетонное шоссе) сила сцепления ведущих колес с дорогой больше максимального значения окружной силы тяги.

7. Критическая скорость движения автомобиля по условию величины окружной силы на высшей передаче Vк5: Vк5 = 119,089 км/ч .

8. Скоростной диапазон автомобиля на высшей передаче dV5:


;

(3.7)

.



9. Силовой диапазон автомобиля на высшей передаче dF5:


;

(3.8)

.



3.2 Динамическая характеристика автомобиля


Методы силового и мощностного балансов затруднительно использовать при сравнении тягово-динамических свойств автомобилей, имеющих различные веса и грузоподъемности, т. к. при движении их в одинаковых условиях силы и мощности, необходимые для преодоления суммарного дорожного сопротивления различны. От этого недостатка свободен метод решения уравнения движения с помощью динамической характеристики. Поэтому воспользуемся методом решения уравнения движения с помощью динамической характеристики.

Графическая зависимость динамического фактора от скорости движения автомобиля при различных передачах и полной нагрузке называется динамической характеристикой.


3.2.1 Построение динамической характеристики

При построении динамической характеристики используем следующие допущения:

1) двигатель работает по внешней скоростной характеристике;

2 ) автомобиль движется по ровной горизонтальной дороге.

С целью построения динамической характеристики воспользуемся безразмерной величиной D - динамическим фактором, равным отношению свободной силы тяги (Fк - Fв) к силе тяжести автомобиля Ga:

.

(3.9)


Для расчета динамического фактора D и построения динамической характеристики используют значения Fкi и Fв в функции скорости движения автомобиля V на различных передачах.

Таким образом имеем:


.

(3.10)


Производим расчеты:


.




Последующие расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.3. Полученные значения наносим на динамическую характеристику.

Для решения уравнения движения на динамическую характеристику наносится зависимость коэффициента сопротивления дороги ψ от скорости. Поскольку в нашем случае дорога без уклона ψ = f.


.

(3.11)


Производим расчет:

.



Последующие расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.4. Полученные значения наносим на динамическую характеристику.

По рассчитанным значениям строим тяговую характеристику автомобиля (рисунок 3.2).


Таблица 3.3 Результаты расчетов динамического фактора D

п/п

n, об/мин

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

V1, км/ч

D1

V2, км/ч

D2

V3, км/ч

D3

V4, км/ч

D4

V5, км/ч

D5

1

600

4,531

0,2408

8,449

0,129

12,142

0,0896

17,509

0,0617

21,016

0,051

2

800

6,042

0,2549

11,266

0,1365

16,189

0,0946

23,346

0,0649

28,021

0,0534

3

1000

7,552

0,2682

14,082

0,1435

20,236

0,0993

29,182

0,0677

35,026

0,0554

4

1200

9,063

0,2801

16,899

0,1497

24,283

0,1034

35,019

0,0701

42,031

0,0569

5

1400

10,573

0,2914

19,715

0,1556

28,331

0,1072

40,855

0,0721

49,037

0,0581

6

1600

12,084

0,3012

22,532

0,1607

32,378

0,1104

46,692

0,0737

56,042

0,0587

7

1800

13,594

0,3103

25,348

0,1654

36,425

0,1133

52,528

0,0749

63,047

0,0591

8

2000

15,105

0,3183

28,165

0,1693

40,472

0,1157

58,365

0,0757

70,052

0,0589

9

2200

16,615

0,3253

30,981

0,1729

44,52

0,1177

64,201

0,0761

77,058

0,0584

10

2400

18,126

0,3313

33,798

0,1758

48,567

0,1192

70,038

0,0761

84,063

0,0575

11

2600

19,636

0,3364

36,614

0,1781

52,614

0,1203

75,874

0,0758

91,068

0,0561

12

2800

21,147

0,3403

39,431

0,1799

56,661

0,1209

81,711

0,075

98,073

0,0544

13

3000

22,657

0,3433

42,247

0,1811

60,709

0,1211

87,547

0,0738

105,079

0,0522

14

3200

24,168

0,3452

45,064

0,1817

64,756

0,1209

93,383

0,0722

112,084

0,0496

15

3400

25,678

0,3461

47,88

0,1818

68,803

0,1202

99,22

0,0703

119,089

0,0466

16

3600

27,189

0,346

50,696

0,1812

72,85

0,1191

105,056

0,0679

126,094

0,0431

17

3800

28,699

0,3449

53,513

0,1801

76,898

0,1175

110,893

0,0651

133,1

0,0393

18

4000

30,21

0,3429

56,329

0,1785

80,945

0,1155

116,729

0,062

140,105

0,0351

19

4200

31,72

0,3397

59,146

0,1763

84,992

0,1131

122,566

0,0584

147,11

0,0304

20

4400

33,231

0,3356

61,962

0,1735

89,039

0,1102

128,402

0,0545

154,115

0,0254

21

4600

34,741

0,3304

64,779

0,1701

93,087

0,1069

134,239

0,0501

161,121

0,0199

22

4800

36,252

0,3243

67,595

0,1662

97,134

0,1032

140,075

0,0454

168,126

0,014

23

5000

37,762

0,3171

70,412

0,1617

101,181

0,099

145,912

0,0403

175,131

0,0077

24

5200

39,273

0,3089

73,228

0,1566

105,228

0,0943

151,748

0,0347

182,136

0,001

25

5400

40,783

0,2997

76,045

0,151

109,276

0,0892

157,585

0,0288

189,142

-0,0061

26

5600

42,294

0,2895

78,861

0,1447

113,323

0,0837

163,421

0,0225

196,147

-0,0137

27

5800

43,804

0,2783

81,678

0,138

117,37

0,0778

169,258

0,0158

203,152

-0,0216

28

6000

45,314

0,266

84,494

0,1306

121,417

0,0714

175,094

0,0087

210,157

-0,03


Таблица 3.4

Результаты расчетов коэффициента сопротивления дороги ψ

п/п

Va, км/ч

ψ

1

0

0,012

2

10

0,012

3

20

0,012

4

30

0,012

5

40

0,013

6

50

0,013

7

60

0,014

8

70

0,014

9

80

0,015

10

90

0,015

11

100

0,016

12

110

0,017

13

120

0,018

14

130

0,019

15

140

0,02

16

150

0,022

17

160

0,023

18

170

0,024

19

180

0,026

20

190

0,028

21

200

0,029

22

210

0,031

23

220

0,033



Рисунок 3.2 Динамическая характеристика автомобиля


3.2.2 Практическое использование динамической характеристики автомобиля

По динамической характеристике автомобиля определяем следующие показатели:

1. Максимальная скорость движения автомобиля на 5-й и 4-й передаче

Vmax = 156 км/ч, V’max = 161 км/ч..

2. Динамический фактор при максимальной скорости движения автомобиля Dv: .

3. Максимальный динамический фактор на высшей передаче D5max:

D5max = 0,0591.

4. Максимальный динамический фактор автомобиля Dmax: Dmax = 0,347.

5. Максимальное дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем на высшей и низшей передачах ,: , .

6. Максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем на высшей и низшей передачах ,:


;

(3.12)

;


;

(3.13)

.



7. Минимальная устойчивая скорость движения автомобиля Vmin:

Vmin = 4,531 км/ч.

8. Динамический фактор по сцеплению шин с поверхностью дорожного покрытия Dφ:


;

(3.14)

.



9. Критическая скорость движения автомобиля на высшей передаче по условию величины динамического фактора Vк5: Vк5 = 63,047 км/ч .

10. Скоростной диапазон автомобиля на высшей передаче dV5 :


;

(3.15)

.



11. Силовой диапазон автомобиля на высшей передаче dD5:


;

(3.16)

.



3.3 Ускорение автомобиля при разгоне


Ускорение рассчитывают применительно к горизонтальной дороге с твердым покрытием при условии максимального использования мощности двигателя и отсутствии буксования ведущих колес.


3.3.1 Построение графика ускорение автомобиля при разгоне

Величину ускорения находим из уравнения, связывающего динамический фактор с условиями движения автомобиля:


;

(3.17)


где – коэффициент учета вращающихся масс;


;

(3.18)


для одиночных автомобилей при их номинальной нагрузке можно считать ; .


Таким образом, имеем:

;

(3.19)


Производим расчеты:




Последующие расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.5. Полученные значения наносим на график ускорений автомобиля.

По рассчитанным значениям строим график ускорений автомобиля (рисунок 3.3).


Таблица 3.5 Результаты расчетов ускорения автомобиля а

п/п

n, об/мин

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

V1, км/ч

ax1,

V2, км/ч

ax2,

V3, км/ч

ax3,

V4, км/ч

ax4,

V5, км/ч

ax5,

1

600