Курсовая работа: Тяговый и динамический 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 "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	n_п	-	5
4.	Собственная масса снаряженного автомобиля	m_o	кг	945
5.	Полная масса автомобиля	m_a	кг	1370
6.	Распределение массы автомобиля по мостам:
	- на передний мост	m₁	кг	616,5
	- на задний мост	m_2(т)	кг	753,5
7.	База автомобиля	L	м	2,46
8.	Колея автомобиля	В	м	1,39
9.	Габаритные размеры:
	- длина	L_г	м	4,006
	- ширина	B_г	м	1,62
	- высота	H_г	м	1,402
10.	Максимальная скорость автомобиля	V_max	км/час	156
11.	Контрольный расход топлива при скорости 90 км/ч	Q_к	л/100км	-
12.	Тип и марка двигателя	-	-	21083 Четырех-тактный, бензиновый, карбюра-торный, 4-х цилиндровый
13.	Стендовая максимальная мощность двигателя	Р_еmax ^ст	кВт	52,6
14.	Частота вращения коленчватого вала при стендовой максимальной мощности	n_p	об/мин	5600
15.	Стендовый максимальный крутящий момент двигателя	М_еmax ^ст	Н·м	106,4
16.	Частота вращения коленчватого вала при стендовом максимальном крутящем моменте	n_м	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	U_зх	-	3,53
18.	Передаточное число главной передачи	U_o	-	3,7
19.	Число карданных шарниров	z_кш	-	2 на колесо
20.	Число карданных валов	z_кв	-	2
21.	Шины, их характеристика и маркировка	-	-	165/70R13
	- посадочный диаметр	d	м	0,3302
	- ширина профиля шины	B	м	0,165
	- наружный диаметр	D_н	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)
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 D _н и статический радиус колеса r _ст :

d = 13·0 ,0254 = 0,3302 м;

;

(1.6)

где k _ш – H / B (H и B – высота и ширина профиля): для шины 165/70 R 13 k _ш = 0,7 ; B = 165 мм ;

м.
;	(1,7)

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

м² ;
Н.

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;

кВт.

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:

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 (ψ _V = 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 n_e . Значение эффективного крутящего момента в зависимости от оборотов коленчатого вала n_e определяется по внешней скоростной характеристике двигателя.

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

;

(3.3)

где i – номер передачи.

Производим расчеты значений окружной силы и скорости V _i для различных оборотов коленчатого вала в диапазоне от n_emin до n_emax 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 f_o – коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью (при расчетах используем значение f_o = 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
№ п/п	n, об/мин	V₁ , км/ч	P_k1 , Н	V ₂ , км/ч	P_k ₂ , Н	V ₃ , км/ч	P_k ₃ , Н	V ₄ , км/ч	P_k ₄ , Н	V₅ , км/ч	P_k5 , 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	V_a , 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

V_max = 156 км/ч , V’_max = 161 км/ч .

2. Окружная сила F_кv при максимальной скорости V_max : Н .

3. Максимальная окружная сила на высшей передаче F_к5max :

F_к5max = 1006,9 Н .

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

5. Минимальная устойчивая скорость движения автомобиля V_min :

V_min = 4,531 км/ч .

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

;	(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 V_к5 : V_к5 = 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 (F_к - F_в ) к силе тяжести автомобиля G_a :

(3.9)

Для расчета динамического фактора D и построения динамической характеристики используют значения F_к _i и F_в 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
№ п/п	n, об/мин	V₁ , км/ч	D₁	V ₂ , км/ч	D ₂	V ₃ , км/ч	D ₃	V ₄ , км/ч	D ₄	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	V_a , 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

V_max = 156 км/ч , V’_max = 161 км/ч ..

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

3. Максимальный динамический фактор на высшей передаче D_5max :

D _5max = 0,0591 .

4. Максимальный динамический фактор автомобиля D_max : D _max = 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 V_min :

V_min = 4,531 км/ч .

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

;	(3.14)
.

9. Критическая скорость движения автомобиля на высшей передаче по условию величины динамического фактора V_к5 : V_к5 = 63,047 км/ч .

10. Скоростной диапазон автомобиля на высшей передаче dV₅ :

;	(3.15)
.

11. Силовой диапазон автомобиля на высшей передаче d D ₅ :

;	(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
№ п/п	n, об/мин	V₁ , км/ч	a_x1 ,	V ₂ , км/ч	a_x2 ,	V ₃ , км/ч	a_x3 ,	V ₄ , км/ч	a_x4 ,	V₅ , км/ч	a_x5 ,
1	600	4,531	1,421	8,449	0,955	12,142	0,677	17,509	0,448	21,016	0,354
2	800	6,042	1,509	11,266	1,016	16,189	0,72	23,346	0,476	28,021	0,375
3	1000	7,552	1,592	14,082	1,073	20,236	0,76	29,182	0,5	35,026	0,391
4	1200	9,063	1,665	16,899	1,123	24,283	0,795	35,019	0,521	42,031	0,403
5	1400	10,573	1,736	19,715	1,171	28,331	0,828	40,855	0,537	49,037	0,411
6	1600	12,084	1,796	22,532	1,212	32,378	0,855	46,692	0,549	56,042	0,414
7	1800	13,594	1,853	25,348	1,25	36,425	0,879	52,528	0,558	63,047	0,414
8	2000	15,105	1,902	28,165	1,281	40,472	0,899	58,365	0,563	70,052	0,409
9	2200	16,615	1,946	30,981	1,31	44,52	0,915	64,201	0,563	77,058	0,4
10	2400	18,126	1,983	33,798	1,333	48,567	0,927	70,038	0,56	84,063	0,387
11	2600	19,636	2,014	36,614	1,351	52,614	0,935	75,874	0,554	91,068	0,37
12	2800	21,147	2,038	39,431	1,365	56,661	0,938	81,711	0,544	98,073	0,349
13	3000	22,657	2,057	42,247	1,374	60,709	0,938	87,547	0,529	105,079	0,323
14	3200	24,168	2,069	45,064	1,378	64,756	0,935	93,383	0,51	112,084	0,294
15	3400	25,678	2,074	47,88	1,378	68,803	0,926	99,22	0,489	119,089	0,26
16	3600	27,189	2,073	50,696	1,372	72,85	0,915	105,056	0,462	126,094	0,221
17	3800	28,699	2,066	53,513	1,362	76,898	0,898	110,893	0,432	133,1	0,179
18	4000	30,21	2,053	56,329	1,348	80,945	0,879	116,729	0,399	140,105	0,133
19	4200	31,72	2,033	59,146	1,329	84,992	0,855	122,566	0,361	147,11	0,083
20	4400	33,231	2,007	61,962	1,305	89,039	0,827	128,402	0,32	154,115	0,029
21	4600	34,741	1,975	64,779	1,276	93,087	0,796	134,239	0,274	161,121	-0,03
22	4800	36,252	1,937	67,595	1,242	97,134	0,76	140,075	0,225	168,126	-0,093
23	5000	37,762	1,892	70,412	1,204	101,181	0,721	145,912	0,173	175,131	-0,16
24	5200	39,273	1,84	73,228	1,161	105,228	0,677	151,748	0,115	182,136	-0,231
25	5400	40,783	1,783	76,045	1,114	109,276	0,629	157,585	0,055	189,142	-0,306
26	5600	42,294	1,719	78,861	1,061	113,323	0,577	163,421	-0,009	196,147	-0,386
27	5800	43,804	1,649	81,678	1,005	117,37	0,522	169,258	-0,078	203,152	-0,469
28	6000	45,314	1,573	84,494	0,943	121,417	0,463	175,094	-0,15	210,157	-0,557

Рисунок 3.3 График ускорений автомобиля

3.3.2 Практическое использование графика ускорений автомобиля

По графику ускорений автомобиля определяем следующие показатели:

1. Максимальное ускорение а_хmax : а_хmax = 2,074 .

2. Скорость автомобиля при максимальном ускорении V_axmax :

V_axmax = 25,678 км/ч.

3. Максимальное ускорение на высшей передаче a_x5max : a_x5max = 0,415 .

4. Скорость автомобиля на высшей передаче при максимальном ускорении V_ax5max : V_ax5max = 60 км/ч.

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

V_max = 156 км/ч , V’_max = 161 км/ч .

3.4 Характеристика времени и пути разгона автомобиля

Путь и время разгона рассчитывают в предположении, что автомобиль разгоняется на ровной горизонтальной дороге, при полной подаче топлива, на участке длиной 2000 м (соглсно ГОСТ 22576-90 “Автотранспортные средства. Скоростные свойства. Методы испытаний.”).

3.4.1 Определение времени разгона

Трогание автомобиля с места начинают на передаче, обеспечивающей максимальное ускорение. Для определения наиболее интенсивного разгона в расчет вводят максимально возможное ускорение при данной скорости движения автомобиля.

Для первой передачи расчет ведется в диапазоне от V_mink до V_maxk .

Для определения времени разгона разбиваем кривую ускорения на каждой передаче на интервалы. Определим изменение скорости на этих промежутках:

(3.20)

Среднее ускорение для i-того интервала составит:

(3.21)

Время движения автомобиля Δ t_i в секундах, за которое его скорость вырастает на величину Δ V_i , определяется по закону равноускоренного движения:

(3.22)

Общее время разгона автомобиля на k -ой передаче от скорости V_mink до V_maxk , при которой начинается переключение на (k + 1 )-ую передачу, находят суммированием времен разгона в интервалах:

(3.23)

Принимаем время переключения передачи с .

Падение скорости автомобиля при переключении передачи рассчитываем по формуле:

(3.24)

Для следующей передачи расчет ведется в диапазоне от V_mink+1 = V_maxk – V _П до V_maxk+1 .

Производим расчеты. Рассчитанные значения заносим в таблицы 3.6 для 1-й передачи, 3.7 для 2-й передачи, 3.8 для 3-й передачи, 3.9 для 4-й передачи. Для 5-й передачи расчет не проводится.

3.4.2 Определение пути разгона

Средняя скорость в интервале от до составляет:

(3.25)

При равноускоренном движении в интервале от до путь проходимый автомобилем составляет:

(3.26)

Путь разгона автомобиля от минимальной скорости до максимальной на данной передаче определяем суммированием:

(3.27)

Определим путь проходимый автомобилем за время переключения передачи:

(3.28)

Для построения графика разгона автомобиля время и путь разгона на последующей передаче прибавляется к соответствующим значениям на предыдущей передаче.

Производим расчеты. Рассчитанные значения заносим в таблицы 3.6 для 1-й передачи, 3.7 для 2-й передачи, 3.8 для 3-й передачи, 3.9 для 4-й передачи.

Производим построение скоростных характеристик времени (рисунок 3.4) и пути разгона автомобиля (рисунок 3.5).

Таблица 3.6 Расчет характеристик времени и пути разгона автомобиля на 1-й передаче

№ п/п

V_i1 , км/ч

V_i1 , м/с

Δ V_i1 , м/с

a_i1 , м/с²

a_i _ср ₁ , м/с²

Δ t_i1 , c

t_i1 , c

t _П ₁ , c

V_max1 – V _П1 , км/ч

V_i _ср ₁ , м/с

Δ S_i1 , м

S_i1 , м

S _П ₁ , м

4,531

1,259

1,421

44,882

12,5272

6,042

1,678

0,419

1,509

1,465

0,28601

1,4685

0,42

7,552

2,098

0,42

1,592

1,551

0,27079

0,5568

1,888

0,511

0,931

9,063

2,518

0,42

1,665

1,629

0,25783

0,81463

2,308

0,595

1,526

10,573

2,937

0,419

1,736

1,701

0,24633

1,06096

2,7275

0,672

2,198

12,084

3,357

0,42

1,796

1,766

0,23783

1,29879

3,147

0,748

2,946

13,594

3,776

0,419

1,853

1,825

0,22959

1,52838

3,5665

0,819

3,765

15,105

4,196

0,42

1,902

1,878

0,22364

1,75202

3,986

0,891

4,656

16,615

4,615

0,419

1,946

1,924

0,21778

1,9698

4,4055

0,959

5,615

18,126

5,035

0,42

1,983

1,965

0,21374

2,18354

4,825

1,031

6,646

19,636

5,454

0,419

2,014

1,999

0,2096

2,39314

5,2445

1,099

7,745

21,147

5,874

0,42

2,038

2,026

0,20731

2,60045

5,664

1,174

8,919

22,657

6,294

0,42

2,057

2,048

0,20508

2,80553

6,084

1,248

10,167

24,168

6,713

0,419

2,069

2,063

0,2031

3,00863

6,5035

1,321

11,488

25,678

7,133

0,42

2,074

2,072

0,2027

3,21133

6,923

1,403

12,891

27,189

7,553

0,42

2,073

2,074

0,20251

3,41384

7,343

1,487

14,378

28,699

7,972

0,419

2,066

2,07

0,20242

3,61626

7,7625

1,571

15,949

30,21

8,392

0,42

2,053

2,06

0,20388

3,82014

8,182

1,668

17,617

31,72

8,811

0,419

2,033

2,043

0,20509

4,02523

8,6015

1,764

19,381

33,231

9,231

0,42

2,007

2,02

0,20792

4,23315

9,021

1,876

21,257

34,741

9,65

0,419

1,975

1,991

0,21045

4,4436

9,4405

1,987

23,244

36,252

10,07

0,42

1,937

1,956

0,21472

4,65832

9,86

2,117

25,361

37,762

10,489

0,419

1,892

1,915

0,2188

4,87712

10,2795

2,249

27,61

39,273

10,909

0,42

1,84

1,866

0,22508

5,1022

10,699

2,408

30,018

40,783

11,329

0,42

1,783

1,812

0,23179

5,33399

11,119

2,577

32,595

42,294

11,748

0,419

1,719

1,751

0,23929

5,57328

11,5385

2,761

35,356

43,804

12,168

0,42

1,649

1,684

0,24941

5,82269

11,958

2,982

38,338

45,314

12,587

0,419

1,573

1,611

0,26009

6,08278

12,3775

3,219

41,557

Таблица 3.7 Расчет характеристик времени и пути разгона автомобиля на 2-й передаче

№ п/п

V_i ₂ , км/ч

V_i ₂ , м/с

Δ V_i ₂ , м/с

a_i ₂ , м/с²

a_i _ср2 , м/с²

Δ t_i ₂ , c

t_i ₂ , c

t _П2 , c

V_max2 – V _П2 , км/ч

V_i _ср2 , м/с

Δ S_i ₂ , м

S_i ₂ , м

S _П2 , м

83,988

23,4003

44,882

12,467

1,374

7,08278

54,084

45,064

12,518

0,05

1,378

1,376

0,03634

7,11912

12,4925

0,454

54,538

47,88

13,3

0,78

1,378

0,56604

7,68516

12,909

7,307

61,845

50,696

14,082

0,78

1,372

1,375

0,56727

8,25243

13,691

7,766

69,611

53,513

14,865

0,78

1,362

1,367

0,57059

8,82302

14,4735

8,258

77,869

56,329

15,647

0,78

1,348

1,355

0,57565

9,39867

15,256

8,782

86,651

59,146

16,429

0,78

1,329

1,339

0,58252

9,98119

16,038

9,342

95,993

61,962

17,212

0,78

1,305

1,317

0,59226

10,57345

16,8205

9,962

105,955

64,779

17,994

0,78

1,276

1,291

0,60418

11,17763

17,603

10,635

116,590

67,595

18,776

0,78

1,242

1,259

0,61954

11,79717

18,385

11,39

127,980

70,412

19,559

0,78

1,204

1,223

0,63778

12,43495

19,1675

12,225

140,205

73,228

20,341

0,78

1,161

1,183

0,65934

13,09429

19,95

13,154

153,359

76,045

21,124

0,78

1,114

1,138

0,68541

13,7797

20,7325

14,21

167,569

78,861

21,906

0,78

1,061

1,088

0,71691

14,49661

21,515

15,424

182,993

81,678

22,688

0,78

1,005

1,033

0,75508

15,25169

22,297

16,836

199,829

84,494

23,471

0,78

0,943

0,974

0,80082

16,05251

23,0795

18,483

218,312

Таблица 3.8 Расчет характеристик времени и пути разгона автомобиля на 3-й передаче

№ п/п

V_i ₃ , км/ч

V_i ₃ , м/с

Δ V_i ₃ , м/с

a_i ₃ , м/с²

a_i _ср3 , м/с²

Δ t_i ₃ , c

t_i ₃ , c

t _П3 , c

V_max3 – V _П3 , км/ч

V_i _ср3 , м/с

Δ S_i ₃ , м

S_i ₃ , м

S _П3 , м

120,8

33,6413

83,988

23,33

0,879

17,05251

241,713

84,992

23,609

0,28

0,855

0,867

0,32295

17,37546

23,4695

7,579

249,292

89,039

24,733

1,12

0,827

0,841

1,33175

18,70721

24,171

32,19

281,482

93,087

25,858

1,13

0,796

0,812

1,39163

20,09884

25,2955

35,202

316,684

97,134

26,982

1,12

0,76

0,778

1,43959

21,53843

26,42

38,034

354,718

101,181

28,106

1,12

0,721

0,741

1,51147

23,0499

27,544

41,632

396,350

105,228

29,23

1,12

0,677

0,699

1,60229

24,65219

28,668

45,934

442,284

109,276

30,354

1,12

0,629

0,653

1,71516

26,36735

29,792

51,098

493,382

113,323

31,479

1,13

0,577

0,603

1,87396

28,24131

30,9165

57,936

551,318

117,37

32,603

1,12

0,522

0,55

2,03636

30,27767

32,041

65,247

616,565

121,417

33,727

1,12

0,463

0,493

2,27181

32,54948

33,165

75,345

691,910

Таблица 3.9 Расчет характеристик времени и пути разгона автомобиля на 4-й передаче

№ п/п

V_i ₄ , км/ч

V_i ₄ , м/с

Δ V_i ₄ , м/с

a_i ₄ , м/с²

a_i _ср4 , м/с²

Δ t_i ₄ , c

t_i ₄ , c

t _П4 , c

V_max4 – V _П4 , км/ч

V_i _ср4 , м/с

Δ S_i ₄ , м

S_i ₄ , м

S _П4 , м

120,801

33,556

0,399

33,54948

725,551

122,566

34,046

0,49

0,361

0,38

1,28947

34,83895

33,801

43,585

769,136

128,402

35,667

1,62

0,32

0,341

4,75073

39,58968

34,8565

165,594

934,730

134,239

37,289

1,62

0,274

0,297

5,45455

45,04423

36,478

198,971

1133,701

140,075

38,91

1,62

0,225

0,25

6,48

51,52423

38,0995

246,885

1380,586

145,912

40,531

1,62

0,173

0,199

8,1407

59,66493

39,7205

323,353

1703,939

151,748

42,152

1,62

0,115

0,144

11,25

70,91493

41,3415

465,092

2169,031

157,585

43,774

1,62

0,055

0,085

19,05882

89,97375

42,963

818,824

2987,855

163,421

45,395

1,62

-0,009

0,023

70,43478

160,40853

44,5845

3140,299

6128,154

Рисунок 3.4 Скоростная характеристика времени разгона автомобиля

Рисунок 3.5 Скоростная характеристика пути разгона автомобиля

3.4.3 Практическое использование характеристик времени и пути разгона автомобиля

По скоростной характеристике разгона определяются следующие оценочные измерители тягово-скоростных свойств автомобиля:

1) условная максимальная скорость V_ymax в км/ч.

Данная скорость определяется как средняя скорость прохождения автомобилем последних 400 м двухкилометрового участка:

;

(3.29)

где t₂₀₀₀ и t₁₆₀₀ – время разгона автомобиля на участках протяженностью соответственно 2000 м и 1600 м ;

км/ч ;

2) время разгона автомобиля t₄₀₀ и t₁₀₀₀ на участках протяженностью 400 м и 1000 м .

По характеристикам времени и пути разгона автомобиля t₄₀₀ = 23 с;

t₁₀₀₀ = 42 с;

3) время разгона t_з до заданной скорости V_з .

Для автотранспортных средств полной массой менее 3,5 т V_з = 100 км/ч .

По характеристикам времени и пути разгона автомобиля t_з = 22,4 с.

4. Топливная экономичность автомобиля

Топливной экономичностью называют совокупность свойств, определяющих расход топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в разных условиях движения.

Топливной характеристикой установившегося движения называют зависимость путевого расхода топлива от установившейся скорости при установившемся движении на ровной горизонтальной дороге на высшей передаче.

4.1 Построение топливной характеристики автомобиля

При построении графика топливной характеристики установившегося движения для заданной скорости автомобиля на высшей передаче определяются следующие параметры.

Обороты коленчатого вала двигателя, соответствующие заданной в км/ч скорости. Обороты изменяются в диапазоне от об/мин до об/мин.

Значение эффективной мощности на валу двигателя, соответствующее полученным оборотам двигателя:

(4.1)

Значение мощности предающейся в трансмиссию автомобиля:

(4.2)

Значение мощности подводимой к ведущим колесам автомобиля на высшей передаче:

(4.3)

Значение мощности затрачиваемой на преодоление сил дорожного сопротивления:

(4.4)

Значение мощности затрачиваемой на преодоление сил сопротивления воздуха:

(4.5)

Значение степени использования мощности:

(4.6)

Значение степени использования оборотов коленчатого вала двигателя:

(4.7)

Определяем коэффициенты, зависящие от степени использования мощности двигателя и частоты вращения коленчатого вала двигателя, для карбюраторного двигателя имеем:

;	(4.8)
.	(4.9)

Путевой расход топлива (в л/100км) определяем по формуле:

;

(4.10)

где - удельный расход топлива при максимальной мощности, выше на 5-10 % , для карбюраторного двигателя принимаем , тогда ;

- плотность топлива, для бензина .

Производим расчеты необходимых величин, результаты расчетов заносим в таблицу 4.1.

По полученным значениям строим мощностную (рисунок 4.1) и топливную (рисунок 4.2) характеристики автомобилей на высшей передаче.

Таблица 4.1 Расчет мощностной и топливной характеристик автомобиля на высшей передаче

№ п/п

n, об/мин

V₁ , км/ч

, кВт

, кВт

k _И

k _Е

Q _S , л/100км

600

21,016

4,63

4,40

4,0744

0,069

0,262

0,107

1,719

1,154

4,47

800

28,021

6,54

6,21

5,75046

1,3

0,164

0,255

0,143

1,748

1,127

4,56

1000

35,026

8,60

8,17

7,56542

1,6

0,321

0,254

0,179

1,752

1,102

4,7

1200

42,031

10,78

10,24

9,48224

0,554

0,269

0,214

1,69

1,079

4,91

1400

49,037

13,08

12,43

11,51018

2,4

0,88

0,285

0,25

1,628

1,059

5,11

1600

56,042

15,46

14,69

13,60294

2,8

1,313

0,302

0,286

1,565

1,04

5,3

1800

63,047

17,93

17,03

15,76978

3,2

1,869

0,321

1,5

1,024

5,48

2000

70,052

20,43

19,41

17,97366

3,7

2,564

0,349

0,357

1,411

1,009

5,65

2200

77,058

22,98

21,83

20,21458

4,2

3,413

0,377

0,393

1,331

0,996

5,81

2400

84,063

25,54

24,26

22,46476

4,7

4,431

0,406

0,429

1,257

0,985

5,96

2600

91,068

28,09

26,69

24,71494

5,3

5,633

0,442

0,464

1,177

0,976

6,12

2800

98,073

30,62

29,09

26,93734

5,9

7,036

0,48

0,5

1,107

0,969

6,27

3000

105,079

33,11

31,45

29,1227

6,6

8,654

0,524

0,536

1,041

0,963

6,45

3200

112,084

35,53

33,75

31,2525

7,3

10,503

0,57

0,571

0,99

0,958

6,68

3400

119,089

37,86

35,97

33,30822

8,1

12,598

0,621

0,607

0,951

0,956

7,01

3600

126,094

40,09

38,09

35,27134

8,9

14,954

0,676

0,643

0,927

0,954

7,42

3800

133,1

42,21

40,10

37,1326

9,8

17,588

0,738

0,679

0,918

0,954

7,99

4000

140,105

44,19

41,98

38,87348

10,7

20,513

0,803

0,714

0,926

0,955

8,74

4200

147,11

46,00

43,70

40,4662

11,7

23,746

0,876

0,75

0,949

0,957

9,7

4400

154,115

47,63

45,25

41,9015

12,8

27,303

0,957

0,786

0,982

0,96

10,88

4600

161,121

49,07

46,62

43,17012

31,198

4800

168,126

50,29

47,78

44,24428

15,2

35,447

5000

175,131

51,27

48,71

45,10546

16,5

40,065

5200

182,136

52,00

49,40

45,7444

17,9

45,067

5400

189,142

52,44

49,82

46,13332

19,4

50,47

5600

196,147

52,60

49,97

46,27222

56,288

5800

203,152

52,44

49,82

46,13332

22,6

62,537

6000

210,157

51,95

49,35

45,6981

24,4

69,231

Рисунок 4.1 Мощностная характеристика автомобиля на высшей передаче

Рисунок 4.2 Топливная характеристика автомобиля на высшей передаче

4.2 Определение эксплуатационного расхода топлива

Для определения эксплуатационного расхода топлива Q_э при движении автомобиля на высшей передаче по дороге с асфальто-бетонным покрытием:

1) задаемся максимальным значением скорости движения в соответствии с Правилами дорожного движения, для легковых автомобилей, а также грузовых автомобилей полной массой не более 3,5 т на автомагистралях скорость не более км/ч;

2) определяем эксплуатационную скорость:

;	(4.11)
км/ч ;

3) по графику топливной характеристики установившегося движения для эксплуатационной скорости V_э определяем расход топлива Q_Vэ :

Q_Vэ = 5,73 л/100км;

4) вычисляем эксплуатационный расход топлива Q_э в л/100 км :

	(4.12)
л/100 км .

5 Итоговые таблицы

(студент заполняет самостоятельно)

Таблица 5.1 Данные, определенные по тяговой характеристике

Таблица 5.2 Данные, определенные по динамической характеристике

Таблица 5.3 Данные, определенные по характеристике ускорений автомобиля

Таблица 5.4 Данные, определенные по характеристикам времени и пути разгона автомобиля

Таблица 5.5 Данные, определенные по топливной характеристике установившегося движения автомобиля

Список используемой литературы

1. Гришкевич А.И. Автомобиль: Теория. - Мн.: Выш. шк., 1986. - 208 с.

2. Токарев А.А. Топливная экономичность и тягово-скоростные качества автомобиля. - М.: Машиностроение, 1982. - 224 с.

3. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости: Расчет агрегатов и систем / Под ред. Н.Ф. Бочарова, Л.Ф.Жеглова. - М.: Машиностроение, 1994. - 404 с.

4. ГОСТ 4754 - 97. Межгосударственный стандарт. Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости. Технические условия. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1999.

5. ГОСТ 5513 - 97. Межгосударственный стандарт. Шины пневматические для грузовых автомобилей, прицепов к ним, автобусов и троллейбусов. Технические условия. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1999.

6. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. - М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

7. Мощностной баланс автомобиля / В.А. Петрушов, В.В. Московкин, А.Н. Евграфов. - М.: Машиностроение, 1984. - 160 с.

8. Евграфов А.Н., Высоцкий М.С., Титович А.И. Аэродинамика магистральных автопоездов. - Мн.: Наука и техника, 1988. - 232 с.

9. Евграфов А.Н., Есеновский-Лашков Ю.К. Аэродинамические свойства автомобилей и автопоездов. Методы исследований. - М.: МГАУ, 1998. - 79 с.

10. Европейский Союз. Технические стандарты на автотранспортные средства. Директива Совета 93/53/EC от 25 июля 1996 года. Максимальные разрешенные габаритные размеры и нагрузки (веса) автотранспортных средств.

11. Грузовые автомобили: Проектирование и основы конструирования / М.С. Высоцкий, Л.Х. Гилелес, С.Г. Херсонский. - М.: Машиностроение, 1995. - 256 с.

Курсовая работа: Тяговый и динамический расчет автомобиля ВАЗ-21093

Похожие рефераты: