Техническая характеристика легкового автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по дисциплине «Автомобили»



Исходные данные

Тип автомобиля	Легковой
Колесная формула	4х2
Пассажировместимось, чел.	5
Тип привода	П
Число передач в КП	5
Тип двигателя	Д
Коэф. приспособляемости по моменту, км	1,18
Коэф. приспособляемости по угловой скорости, к?	1,75
Габаритная длина автомобиля, Lr> м	4,8
Макс, скорость движения автомобиля, км/ч	220



1. Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля

1.1 Скоростные характеристики ДВС

Скоростная характеристика двигателя представляет собой зависимость эффективной мощности Р_е и крутящего момента М_е двигателя при установившемся режиме его работы от угловой скорости коленчатого вала двигателя ?_е или частоты его вращения n_e.

Скоростная характеристика, полученная при полной подаче топлива, называется внешней скоростной характеристикой, а скоростные характеристики, полученные при неполной подаче топлива, - частичными.

Условия работы двигателя, установленного на автомобиле, отличаются от стендовых, что связано с установкой на двигатель элементов, которые были сняты при испытаниях. Кроме того, давление и температура при работе двигателя на автомобиле отличаются от нормальных условий.

Поэтому мощность двигателя Р_е, установленного на автомобиле, несколько меньше мощности , полученной при стендовых испытаниях. При использовании стендовых характеристик для тягово-скоростных расчетов значения мощности уменьшают путем их умножения на коэффициент коррекции К_ст, зависящий как от конструктивных особенностей и условий эксплуатации АТС, так и от особенностей стандарта, по которому была снята внешняя характеристика.

В приближенных расчетах можно принимать К_ст = 0,93...0,96, т.е.

Важнейшими параметрами внешней скоростной характеристики двигателя, снятой на тормозном стенде, являются:

- максимальная эффективная мощность, кВт;

- максимальный крутящей момент, Н•м;

Коэффициент дорожного сопротивления для легковых автомобилей ? = 0,25...0,5

Так как при максимальной скорости движения автомобиля двигатель работает на максимальных оборотах, то в случае установки на автомобиле дизельного двигателя ?_{е max} = ?_р, Р_еv = Р_{е max.}

Для дизельных, бензиновых с впрыском и карбюраторных двигателей коэффициенты а, в и с определяются по формулам:

При этом должно соблюдаться равенство а + в + с = 1.

Минимальная частота вращения (угловая скорость) n_{e min} (?_{е min}) коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания, при которой они устойчиво работают с полной нагрузкой, находится в пределах 800... 1000 об/мин (83,77... 104,71 рад/с).

Частота вращения (угловая скорость) при максимальном крутящем моменте двигателя n_м (?_м) определяется по формуле

У нашего автомобиля n_p (?_р) = 3500...5000 (366,5...523,5) со средним значением 4500 об/мин.

У дизельных двигателей и бензиновых двигателей с впрыском устойчивое значение максимальной частоты вращения n_{e max} = n_р.

- крутящий момент при максимальной мощности, Н•м;

n_{e min} и n_{e max} - минимальная и максимальная частоты вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

n_М и n_р - частоты вращения коленчатого вала двигателя соответственно при и ;

к_м - коэффициент приспособляемости по моменту

к_м = М_{е max}/М_р

к_? - коэффициент приспособляемости по частоте вращения

к_? = n_p/ n_М.

а = = = 0,86

b = = = 1,12

с = = = - 0,98

а + b + c = 0,86 + 1,12 - 0,98 = 1

Важнейшими параметрами внешней скоростной характеристики двигателя, снятой на тормозном стенде, являются:

- максимальная эффективная мощность, кВт;

- максимальный крутящий момент, Н•м;

Максимальная мощность в зависимости от максимальной скорости определяется формулой:

Р_{е v} = • (g • m_a • ?_v + ) = 114,9 кВт

Определение текущего значения эффективной мощности от частоты вращения коленчатого вала двигателя, производится по эмпирической зависимости, предложенной С.Р. Лейдерманом:

Так как при максимальной скорости движения автомобиля двигатель работает на максимальных оборотах, то в случае установки на автомобиле дизельного двигателя

?_{e max} = ?_p и P_{e v} = p_{e max}

P_e = 114,9 • [0,86 • + 1,12 • - 0,98 • ]

	ne, об/мин
	800	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500
Ре, кВт	21,4	27,0	42,60	58,9	76,0	90,2	102,0	110,6	114,9
, кВт	22,5	28,4	44,9	62,0	80,0	95,0	107,4	116,4	121,0
Me, Н•м	250,5	258,0	272,4	285,1	290,3	287,1	278,4	264,0	243,8
Meст, Н•м	263,7	271,5	286,7	299,0	305,6	302,2	293,0	278	256,7

М_е = 1000 • , ?_е = n_е • .



2. Уравнение движения автомобиля

Окружная сила на ведущих колесах F_k при движении автомобиля затрачивается на преодоление сил сопротивления воздуха, качению F_f, подъему F_h и разгону F_a автомобиля, т.е.

F_k - F_B - F_f ± F_h ± F_a = 0

Знак « -» при силе F_h соответствует движению автомобиля на подъёме, а знак «+» - движению на спуске; знак « - » при силе F_a соответствует разгону автомобиля, а знак «+» - торможению.

Уравнение движения автомобиля:

m_a - полная масса автомобиля, кг;

G_a- сила тяжести автомобиля, Н;

М_е- крутящий момент двигателя, Нм;

U_тр - передаточное число трансмиссии;

г₀-расчетный радиус качения ведущих колес, м;

?_тp - коэффициент полезного действия трансмиссии;

k_B - коэффициент сопротивления воздуха, Н • с²/м⁴ ;

V_a- скорость движения автомобиля, м/с;

А_в - площадь лобового сопротивления автомобиля, м2;

f - коэффициент сопротивления качению;

h -величина продольного уклона дороги (тангенс угла наклона дороги к горизонту);

? - угол наклона продольного профиля дороги, град(рад);

? - коэффициент учета вращающихся масс автомобиля. Данное уравнение справедливо для неустановившегося движения автомобиля. При этом

где I_м - момент инерции маховика двигателя и ведущей части сцепления, кг•м²;

I_кi - момент инерции i-го колеса автомобиля, кг•м²;

n - число колес автомобиля.

Уравнение силового (или тягового) баланса

Заменим обозначения сил их развернутыми выражениями.

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

2.1 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.

Кривую силы сопротивления воздуха F_B движению автомобиля строят, откладывая значения этой силы вверх от значений силы F_v, для соответствующих скоростей движения автомобиля.

Абсцисса точки пересечения кривой суммарного сопротивления F_? + F_b определяет величину окружной силы, необходимой для движения автомобиля с постоянной скоростью V_a = const.

Если при некоторой скорости V₁ кривая F_к проходит выше кривой F_? + F_b, то ордината F₃, заключенная между этими кривыми, представляет собой нереализованную часть окружной силы или запас силы, который можно реализовать для преодоления повышенного дорожного сопротивления или разгона автомобиля.

2.1.1 Определение полной массы автомобиля

Полная масса автомобиля определяется следующим образом:

m_a = m_o + (m_ч + m_б) • n_i

где m_o - масса снаряженного автомобиля: mo = 945 кг;

m_ч - масса водителя или пассажира: принимаем mч = 75 кг;

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

n_i - количество пассажиров, включая водителя: nп = 5 чел..

m_a = 945 + (75 + 10) • 5 = 1370 кг

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

Определим полный вес автомобиля:

G_a = m_a • g;

G_a = 1370 • 9,81 = 1349,7 H.

Определим вес, приходящийся на переднюю ось автомобиля:

G₁ = ;

G₁ = = 7391,835 H.

Определим вес, приходящийся на заднюю ось автомобиля:

G₁ = ;

G₁ = = 6047,865 H.

2.1.3 Подбор шин

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

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;

D_i = d + ;

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

D_i = 0,3302 + = 0,5612 м ;

r_i = 0,5 • d +

где ?см - коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой: для радиальных шин легковых автомобилей принимаем ?см = 0,81;

r_i = 0,5 • 0,3302 + = 0,2587 м.

Определяем радиус качения колеса:

r_o = ;

м.

2.1.4 Определение передаточных чисел коробки передач

Передаточное число трансмиссии на j-й передаче определяется по выражению:



где u_{кп j} - передаточное число в коробке передач автомобиля на j-й передаче;

и_рк - передаточное число в раздаточной коробке на высшей передаче (при отсутствии раздаточной коробки в трансмиссии автомобиля u_рк= 1);

u_гп - передаточное число главной передачи автомобиля.

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.

Максимальное сопротивление дороги для легковых автомобилей должно находиться в пределах

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

;

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

.

Минимальный коэффициент сцепления составил .

Определим минимальную устойчивую скорость движения автомобиля:

;

где - минимальные устойчивые обороты двигателя, принимаем для дизельного двигателя n_emin = 800 об/мин.

V_min = = 6,042 км/час

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

Передаточное число главной передачи автомобиля определяется из условия обеспечения заданной максимальной скорости движения автомобиля V_max на высшей передаче из выражения:

,

где u_k - передаточное число коробки передач на высшей передаче.

u₀ = 0,377 • • 5000/1*220 = 2,3

КПП проектируемого автомобиля не имеет ускоряющую передачу, поэтому u_k = 1

Передаточное число первой передачи КПП определяется из условия преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги. При этом используется формула:

,

где ?max - максимальный коэффициент сопротивления дороги, преодолеваемой автомобилем на первой передаче (?_max = 0,3…0,4).

Принимаем ?_max = 0,4.

М_еmax - максимальный вращающий момент, развиваемый двигателем, Нм (М_еmax = 478 Нм).

?_тр - КПД трансмиссии автомобиля (?_тр = 0,85)

u_k1 = = 3,636

Таблица 2.1 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	1	1

Как видно из таблицы 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.

2.1.5 Построение графика тяговой характеристики

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

.

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:

;

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.

Для следующих значений на i-той передаче расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу. Полученные значения наносим на тяговую характеристику. Определим силу сопротивления качению в зависимости от скорости движения автомобиля:

;

где f_o - коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью (при расчетах используем значение f_o = 0,012).

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

Определим силу сопротивления воздуха в зависимости от скорости движения автомобиля:



F_A =

Результаты расчетов сил сопротивления дороги (качения) и воздуха

Таблица 2.2

№ 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.



Рис. 2.1. Тяговая характеристика автомобиля.

2.1.6 Практическое использование тяговой характеристики автомобиля

По тяговой характеристике автомобиля определяем следующие показатели:

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

2. Максимальная окружная сила на высшей передаче Fк5max:

F_к5max = 1006,9 Н.

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

4. Минимальная устойчивая скорость движения автомобиля V_min:

V_min = 6,042 км/ч.

5. Максимальная окружная сила по сцеплению шин ведущих колес с дорогой F_?:

; 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 d_V5:

; .

9. Силовой диапазон автомобиля на высшей передаче dF5:

; .



3. Мощностная и топливная характеристика автомобиля

Для анализа динамических свойств автомобиля можно вместо соотношения сил использовать сопоставление тяговой мощности NT с мощностью, необходимой для преодоления сопротивления движению. Мощностной баланс автомобиля в общем виде можно представить следующей формулой

,

где Р_в - мощность, подводимая к ведущим колесам автомобиля, кВт;

где - мощность на выходном конце коленчатого вала двигателя, кВт;

- мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению колес автомобиля, кВт; определяется по формуле-18

- мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт;

,



Уравнение мощностного баланса, так же как и уравнение силового баланса, проще решать графически. С этой целью строим график зависимости тяговой мощности Р_в от скорости движения автомобиля, предварительно подсчитав Р_в по для всех значений скоростей автомобиля.

Значение степени использования мощности:

И =

Значение степени использования оборотов коленчатого вала двигателя:

.

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

;

где - удельный расход топлива при максимальной мощности, выше на 5-10%, - плотность топлива.

Производим расчеты необходимых величин, результаты расчетов заносим в таблицу. По полученным значениям строим мощностную и топливную характеристики автомобилей на высшей передаче.

Таблица 3.1. Расчет мощностной и топливной характеристики автомобиля на высшей передаче

п	V1, км/ч	, кВт	, кВт	, кВт	И	Е	kИ	kЕ	QS, л/100км
800	28,021	5,75046	1,3	0,164	0,255	0,143	1,748	1,127	4,56
1000	35,026	7,56542	1,6	0,321	0,254	0,179	1,752	1,102	4,7
1500	56,042	13,60294	2,8	1,313	0,302	0,286	1,565	1,04	5,3
2000	70,052	17,97366	3,7	2,564	0,349	0,357	1,411	1,009	5,65
2500	91,068	24,71494	5,3	5,633	0,442	0,464	1,177	0,976	6,12
3000	105,079	29,1227	6,6	8,654	0,524	0,536	1,041	0,963	6,45
3500	126,094	35,27134	8,9	14,954	0,676	0,643	0,927	0,954	7,42
4000	140,105	38,87348	10,7	20,513	0,803	0,714	0,926	0,955	8,74
4500	154,115	41,9015	12,8	27,303	0,957	0,786	0,982	0,96	10,88

Рис. 3.1. Мощностная характеристика автомобиля на высшей передаче



Рис. 3.2. Топливная характеристика автомобиля на высшей передаче

3.1 Определение эксплуатационного расхода топлива

Для определения эксплуатационного расхода топлива Q_э при движении автомобиля на высшей передаче по дороге с асфальтобетонным 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:

; 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:

л/100 км.



4. 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.

4.1 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:

.

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

Таким образом имеем:

.

Результаты расчетов заносим в таблицу. Полученные значения наносим на динамическую характеристику.

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

.

Результаты расчетов заносим в таблицу. Полученные значения наносим на динамическую характеристику.

По рассчитанным значениям строим тяговую характеристику автомобиля.

Таблица 4.1. Результаты расчетов динамического фактора D

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
800	6,042	0,2549	11,266	0,1365	16,189	0,0946	23,346	0,0649	28,021	0,0534
1000	7,552	0,2682	14,082	0,1435	20,236	0,0993	29,182	0,0677	35,026	0,0554
1500	12,084	0,3012	22,532	0,1607	32,378	0,1104	46,692	0,0737	56,042	0,0587
2000	15,105	0,3183	28,165	0,1693	40,472	0,1157	58,365	0,0757	70,052	0,0589
2500	19,636	0,3364	36,614	0,1781	52,614	0,1203	75,874	0,0758	91,068	0,0561
3000	22,657	0,3433	42,247	0,1811	60,709	0,1211	87,547	0,0738	105,079	0,0522
3500	33,231	2,007	61,962	1,305	89,039	0,827	128,402	0,32	154,115	0,029
4000	40,783	0,2997	76,045	0,151	109,276	0,0892	157,585	0,0288	189,142	0,0061
4500	45,314	0,266	84,494	0,1306	121,417	0,0714	175,094	0,0087	210,157	0,003



Таблица 4.2. Результаты расчетов коэффициента сопротивления дороги ?

№ п/п	Va, км/ч	?
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

4.2 Практическое использование динамической характеристики автомобиля

двигатель автомобиль коробка топливный

По динамической характеристике автомобиля определяем следующие показатели:

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

2. Максимальный динамический фактор на высшей передаче D_5max:

D_5max = 0,0591.

3. Максимальный динамический фактор автомобиля D_max: D_max = 0,347.

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

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

; ;

; .

6. Минимальная устойчивая скорость движения автомобиля V_min:

V_min = 6,042 км/ч.

Рис. 4.1. Динамическая характеристика автомобиля



7. Динамический фактор по сцеплению шин с поверхностью дорожного покрытия D_?:

; .

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

9. Скоростной диапазон автомобиля на высшей передаче dV₅ :

; .

10. Силовой диапазон автомобиля на высшей передаче dD₅:

; .

4.3 Ускорение автомобиля при разгоне

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

4.3.1 Построение графика ускорения автомобиля при разгоне

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

;

где - коэффициент учета вращающихся масс;

;

для одиночных автомобилей при их номинальной нагрузке можно считать ; .

Таким образом, имеем:

;

Результаты расчетов заносим в таблицу. Полученные значения наносим на график ускорений автомобиля.

По рассчитанным значениям строим график ускорений автомобиля.

Таблица 4.3. Результаты расчетов ускорения автомобиля а

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,
800	6,042	1,509	11,266	1,016	16,189	0,72	23,346	0,476	28,021	0,375
1000	7,552	1,592	14,082	1,073	20,236	0,76	29,182	0,5	35,026	0,391
1500	12,084	1,796	22,532	1,212	32,378	0,855	46,692	0,549	56,042	0,414
2000	15,105	1,902	28,165	1,281	40,472	0,899	58,365	0,563	70,052	0,409
2500	19,636	2,014	36,614	1,351	52,614	0,935	75,874	0,554	91,068	0,37
3000	22,657	2,057	42,247	1,374	60,709	0,938	87,547	0,529	105,08	0,323
3500	33,231	2,007	61,962	1,305	89,039	0,827	128,402	0,32	154,115	0,229
4000	40,783	1,783	76,045	1,114	109,276	0,629	157,585	0,055	189,142	0,131
4500	45,314	1,573	84,494	0,943	121,417	0,463	175,094	0,015	210,157	0,057



Рис. 4.2. График ускорений автомобиля

4.3.2 Практическое использование графика ускорений автомобиля

По графику ускорений автомобиля определяем следующие показатели:

1. Максимальное ускорение а_хmax: а_хmax = 2,074 м/с².

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 м/с².

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

4.3.3 Определение времени разгона

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

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:

.

Среднее ускорение для i-того интервала составит:

.

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

.

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:



Принимаем время переключения передачи с.

Падение скорости автомобиля при переключении передачи рассчитываем по формуле:

.

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 4.4 для 1-й передачи, 4.5. для 2-й передачи, 4.6. для 3-й передачи, 4.7 для 4-й передачи. Для 5-й передачи расчет не проводится.

4.3.4 Определение пути разгона

Средняя скорость в интервале от до составляет:

.

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

.

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

Определим путь проходимый автомобилем за время переключения передачи:

.

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

Производим построение скоростных характеристик времени и пути разгона автомобиля.

Таблица 4.4. Расчет характеристик времени и пути разгона автомобиля на 1-й передаче

№ п/п	Vi1, км/ч	Vi1, м/с	?Vi1, м/с	ai1, м/с2	aiср1, м/с2	?ti1, c	ti1, c	tП1, c	Vmax1 - VП1, км/ч	Viср1, м/с	?Si1, м	Si1, м	SП1, м
1	4,531	1,259		1,421			0	1	44,882			0	12,5272
2	6,042	1,678	0,419	1,509	1,465	0,28601	0,28601			1,4685	0,42	0,42
3	7,552	2,098	0,42	1,592	1,551	0,27079	0,5568			1,888	0,511	0,931
4	9,063	2,518	0,42	1,665	1,629	0,25783	0,81463			2,308	0,595	1,526
5	10,573	2,937	0,419	1,736	1,701	0,24633	1,06096			2,7275	0,672	2,198
6	12,084	3,357	0,42	1,796	1,766	0,23783	1,29879			3,147	0,748	2,946
7	13,594	3,776	0,419	1,853	1,825	0,22959	1,52838			3,5665	0,819	3,765
8	15,105	4,196	0,42	1,902	1,878	0,22364	1,75202			3,986	0,891	4,656
9	16,615	4,615	0,419	1,946	1,924	0,21778	1,9698			4,4055	0,959	5,615
10	18,126	5,035	0,42	1,983	1,965	0,21374	2,18354			4,825	1,031	6,646
11	19,636	5,454	0,419	2,014	1,999	0,2096	2,39314			5,2445	1,099	7,745
12	21,147	5,874	0,42	2,038	2,026	0,20731	2,60045			5,664	1,174	8,919
13	22,657	6,294	0,42	2,057	2,048	0,20508	2,80553			6,084	1,248	10,167
14	24,168	6,713	0,419	2,069	2,063	0,2031	3,00863			6,5035	1,321	11,488
15	25,678	7,133	0,42	2,074	2,072	0,2027	3,21133			6,923	1,403	12,891
16	27,189	7,553	0,42	2,073	2,074	0,20251	3,41384			7,343	1,487	14,378
17	28,699	7,972	0,419	2,066	2,07	0,20242	3,61626			7,7625	1,571	15,949
18	30,21	8,392	0,42	2,053	2,06	0,20388	3,82014			8,182	1,668	17,617
19	31,72	8,811	0,419	2,033	2,043	0,20509	4,02523			8,6015	1,764	19,381
20	33,231	9,231	0,42	2,007	2,02	0,20792	4,23315			9,021	1,876	21,257
21	34,741	9,65	0,419	1,975	1,991	0,21045	4,4436			9,4405	1,987	23,244
22	36,252	10,07	0,42	1,937	1,956	0,21472	4,65832			9,86	2,117	25,361
23	37,762	10,489	0,419	1,892	1,915	0,2188	4,87712			10,2795	2,249	27,61
24	39,273	10,909	0,42	1,84	1,866	0,22508	5,1022			10,699	2,408	30,018
25	40,783	11,329	0,42	1,783	1,812	0,23179	5,33399			11,119	2,577	32,595
26	42,294	11,748	0,419	1,719	1,751	0,23929	5,57328			11,5385	2,761	35,356
27	43,804	12,168	0,42	1,649	1,684	0,24941	5,82269			11,958	2,982	38,338
28	45,314	12,587	0,419	1,573	1,611	0,26009	6,08278			12,3775	3,219	41,557

Таблица 4.5. Расчет характеристик времени и пути разгона автомобиля на 2-й передаче

№ п/п	Vi2, км/ч	Vi2, м/с	?Vi2, м/с	ai2, м/с2	aiср2, м/с2	?ti2, c	ti2, c	tП2, c	Vmax2 - VП2, км/ч	Viср2, м/с	?Si2, м	Si2, м	SП2, м
13	44,882	12,467		1,374			7,08278	1	83,988			54,084	23,4003
14	45,064	12,518	0,05	1,378	1,376	0,03634	7,11912			12,4925	0,454	54,538
15	47,88	13,3	0,78	1,378	1,378	0,56604	7,68516			12,909	7,307	61,845
16	50,696	14,082	0,78	1,372	1,375	0,56727	8,25243			13,691	7,766	69,611
17	53,513	14,865	0,78	1,362	1,367	0,57059	8,82302			14,4735	8,258	77,869
18	56,329	15,647	0,78	1,348	1,355	0,57565	9,39867			15,256	8,782	86,651
19	59,146	16,429	0,78	1,329	1,339	0,58252	9,98119			16,038	9,342	95,993
20	61,962	17,212	0,78	1,305	1,317	0,59226	10,57345			16,8205	9,962	105,955
21	64,779	17,994	0,78	1,276	1,291	0,60418	11,17763			17,603	10,635	116,590
22	67,595	18,776	0,78	1,242	1,259	0,61954	11,79717			18,385	11,39	127,980
23	70,412	19,559	0,78	1,204	1,223	0,63778	12,43495			19,1675	12,225	140,205
24	73,228	20,341	0,78	1,161	1,183	0,65934	13,09429			19,95	13,154	153,359
25	76,045	21,124	0,78	1,114	1,138	0,68541	13,7797			20,7325	14,21	167,569
26	78,861	21,906	0,78	1,061	1,088	0,71691	14,49661			21,515	15,424	182,993
27	81,678	22,688	0,78	1,005	1,033	0,75508	15,25169			22,297	16,836	199,829
28	84,494	23,471	0,78	0,943	0,974	0,80082	16,05251			23,0795	18,483	218,312

Таблица 4.6. Расчет характеристик времени и пути разгона автомобиля на 3-й передаче

№ п/п	Vi3, км/ч	Vi3, м/с	?Vi3, м/с	ai3, м/с2	aiср3, м/с2	?ti3, c	ti3, c	tП3, c	Vmax3 - VП3, км/ч	Viср3, м/с	?Si3, м	Si3, м	SП3, м
18	83,988	23,33		0,879			17,05251	1	120,8			241,713	33,6413
19	84,992	23,609	0,28	0,855	0,867	0,32295	17,37546			23,4695	7,579	249,292
20	89,039	24,733	1,12	0,827	0,841	1,33175	18,70721			24,171	32,19	281,482
21	93,087	25,858	1,13	0,796	0,812	1,39163	20,09884			25,2955	35,202	316,684
22	97,134	26,982	1,12	0,76	0,778	1,43959	21,53843			26,42	38,034	354,718
23	101,181	28,106	1,12	0,721	0,741	1,51147	23,0499			27,544	41,632	396,350
24	105,228	29,23	1,12	0,677	0,699	1,60229	24,65219			28,668	45,934	442,284
25	109,276	30,354	1,12	0,629	0,653	1,71516	26,36735			29,792	51,098	493,382
26	113,323	31,479	1,13	0,577	0,603	1,87396	28,24131			30,9165	57,936	551,318
27	117,37	32,603	1,12	0,522	0,55	2,03636	30,27767			32,041	65,247	616,565
28	121,417	33,727	1,12	0,463	0,493	2,27181	32,54948			33,165	75,345	691,910

Таблица 4.7. Расчет характеристик времени и пути разгона автомобиля на 4-й передаче

№ п/п	Vi4, км/ч	Vi4, м/с	?Vi4, м/с	ai4, м/с2	aiср4, м/с2	?ti4, c	ti4, c	tП4, c	Vmax4 - VП4, км/ч	Viср4, м/с	?Si4, м	Si4, м	SП4, м
18	120,801	33,556		0,399			33,54948					725,551
19	122,566	34,046	0,49	0,361	0,38	1,28947	34,83895			33,801	43,585	769,136
20	128,402	35,667	1,62	0,32	0,341	4,75073	39,58968			34,8565	165,594	934,730
21	134,239	37,289	1,62	0,274	0,297	5,45455	45,04423			36,478	198,971	1133,701
22	140,075	38,91	1,62	0,225	0,25	6,48	51,52423			38,0995	246,885	1380,586
23	146,318	41,72	1,62	0,175	0,205	9,887	57,8851			38,655	345,853	1890,659

Таблица 4.8. Расчет характеристик времени и пути разгона автомобиля на 5-й передаче

№ п/п	Vi4, км/ч	Vi4, м/с	?Vi4, м/с	ai4, м/с2	aiср4, м/с2	?ti4, c	ti4, c	tП4, c	Vmax4 - VП4, км/ч	Viср4, м/с	?Si4, м	Si4, м	SП4, м
23	145,912	40,531		0,173			59,66493					1703,939
24	151,748	42,152	1,62	0,115	0,144	11,25	70,91493			41,3415	465,092	2169,031
25	157,585	43,774	1,62	0,055	0,085	19,05882	89,97375			42,963	818,824	2987,855
26	163,421	45,395	1,62	-0,009	0,023	70,43478	160,40853			44,5845	3140,299	6128,154

Рис. 4.3. Скоростная характеристика времени разгона автомобиля

Рис. 4.4. Скоростная характеристика пути разгона автомобиля



4.3.5 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:

;

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.



5. Итоговые таблицы

Таблица 5.1 Данные, определенные по тяговой характеристике

Параметр	Vmax	Fkv	Fkmax,k	Fkmax	Vmin	F?	Vкр,k	dVn	dFn
Размерность	км/ч	Н	Н	Н	км/ч	Н	км/ч	-	-
Значение	6,042	964,6	1006,9	4669,8	6,042	5322	119,089	1,31	1,044

Таблица 5.2 Данные, определенные по динамической характеристике

Параметр	Vmax	Dv	Dnmax	Dmax	inmax	Vmin	D?	Vкрk	dVn	dDn
Размерность	км/ч	-	-	-	-	км/ч	-	км/ч	-	-
Значение	161	0,024	0,0591	0,347	0,335	6,042	0,396	63,047	2,474	2,463

Таблица 5.3 Данные, определенные по характеристике ускорений автомобиля

Параметр	aXmax	Vaxmax	aXmax.k	Vaxmax,k	Vmax
Размерность	м/с2	км/ч	м/с2	км/ч	км/ч
Значение	2,074	25,678	0,415	60	161

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

Параметр	Vymax	t400	t1000	V3	t3
Размерность	км/ч	с	с	км/ч	с
Значение	147	23	42	100	22,4

Таблица 5.5 Данные, определенные по топливной характеристике установившегося движения автомобиля

Параметр	VQk	Qk	Vэ	Qэ
Размерность	км/ч	л/100км	км/ч	л/100км
Значение	110	5,73	73,3	6,3...6,6

Размещено на Allbest.ru