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	nп	-	5
4.	Собственная масса снаряженного автомобиля	mo	кг	945
5.	Полная масса автомобиля	ma	кг	1370
6.	Распределение массы автомобиля по мостам:
	- на передний мост	m1	кг	616,5
	- на задний мост	m2(т)	кг	753,5
7.	База автомобиля	L	м	2,46
8.	Колея автомобиля	В	м	1,39
9.	Габаритные размеры:
	- длина	Lг	м	4,006
	- ширина	Bг	м	1,62
	- высота	Hг	м	1,402
10.	Максимальная скорость автомобиля	Vmax	км/час	156
11.	Контрольный расход топлива при скорости 90 км/ч	Qк	л/100км	-
12.	Тип и марка двигателя	-	-	21083 Четырех-тактный, бензиновый, карбюра-торный, 4-х цилиндровый
13.	Стендовая максимальная мощность двигателя	Реmaxст	кВт	52,6
14.	Частота вращения коленчватого вала при стендовой максимальной мощности	np	об/мин	5600
15.	Стендовый максимальный крутящий момент двигателя	Меmaxст	Н·м	106,4
16.	Частота вращения коленчватого вала при стендовом максимальном крутящем моменте	nм	об/мин	3400
1	2	3	4	5
17.	Передаточные числа коробки передач:
	- первой передачи	U1	-	3,636
	- второй передачи	U2	-	1,95
	- третьей передачи	U3	-	1,357
	- четвертой передачи	U4	-	0,941
	- пятой передачи	U5	-	0,784
	- передачи заднего хода	Uзх	-	3,53
18.	Передаточное число главной передачи	Uo	-	3,7
19.	Число карданных шарниров	zкш	-	2 на колесо
20.	Число карданных валов	zкв	-	2
21.	Шины, их характеристика и маркировка	-	-	165/70R13
	- посадочный диаметр	d	м	0,3302
	- ширина профиля шины	B	м	0,165
	- наружный диаметр	Dн	м	0,5612

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

1 Тяговый расчет автомобиля

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

1.1 Определение полной массы автомобиля

Полная масса автомобиля определяется следующим образом:

;	(1.1)

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

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

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

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

кг.

1.2 Распределение полной массы по мостам автомобиля

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

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

Определим полный вес автомобиля:

;	(1.2)
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 165/70R13 k_ш = 0,7; B = 165 мм;

м.
;	(1,7)

где ?_см - коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой: для радиальных шин легковых автомобилей принимаем ?_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_? - 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 (?_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
		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

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_?:

;	(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_кi 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 ? от скорости. Поскольку в нашем случае дорога без уклона ? = 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 ?

№ 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



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_?:

;	(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 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	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.