Расчет тягового усилия, определение динамического фактора и определение максимальной скорости автомобиля в различных дорожных условиях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет тягового усилия, определение динамического фактора и определение максимальной скорости автомобиля в различных дорожных условиях



Введение

автомобиль дорожный тяговый

В данной работе рассматривается автомобиль Ford Fusion - субкомпактвэн, выпускавшийся компанией Ford Motor Company и разработанный её европейским отделением. Отличительные особенности: невысокая цена, повышенная безопасность, высокий клиренс, просторный салон. Выпускался в Германии, на заводе в городе Кёльн. Построен на базе автомобиля Ford Fiesta.

В СНГ завоевал большую популярность благодаря высокому клиренсу и небольшой цене. Среди автомобилей Ford занимал второе место по количествам продаж, уступая лишь Ford Focus. Существовала модификация Ford Fusion Calero, не поставлявшаяся в СНГ, с неокрашенными в цвет кузова бамперами и боковыми накладками. В 2005 году претерпел рейсталинг, в ходе которого изменились передний и задний бамперы, молдинги, светотехника и дизайн передней панели.

Название модели переводится как «слияние», «сплав». Разработчики пытались подчеркнуть, что создали автомобиль, который вобрал в себе свойства хэтчбека гольф-класса и «паркетного» вседорожника. Дизайн автомобиля получился агрессивным, из-за широких молдингов в бамперах и по бокам автомобиля, неокрашенных в цвет кузова, высокому клиренсу, и более серьёзному (по сравнению с Fiesta) дизайну. Модель отличается довольно большим багажным отделением (337 л).



1. Технические характеристики автомобиля

Параметры объекта исследования приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики автомобиля

Параметр автомобиля	Значение параметра
Модель автомобиля	Ford Fusion
Тип кузова	субкомпактвэн
Количество дверей / мест	5 / 5
Тип двигателя	бензиновый
Рабочий обьем, см3	1596
Количество / расположение цилиндров	4 / рядное
Степень сжатия	11
Максимальная мощность, кВт / (об/мин)	75 / 6000
Максимальный крутящий момент, Н·м / (об/мин)	143/4000
Тип трансмиссии	механическая
Привод	на передние колеса
Коробка передач	5-ступенчатая
Передаточные числа коробки передач	I II III IV V 3,15 1,93 1,28 0,96 0,76
Передаточное число главной передачи	4,25
Колесная база, мм	2485
Длина / ширина / высота, мм	4020/1708/1503
Снаряженная масса, кг	1080
Размер шин	195/65 R15
Максимальная скорость, км/ч	178
КПД трансмиссии	0,91
Коэффициент лобового сопротивления	0,32

2. Расчет тягового усилия

Расчёт тягового усилия производится по формуле:



крутящий момент (кНм),

передаточное число включенной передачи,

передаточное число главной передачи,

КПД трансмиссии,

радиус колеса (м).

В нормальных условиях динамический радиус колеса принимается равным статическому радиусу . Статический радиус найдем по формуле:

= 0,5D + zH, (м)

z - коэффициент вертикальной деформации (0,8…0,85),

D - посадочный диаметр обода шины (м),

H - высота профиля шины (м).

м

Для вычисления крутящего момента по формуле:

Найдем по формуле Лейдермана:

n - выбранная частота вращения коленчатого вала, об/мин,

- частота вращения, соответствующая максимальной мощности, об/мин

Скорость движения автомобиля на каждой передаче рассчитывается по формуле

частота вращения коленчатого вала,

Данные расчета приведены в таблице 2. График зависимости тягового усилия от скорости автомобиля представлен на рисунке 1.

Таблица 2 - Расчет тягового усилия Ford Fusion

n1, об/мин	n2	n3	n4	n5	n6	n7	n8
1400	2000	2600	3200	3800	4400	5000	5600
Ne1, кВт	Ne2	Ne3	Ne4	Ne5	Ne6	Ne7	Ne8
22,26563	32,9355	43,48237	53,35277	61,99321	68,85022	73,37031	75
Me1, кН*м	Me2	Me3	Me4	Me5	Me6	Me7	Me8
151,8834	157,267	159,7141	159,2247	155,7987	149,4363	140,1373	127,9018
1 передача	3,77
V1, км/ч	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8
9,209713	13,15673	17,10375	21,05077	24,99779	28,94481	32,89183	36,83885
Pk1, Н	Pk2	Pk3	Pk4	Pk5	Pk6	Pk7	Pk8
7920,907	8201,669	8329,289	8303,765	8125,098	7793,288	7308,334	6670,237
2 передача	2,1
V1, км/ч	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8
16,53363	23,61947	30,70531	37,79115	44,87699	51,96283	59,04867	66,13451
Pk1, Н	Pk2	Pk3	Pk4	Pk5	Pk6	Pk7	Pk8
4412,176	4568,569	4639,657	4625,439	4525,917	4341,089	4070,955	3715,517
3 передача	1,43
V1, км/ч	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8
24,28015	34,68593	45,09171	55,49749	65,90327	76,30905	86,71483	97,12061
Pk1, Н	Pk2	Pk3	Pk4	Pk5	Pk6	Pk7	Pk8
3004,482	3110,978	3159,385	3149,704	3081,934	2956,075	2772,127	2530,09
4 передача	1,08
V1, км/ч	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8
32,14872	45,92674	59,70477	73,48279	87,26081	101,0388	114,8169	128,5949
Pk1, Н	Pk2	Pk3	Pk4	Pk5	Pk6	Pk7	Pk8
2269,119	2349,55	2386,109	2378,797	2327,614	2232,56	2093,634	1910,837
5 передача	0,85
V1, км/ч	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8
40,84779	58,35398	75,86017	93,36637	110,8726	128,3788	145,885	163,3911
Pk1, Н	Pk2	Pk3	Pk4	Pk5	Pk6	Pk7	Pk8
1785,881	1849,183	1877,956	1872,202	1831,919	1757,107	1647,768	1503,9

Рисунок 1 - График зависимости тягового усилия от скорости автомобиля

3. Определение динамического фактора

Динамический фактор автомобиля, является показателем его тягового и скоростного качеств и определяется по формуле

тяговое усилие автомобиля, (Н)

сила сопротивления воздуха, (Н)

вес автомобиля. (Н)

Сила сопротивления воздуха находится по формуле



коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля,

лобовая площадь,

скорость движения автомобиля. (км/ч)

Лобовая площадь может быть определена по чертежу автомобиля [1], а при его отсутствии - приближенно по выражению:

коэффициент заполнения, (0,78…0,8)

высота автомобиля, (м)

ширина автомобиля. (м)

Величины Pk, Pw и D рассчитаны в зависимости от скорости движения автомобиля и представляют в виде графиков динамической характеристики.

Значения скорости для разных режимов берётся из предыдущего расчета. Результаты расчетов приведены в таблице 3.

По этим зависимостям можно найти и ускорения автомобиля (таблица 4) для разных передач и скоростей:

f - коэффициент трения о поверхность.

Значения коэффициента для разных поверхностей:

- для асфальта; - для песка;

д - коэффициент учета вращающихся масс, находится по формуле:

g - ускорение свободного падения. (м/c2)

Таблица 3 - Расчет динамического фактора автомобиля

Сx	F, м	G, Н
0,32	2,38	12831,48
Pw1, Н	Pw2	Pw3	Pw4	Pw5	Pw6	Pw7	Pw8
4,984414	10,17227	17,19114	26,04102	36,72191	49,23381	63,57671	79,75063
Pw1, Н	Pw2	Pw3	Pw4	Pw5	Pw6	Pw7	Pw8
16,06417	32,78402	55,40499	83,92708	118,3503	158,6746	204,9001	257,0267
Pw1, Н	Pw2	Pw3	Pw4	Pw5	Pw6	Pw7	Pw8
34,64374	70,70151	119,4855	180,9959	255,2324	342,1953	441,8844	554,2998
Pw1, Н	Pw2	Pw3	Pw4	Pw5	Pw6	Pw7	Pw8
60,73644	123,9519	209,4787	317,3169	447,4664	599,9273	774,6995	971,783
D1, %	D2	D3	D4	D5	D6	D7	D8
60,29142	62,43907	63,37895	63,11106	61,63541	58,95199	55,06081	49,96186
D1, %	D2	D3	D4	D5	D6	D7	D8
32,86037	33,94889	34,3266	33,99352	32,94963	31,19495	28,72946	25,55317
D1, %	D2	D3	D4	D5	D6	D7	D8
21,74494	22,29389	22,29095	21,73613	20,62942	18,97083	16,76035	13,99799
D1, %	D2	D3	D4	D5	D6	D7	D8
15,81066	15,94483	15,56321	14,6658	13,25262	11,32365	8,878898	5,918362
Pw1, Н	Pw2	Pw3	Pw4	Pw5	Pw6	Pw7	Pw8
98,05257	200,1073	338,1813	512,2746	722,3873	968,5193	1250,671	1568,841
D1, %	D2	D3	D4	D5	D6	D7	D8
11,75381	11,45179	10,59998	9,198364	7,246947	4,745729	1,69471	-1,90611

Зависимость динамического фактора от скорости автомобиля выглядит следующим образом (рисунок 2):



Рисунок 2 - Динамический фактор автомобиля Ford Fusion

Таблица 4 - Расчет ускорений автомобиля

д1	д2	д3	д4	fасф	fпес	g	д5
1,74	1,25	1,132	1,088	0,014	0,2	9,81	1,066
a1асф, м/c2
3,398399	3,519482	3,572472	3,557369	3,474173	3,322883	3,103501	2,816026
a2асф, м/c2
2,577783	2,66321	2,692853	2,666713	2,584788	2,447081	2,253589	2,004314
a3асф, м/c2
1,88322	1,930792	1,930538	1,882457	1,786549	1,642814	1,451252	1,211864
a4асф, м/c2
1,424313	1,43641	1,402001	1,321086	1,193666	1,01974	0,799307	0,532369
a5асф, м/c2
1,080371	1,052578	0,974188	0,845203	0,665621	0,435443	0,154669	-0,1767

Ускорения автомобиля на разных поверхностях представлены на рисунках 3, 4, 5.



Рисунок 3 - График ускорений автомобиля на асфальте

Рисунок 4 - График ускорений автомобиля на песке



Рисунок 5 - График ускорений автомобиля на грунте

4. Определение максимальной скорости автомобиля при различных дорожных условиях

Потребная мощность двигателя определяется по формуле

мощность, затрачиваемая на трение колёс о поверхность дорожного покрытия, (кВт)

мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, (кВт)

КПД трансмиссии.

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, определяется по формуле



коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля,

лобовая площадь, (

скорость движения автомобиля. (км/ч)

Мощность, затрачиваемая на трение колёс о поверхность дорожного покрытия, определяется по формуле

коэффициент трения о поверхность,

ускорение свободного падения, (м/c2)

снаряженная масса автомобиля, (кг)

скорость движения автомобиля. (км/ч)

Расчетные значения мощностей приведены в таблице 5. По этим значениям построен график, изображенный на рисунке 6.

Таблица 5 - Расчет мощностей



Рисунок 6 - Баланс мощностей автомобиля



Заключение

При заданных технических характеристиках был выполнен расчет тягового усилия автомобиля Ford Fusion с построением графика зависимости тягового усилия от скорости движения на разных передачах. Определен динамический фактор автомобиля, построен график зависимости динамического фактора от скорости движения на разных передачах. Определена максимальная скорость и ускорение автомобиля в различных дорожных условиях и графически определена максимально возможная скорость, развиваемая автомобилем при движении по различным покрытиям:



Список использованных источников

1. http://quto.ru/Ford/Fusion/I/hatchback5d/

2. http://auto.otzyv.ru/technicals.php? id=540

3. http://avtomarket.ru/catalog/Ford/Fusion/43953/

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Ford_Fusion

Размещено на Allbest.ru