Тяговый расчет автомобиля

Тяговый расчет автомобиля

Содержание

Введение

. Расчет тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля

.1 Определение полной массы автомобиля и распределение её по осям

.2 Расчет координат центра тяжести автомобиля

.3 Выбор шин

.4 Расчет скоростной характеристики двигателя

.5 Определение передаточных чисел трансмиссии

.5.1 Передаточное число главной передачи

.5.2 Передаточные числа коробки передач

.6 Расчет силового баланса автомобиля

.7 Расчет мощностного баланса

.8 Расчет динамического паспорта автомобиля

.8.1 Динамическая характеристика автомобіля

.8.2 Расчет номограммы нагрузок

.8.3 Расчет графика контроля буксования

.9 Определение ускорений, времени и пути разгона автомобиля

.9.1 Определение ускорений

.9.2 Определение времени разгона

.9.3 Определение пути разгона автомобиля

.10 Расчет топливной экономичности автомобиля

.11 Сравнительная характеристика и анализ спроектированного автомобиля

Определение параметров сцепления

.1 Параметры дисков

2.2 Диаметр вала сцепления

.3 Удельная работа буксования

2.4 Расчет на нагрев

Выводы

Литература

Введение

Тяговый расчет является необходимым элементом проектирования автомобиля. По результатам тягового расчета определяются основные динамические показатели автомобиля, дается оценка динамических качеств путем сравнения их с аналогичными показателями других существующих конструкций. В процессе выполнения тягового расчета определяются такие важные величины, как максимальная мощность двигателя, передаточные числа элементов трансмиссии.

1. Расчет тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля

1.1 Определение полной массы автомобиля и распределение её по осям

Полная масса автомобиля в соответствии с заданием равна m = 1660 кг

Распределение нагрузки по осям принимаем по 50%.₁ = m₂ = 1660/2 = 830 кг

.2 Расчет координат центра тяжести автомобиля

Расчет координат центра тяжести автомобиля производится по формулам:

а = m₂×L/m; (1)= m₁×L/m, (2)

где a, b - соответственно, расстояния от передней оси и задней оси до центра тяжести автомобиля, м;- база автомобиля, м;₁, m₂ - соответственно масса автомобиля, приходящаяся на переднюю и заднюю оси, кг;- полная (максимально разрешенная) масса автомобиля, кг.

а = m₂ × L/m = 830 × 2,552/1660 = 1,276 м= m₁×L/m = 830 × 2,552/1660 = 1,276 м

Высота центра тяжести над поверхностью дороги принимается для легковых автомобилей:

h = 0,25L = 0,25 × 2,552 = 0,638 м

1.3 Выбор шин

Максимальная нагрузка m_ш на одну шину определяется из выражения:

_ш1 = m₁/i₁; (3)_ш2 = m₂/i₂, (4)

где i₁ и i₂ соответственно количество шин, установленных на передней и задней осях._ш1 = m₁/i₁ = 830/2 = 415 кг_ш2 = m₂/i₂ = 830/2 = 415 кг

Максимальная нагрузка на шину должна учитывать перераспределение массы автомобиля при интенсивном разгоне и экстренном торможении, которое учитывается коэффициентом перераспределения m_p._p1 = m_p2 = 1.35,

где m_p1 - коэффициент, учитывающий увеличение нагрузки на переднюю ось при торможении;_p2 - коэффициент, учитывающий увеличение нагрузки на заднюю ось при интенсивном разгоне.

Выбираем шины, которые рекомендует завод изготовитель: 175/70 R14

Выбрав размер и тип шины, определяют номинальный радиус колеса r_н, который в данном расчете принимают за радиус качения r, м:

_н ≈ r = 0,0127×(d+1.7×B), (5)

где d и B соответственно диаметр обода и ширина профиля шины в дюймах._н ≈ r = 0,0127×(14+1.7×7,22) = 0,33 м

1.4 Расчет скоростной характеристики двигателя

Скоростная характеристика двигателя - это зависимость мощности и крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала.

В случае, если максимальная мощность двигателя N_max известна по автомобилю-прототипу, внешнюю скоростную характеристику можно рассчитать по формуле Р.С. Лейдермана:

_e = N_max×[a×n_e/n_N + b×(n_e/n_N)² - c×(n_e/n_N)³], (6)

где a, b, c - коэффициенты, учитывающие тип двигателя, форму камеры сгорания двигателя;_N - значения частоты оборотов коленчатого вала при максимальной мощности, об/мин;_e - текущее значение оборотов, для которого определяется мощность;

а = b = c = 1 - для автомобилей с бензиновыми двигателями;

Необходимо найти 6 - 8 значений мощности в диапазоне от минимально устойчивого числа оборотов двигателя n_min до максимальных оборотов n_max._min = (950-1000) об/мин - для автомобилей с бензиновым двигателем;

Максимальное число оборотов двигателя n_max принимается из следующих соотношений:_max = (1,05-1,16) n_N - для бензиновых двигателей;_max = 1,1× 5250 = 5775 об/мин

Тогда:_emin = 77×[1×1000/5250 + 1×(1000/5250)² - 1×(1000/5250)³ = 16,93 кВт_e1 = 77×[1×2000/5250 + 1×(2000/5250)² - 1×(2000/5250)³ = 36,25 кВт_e2 = 77×[1×3000/5250 + 1×(3000/5250)² - 1×(3000/5250)³ = 69,31 кВт_e3 = 77×[1×4000/5250 + 1×(4000/5250)² - 1×(4000/5250)³ = 76,66 кВт_e4 = 77×[1×5000/5250 + 1×(5000/5250)² - 1×(5000/5250)³ = 77,0 кВт_eN = 77×[1×5000/5250 + 1×(5000/5250)² - 1×(5000/5250)³ = 77,0 кВт

Крутящий момент двигателя для принятых оборотов коленчатого вала определяется по формуле:

М_е = 9555,3×(N_e/n_e), Нм (7)

М_еmin = 9555,3×(16,93/1000) = 161,75 Нм

М_е1 = 9555,3×(36,25/2000) = 173,19 Нм

М_е2 = 9555,3×(54,78/3000) = 174,47 Нм

М_е3 = 9555,3×(64,69/4000) = 165,57 Нм

М_е4 = 9555,3×(74,41/5000) = 146,5 Нм

М_еN = 9555,3×(77,0/5250) = 140,14 Нм

М_еmax = 9555,3×(75,38/5775) = 124,73 Нм

Таблица 1 - Значения мощности и крутящего момента

Рисунок 1 - Внешняя скоростная характеристика Volkswagen Polo Sedan

1.5 Определение передаточных чисел трансмиссии

1.5.1 Передаточное число главной передачи

Передаточное число главной передачи i₀ определяется исходя из обеспечения заданной скорости движения автомобиля:

i₀ = (0.377×n_max×r)/( i_k× i_pk×V_max), (8)

где r - радиус качения колеса, м;_max - максимальные обороты коленчатого вала двигателя, об/мин;_k - передаточное число коробки передач на прямой передаче;_pk - передаточное число раздаточной коробки на повышенной передаче;_max - максимальная скорость автомобиля на прямой передаче, км/ч;

Если высшей передачей, на которой достигается максимальная скорость, является повышающая, то i_k следует задаться в пределах 0,78-0,82.

Передаточным числом в раздаточной коробке на повышенной ступени следует задаться в пределах 1,0 - 1,2.₀ = (0.377×5775×0,33)/( 0,78 × 1×190) = 4,85

.5.2 Передаточные числа коробки передач

При определении передаточных чисел коробки передач вначале необходимо найти передаточное число первой передачи. Оно определяется из условия преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги ψ_max1:

(M_max×η×i_k1×i₀×i_pк)/r ≥ (m×g× ψ_max1), (9)_k1 ≥ (m×g× ψ_max1×r)/(M_max×η× i₀×i_pк), (10)

где ψ_max1 - коэффициент суммарного сопротивления дороги, преодолеваемого автомобилем на первой передаче;

ψ_max1 = (0,30 - 0,40)

Меньшие значения относятся к легковым автомобилям._k1 ≥ (1660 × 9,81 × 0,3 × 0,33)/(174,47×0,9× 4,85 × 1) = 2,12

Во избежание буксования ведущих колес должно быть выполнено условие:

(M_max×η×i_k1×i₀×i_pк)/r ≥ (m_i×g×φ× m_pi), (11)

где φ - коэффициент сцепления колес с дорогой φ = (0,6-0,8);

m_i - масса автомобиля, приходящаяся на переднюю или заднюю ось, в зависимости от типа привода автомобиля;_pi - коэффициент перераспределения нормальных реакций дороги, m_p1 = 0,8 - коэффициент перераспределения нормальных реакций дороги при разгоне переднеприводных автомобилей..

i_k1 ≤ (m_i×g×φ× m_pi×r)/ (M_max×η× i₀×i_pк) (12)

i_k1 ≤ (830 × 9,81 × 0,7 × 0,8 × 0,33)/ (174,47 × 0,9 × 4,85 × 1) = 1,98

Передаточные числа промежуточных ступеней коробки передач определяются из выражения:

 (13)

где n - число ступеней коробки передач;- порядковый номер рассчитываемой передачи.

При наличии ускоряющих передач, последние выбирают из условия (0,78 - 0,82) от прямой.

.6 Расчет силового баланса автомобиля

Силовой баланс автомобиля выражается зависимостью:

Р_Т = Р_Д + Р_В + Р_И (16)

где Р_т - сила тяги на ведущих колесах;

Р_д - сила сопротивления дороги;

Р_в - сила сопротивления воздуха;

Р_и - сила инерции.

Тяговая сила на ведущих колесах автомобиля на каждой передаче определяется как:

Р_Тm = (M_e×i_k.m×i₀×i_pk×η)/r, (17)

где m - порядковый номер передачи;_e - крутящий момент на валу двигателя при соответствующих оборотах или скорости движения автомобиля, Нм.

Р_Т11 = (161,75×1,98×4,85×1×0,9)/0,33=4236,34 Нм

Р_Т12 = (173,19×1,98×4,85×1×0,9)/0,33=4535,96 Нм

Р_Т13 = (174,47×1,98×4,85×1×0,9)/0,33=4569,25 Нм

Р_Т14 = (165,57×1,98×4,85×1×0,9)/0,33=4336,21 Нм

Р_Т15 = (146,5×1,98×4,85×1×0,9)/0,33=3836,84 Нм

Р_Т16 = (140,14×1,98×4,85×1×0,9)/0,33=3670,38 Нм

Р_Т17 = (124,73×1,98×4,85×1×0,9)/0,33=3266,64 Нм

Р_Т21 = (161,75×1,67×4,85×1×0,9)/0,33=3573,07 Нм

Р_Т22 = (173,19×1,67×4,85×1×0,9)/0,33=3825,78 Нм

Р_Т23 = (174,47×1,67×4,85×1×0,9)/0,33=3853,86 Нм

Р_Т24 = (165,57×1,67×4,85×1×0,9)/0,33=3657,31 Нм

Р_Т25 = (146,5×1,67×4,85×1×0,9)/0,33=3236,12 Нм

Р_Т26 = (140,14×1,67×4,85×1×0,9)/0,33=3095,73 Нм

Р_Т27 = (124,73×1,67×4,85×1×0,9)/0,33=2755,2 Нм

Р_Т31 = (161,75×1,37×4,85×1×0,9)/0,33=2931,2 Нм

Р_Т32 = (173,19×1,37×4,85×1×0,9)/0,33=3138,52 Нм

Р_Т33 = (174,47×1,37×4,85×1×0,9)/0,33=3161,55 Нм

Р_Т34 = (165,57×1,37×4,85×1×0,9)/0,33=3000,31 Нм

Р_Т35 = (146,5×1,37×4,85×1×0,9)/0,33=2654,78 Нм

Р_Т36 = (140,14×1,37×4,85×1×0,9)/0,33=2539,61 Нм

Р_Т37 = (124,73×1,37×4,85×1×0,9)/0,33=2260,25 Нм

Р_Т41 = (161,75×1,19×4,85×1×0,9)/0,33=2546,08 Нм

Р_Т42 = (173,19×1,19×4,85×1×0,9)/0,33=2726,16 Нм

Р_Т43 = (174,47×1,19×4,85×1×0,9)/0,33=2746,17 Нм

Р_Т44 = (165,57×1,19×4,85×1×0,9)/0,33=2606,11 Нм

Р_Т45 = (146,5×1,19×4,85×1×0,9)/0,33=2305,98 Нм

Р_Т46 = (140,14×1,19×4,85×1×0,9)/0,33=2205,94 Нм

Р_Т47 = (124,73×1,19×4,85×1×0,9)/0,33=1963,28 Нм

Р_Т51 = (161,75×0,78×4,85×1×0,9)/0,33=1668,86 Нм

Р_Т52 = (173,19×0,78×4,85×1×0,9)/0,33=1786,89 Нм

Р_Т53 = (174,47×0,78×4,85×1×0,9)/0,33=1800,01 Нм

Р_Т54 = (165,57×0,78×4,85×1×0,9)/0,33=1708,2 Нм

Р_Т55 = (146,5×0,78×4,85×1×0,9)/0,33=1511,48 Нм

Р_Т56 = (140,14×0,78×4,85×1×0,9)/0,33=1445,48 Нм

Р_Т57 = (124,73×0,78×4,85×1×0,9)/0,33=1286,86 Нм

Скорость движения автомобиля, км/ч, определяется по формуле:

V_m = (0.377×r ×n_e)/(i_k1× i_pk× i₀) (16)

₁₁ = (0.377×0,33 ×1000)/(1,98× 1× 4,85) = 12,96 км/ч₁₂ = (0.377×0,33 ×2000)/(1,98× 1× 4,85) = 25,91 км/ч₁₃ = (0.377×0,33 ×3000)/(1,98× 1× 4,85) = 38,87 км/ч₁₄ = (0.377×0,33 ×4000)/(1,98× 1× 4,85) = 51,82 км/ч₁₅ = (0.377×0,33 ×5000)/(1,98× 1× 4,85) = 64,78 км/ч₁₆ = (0.377×0,33 ×5250)/(1,98× 1× 4,85) = 74,82 км/ч₁₇ = (0.377×0,33 ×5775)/(1,98× 1× 4,85) = 67,03 км/ч₂₁ = (0.377×0,33 ×1000)/(1,67× 1× 4,85) = 15,36 км/ч₂₂ = (0.377×0,33 ×2000)/(1,67× 1× 4,85) = 30,72 км/ч₂₃ = (0.377×0,33 ×3000)/(1,67× 1× 4,85) = 46,08 км/ч₂₄ = (0.377×0,33 ×4000)/(1,67× 1× 4,85) = 61,44 км/ч₂₅ = (0.377×0,33 ×5000)/(1,67× 1× 4,85) = 76,80 км/ч₂₆ = (0.377×0,33 ×5250)/(1,67× 1× 4,85) = 80,64 км/ч₂₇ = (0.377×0,33 ×5775)/(1,67× 1× 4,85) = 88,71 км/ч₃₁ = (0.377×0,33 ×1000)/(1,37× 1× 4,85) = 18,72 км/ч₃₂ = (0.377×0,33 ×2000)/(1,37× 1× 4,85) = 37,45 км/ч₃₃ = (0.377×0,33 ×3000)/(1,37× 1× 4,85) = 56,17 км/ч₃₄ = (0.377×0,33 ×4000)/(1,37× 1× 4,85) = 74,90 км/ч₃₅ = (0.377×0,33 ×5000)/(1,37× 1× 4,85) = 93,62 км/ч₃₆ = (0.377×0,33 ×5250)/(1,37× 1× 4,85) = 98,30 км/ч₃₇ = (0.377×0,33 ×5775)/(1,37× 1× 4,85) = 108,13 км/ч₄₁ = (0.377×0,33 ×1000)/(1,19× 1× 4,85) = 21,56 км/ч₄₂ = (0.377×0,33 ×2000)/(1,19× 1× 4,85) = 43,11 км/ч₄₃ = (0.377×0,33 ×3000)/(1,19× 1× 4,85) = 64,67 км/ч₄₄ = (0.377×0,33 ×4000)/(1,19× 1× 4,85) = 86,22 км/ч₄₅ = (0.377×0,33 ×5000)/(1,19× 1× 4,85) = 107,78 км/ч₄₆ = (0.377×0,33 ×5250)/(1,19× 1× 4,85) = 113,17 км/ч₄₇ = (0.377×0,33 ×5775)/(1,19× 1× 4,85) = 124,49 км/ч₅₁ = (0.377×0,33 ×1000)/(0,78× 1× 4,85) = 32,89 км/ч₅₂ = (0.377×0,33 ×2000)/(0,78× 1× 4,85) = 65,77 км/ч₅₃ = (0.377×0,33 ×3000)/(0,78× 1× 4,85) = 98,66 км/ч₅₄ = (0.377×0,33 ×4000)/(0,78× 1× 4,85) = 131,55 км/ч₅₅ = (0.377×0,33 ×5000)/(0,78× 1× 4,85) = 164,43 км/ч₅₆ = (0.377×0,33 ×5250)/(0,78× 1× 4,85) = 172,65 км/ч₅₇ = (0.377×0,33 ×5775)/(0,78× 1× 4,85) = 189,92 км/ч

Таблица 2 - Значения силы тяги на ведущих колесах автомобиля

Сила сопротивления дороги:

Р_Д = m×ψ × 9,8 (17)

Ψ = f + i (18)

Для расчетов принимается:= 0

Ψ = f = 0.015(1 + V²/20000)

Ψ₁ = f = 0.015(1 + 25²/20000) = 0,015019

Ψ₂ = f = 0.015(1 + 50²/20000) = 0,015038

Ψ₃ = f = 0.015(1 + 75²/20000) = 0,015056

Ψ₄ = f = 0.015(1 + 100²/20000) = 0,015075

Ψ₅ = f = 0.015(1 + 125²/20000) = 0,015094

Ψ₆ = f = 0.015(1 + 150²/20000) = 0,015113

Ψ₇ = f = 0.015(1 + 175²/20000) = 0,015131

Ψ₈ = f = 0.015(1 + 200²/20000) = 0,01515

Р_Д1 = 1660 × 0,015019 × 9,8 = 244,33 Н

Р_Д2 = 1660 × 0,015038 × 9,8 = 244,63 Н

Р_Д3 = 1660 × 0,015056 × 9,8 = 244,94 Н

Р_Д4 = 1660 × 0,015075 × 9,8 = 245,24 Н

Р_Д5 = 1660 × 0,015094 × 9,8 = 245,55 Н

Р_Д6 = 1660 × 0,015113 × 9,8 = 245,85 Н

Р_Д7 = 1660 × 0,015131 × 9,8 = 246,16 Н

Р_Д8 = 1660 × 0,01515 × 9,8 = 246,46 Н

Сила сопротивления воздуха движению автомобиля:

Р_В = k ×F× V² (19)

Значения коэффициентов обтекаемости:

для легковых автомобилей можно принять k = (0,25 - 0,35) Нс²/м⁴;- лобовая площадь, м²:

F = 0,78 × 1,465 × 1,699 = 1,94 м²

Р_В1 = (0,3 × 1,94 × 25²)/13 = 27,98 Н

Р_В2 = (0,3 × 1,94 × 50²)/13 = 111,92 Н

Р_В3 = (0,3 × 1,94 × 75²)/13 = 251,83 Н

Р_В4 = (0,3 × 1,94 × 100²)/13 = 447,69 Н

Р_В5 = (0,3 × 1,94 × 125²)13 = 699,52 Н

Р_В6 = (0,3 × 1,94 × 150²)/13 = 1007,31 Н

Р_В7 = (0,3 × 1,94 × 175²)/13 = 1371,06 Н

Р_В8 = (0,3 × 1,94 × 200²)/13 = 1790,77 Н

Таблица 3 - Значения Р_Д и Р_В в зависимости от скорости

Рисунок 2 - График силового баланса автомобиля Volkswagen Polo Sedan

.7 Расчет мощностного баланса

Мощностной баланс автомобиля в общем виде можно представить как:

N_Т = N_e×η = N_К + N_П + N_В + N_И, (20)

где N_Т - мощность, подводимая к ведущим колесам автомобиля, кВт;_e - мощность на коленчатом валу двигателя, кВт;_К - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению, кВт;_П - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления подъема, кВт;_В - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт;_И - мощность, затрачиваемая на преодоление сил инерции, кВт.

_К = Р_К×V/1000 = m×f×cosα× V/3600 (21)_П = Р_П×V/1000 = m×Sinα×V/3600 (22)_В = Р_В×V/1000 = k ×F×V³/46656 (23)_И = Р_И×V/1000 = m×δ_вр×j×V/3600*g (24)

где δ_вр - коэффициент учета вращающихся масс;

α - угол подъёма дороги; α = 0.

N_Т1 = 16,93 × 0,9 = 15,24 кВт_Т2 = 36,25 × 0,9 = 32,63 кВт_Т3 = 54,78 × 0,9 = 49,3 кВт_Т4 = 69,31 × 0,9 = 62,38 кВт_Т5 = 76,66 × 0,9 = 68,99 кВт_Т6 = 77 × 0,9 = 69,3 кВт_Т7 = 75,38 × 0,9 = 67,84 кВт_К11 = 1660× 0,015019×cos0× 12,96/3600 = 0,09 кВт_К12 = 1660× 0,015038×cos0× 25,91/3600 = 0,18 кВт_К13 = 1660× 0,015056×cos0× 38,87/3600 = 0,27 кВт_К14 = 1660× 0,015075×cos0× 51,82/3600 = 0,36 кВт_К15 = 1660× 0,015094×cos0× 64,78/3600 = 0,45 кВт_К16 = 1660× 0,015113×cos0× 68,02/3600 = 0,47 кВт_К17 = 1660× 0,015131×cos0× 74,82/3600 = 0,52 кВт_К21 = 1660× 0,015019×cos0× 15,36/3600 = 0,11 кВт_К22 = 1660× 0,015038×cos0× 30,72/3600 = 0,21 кВт_К23 = 1660× 0,015056×cos0× 46,08/3600 = 0,32 кВт_К24 = 1660× 0,015075×cos0× 61,44/3600 = 0,43 кВт_К25 = 1660× 0,015094×cos0× 76,8/3600 = 0,53 кВт_К26 = 1660× 0,015113×cos0× 80,64/3600 = 0,56 кВт_К27 = 1660× 0,015131×cos0× 88,71/3600 = 0,62 кВт_К31 = 1660× 0,015019×cos0× 18,72/3600 = 0,13 кВт_К32 = 1660× 0,015038×cos0× 37,45/3600 = 0,26 кВт_К33 = 1660× 0,015056×cos0× 56,17/3600 = 0,39 кВт_К34 = 1660× 0,015075×cos0× 74,9/3600 = 0,52 кВт_К35 = 1660× 0,015094×cos0× 93,62/3600 = 0,65 кВт_К36 = 1660× 0,015113×cos0× 98,3/3600 = 0,69 кВт_К37 = 1660× 0,015131×cos0× 108,13/3600 = 0,75 кВт_К41 = 1660× 0,015019×cos0× 21,56/3600 = 0,15 кВт_К42 = 1660× 0,015038×cos0× 43,11/3600 = 0,30 кВт_К43 = 1660× 0,015056×cos0× 64,67/3600 = 0,45 кВт_К44 = 1660× 0,015075×cos0× 86,22/3600 = 0,60 кВт_К45 = 1660× 0,015094×cos0× 107,78/3600 = 0,75 кВт_К46 = 1660× 0,015113×cos0× 113,17/3600 = 0,79 кВт_К47 = 1660× 0,015131×cos0× 124,49/3600 = 0,87 кВт_К51 = 1660× 0,015019×cos0× 32,89/3600 = 0,23 кВт_К52 = 1660× 0,015038×cos0× 65,77/3600 = 0,46 кВт_К53 = 1660× 0,015056×cos0× 98,66/3600 = 0,68 кВт_К54 = 1660× 0,015075×cos0× 131,55/3600 = 0,91 кВт_К55 = 1660× 0,015094×cos0× 164,43/3600 = 1,14 кВт_К56 = 1660× 0,015113×cos0× 172,65/3600 = 1,2 кВт_К57 = 1660× 0,015131×cos0× 189,92/3600 = 1,33 кВт_П = 1660×sin0×11,61/3600 =0

N_В11 = 0,3 × 1,94 × 12,96³/46656 = 0,03 кВт_В12 = 0,3 × 1,94 × 25,91³/46656 = 0,22 кВт_В13 = 0,3 × 1,94 × 38,87³/46656 = 0,73 кВт_В14 = 0,3 × 1,94 × 51,82³/46656 = 1,74 кВт_В15 = 0,3 × 1,94 × 64,78³/46656 = 3,39 кВт_В16 = 0,3 × 1,94 × 68,02³/46656 = 3,93 кВт_В17 = 0,3 × 1,94 × 74,82³/46656 = 5,22 кВт_В21 = 0,3 × 1,94 × 15,36³/46656 = 0,05 кВт_В22 = 0,3 × 1,94 × 30,72³/46656 = 0,36 кВт_В23 = 0,3 × 1,94 × 46,08³/46656 = 1,22 кВт_В24 = 0,3 × 1,94 × 61,44³/46656 = 2,89 кВт_В25 = 0,3 × 1,94 × 76,8³/46656 = 5,65 кВт_В26 = 0,3 × 1,94 × 80,64³/46656 = 6,54 кВт_В27 = 0,3 × 1,94 × 88,71³/46656 = 8,71 кВт_В31 = 0,3 × 1,94 × 18,72³/46656 = 0,08 кВт_В32 = 0,3 × 1,94 × 37,45³/46656 = 0,66 кВт_В33 = 0,3 × 1,94 × 56,17³/46656 = 2,21 кВт_В34 = 0,3 × 1,94 × 74,9³/46656 = 5,24 кВт_В35 = 0,3 × 1,94 × 93,62³/46656 = 10,24 кВт_В36 = 0,3 × 1,94 × 98,3³/46656 = 11,85 кВт_В37 = 0,3 × 1,94 × 108,13³/46656 = 15,77 кВт_В41 = 0,3 × 1,94 × 21,56³/46656 = 0,13 кВт_В42 = 0,3 × 1,94 × 43,11³/46656 = 1,0 кВт_В43 = 0,3 × 1,94 × 64,67³/46656 = 3,37 кВт_В44 = 0,3 × 1,94 × 86,22³/46656 = 8,0 кВт_В45 = 0,3 × 1,94 × 107,78³/46656 = 15,62 кВт_В46 = 0,3 × 1,94 × 113,17³/46656 = 18,08 кВт_В47 = 0,3 × 1,94 × 124,49³/46656 = 24,07 кВт_В51 = 0,3 × 1,94 × 32,89³/46656 = 0,44 кВт_В52 = 0,3 × 1,94 × 65,77³/46656 = 3,55 кВт_В53 = 0,3 × 1,94 × 98,66³/46656 = 11,98 кВт_В54 = 0,3 × 1,94 × 131,55³/46656 = 28,4 кВт_В55 = 0,3 × 1,94 × 164,43³/46656 = 55,46 кВт_В56 = 0,3 × 1,94 × 172,65³/46656 = 64,2 кВт_В57 = 0,3 × 1,94 × 189,92³/46656 = 85,45 кВт

Определяется по упрощенной эмпирической формуле:

δ_вр = 1+(δ₁+ δ₂*i_тр*m)/m_а,

где δ₁ δ₂  (0,03-0,05);- полная масса автомобиля;_а - фактическая масса автомобиля;- ускорение автомобиля;= 2,31 м/сек².

Для первой передачи - δ_вр1 = 1+(0,04+0,04*(4,85*1,98)*1660)/1660=1,38

Для второй передачи - δ_вр2 = 1+(0,04+ 0,04*(4,85*1,67)*1660)/1660=1,32

Для третей передачи - δ_вр3 = 1+(0,04+ 0,04*(4,85*1,37)*1660)/1660=1,27

Для четвертой передачи-δ_вр4=1+(0,04+0,04*(4,85*1,19)*1660)/1660=1,23

Для пятой передачи - δ_вр5 = 1+(0,04+ 0,04*(4,85*0,78)*1660)/1660 = 1,15_И11 = 1660×1,38×2,31×12,96/3600×9,81 = 1,94 кВт_И12 = 1660×1,38×2,31×25,91/3600×9,81 = 3,88 кВт_И13 = 1660×1,38×2,31×38,87/3600×9,81 = 5,82 кВт_И14 = 1660×1,38×2,31×51,82/3600×9,81 = 7,76 кВт_И15 = 1660×1,38×2,31×64,78/3600×9,81 = 9,71 кВт_И16 = 1660×1,38×2,31×68,02/3600×9,81 = 10,19 кВт_И17 = 1660×1,38×2,31×74,82/3600×9,81 = 11,21 кВт_И21 = 1660×1,32×2,31×15,36/3600×9,81 = 2,2 кВт_И22 = 1660×1,32×2,31×30,72/3600×9,81 = 4,4 кВт_И23 = 1660×1,32×2,31×46,08/3600×9,81 = 6,6 кВт_И24 = 1660×1,32×2,31×61,44/3600×9,81 = 8,81 кВт_И25 = 1660×1,32×2,31×76,8/3600×9,81 = 11,01 кВт_И26 = 1660×1,32×2,31×80,64/3600×9,81 = 11,56 кВт_И27 = 1660×1,32×2,31×88,71/3600×9,81 = 12,71 кВт_И31 = 1660×1,27×2,31×18,72/3600×9,81 = 2,58 кВт_И32 = 1660×1,27×2,31×37,45/3600×9,81 = 5,16 кВт_И33 = 1660×1,27×2,31×56,17/3600×9,81 = 7,75 кВт_И34 = 1660×1,27×2,31×74,9/3600×9,81 = 10,33 кВт_И35 = 1660×1,27×2,31×93,62/3600×9,81 = 12,91 кВт_И36 = 1660×1,27×2,31×98,3/3600×9,81 = 13,56 кВт_И37 = 1660×1,27×2,31×108,13/3600×9,81 = 14,91 кВт_И41 = 1660×1,23×2,31×21,26/3600×9,81 = 2,88 кВт_И42 = 1660×1,23×2,31×43,11/3600×9,81 = 5,76 кВт_И43 = 1660×1,23×2,31×64,67/3600×9,81 = 8,64 кВт_И44 = 1660×1,23×2,31×86,22/3600×9,81 = 11,51 кВт_И45 = 1660×1,23×2,31×107,78/3600×9,81 = 14,39 кВт_И46 = 1660×1,23×2,31×113,17/3600×9,81 = 15,11 кВт_И47 = 1660×1,23×2,31×124,49/3600×9,81 = 16,63 кВт_И51 = 1660×1,15×2,31×32,89/3600×9,81 = 4,11 кВт_И52 = 1660×1,15×2,31×65,77/3600×9,81 = 8,21 кВт_И53 = 1660×1,15×2,31×98,66/3600×9,81 = 12,32 кВт_И54 = 1660×1,15×2,31×131,55/3600×9,81 = 16,43 кВт_И55 = 1660×1,15×2,31×164,43/3600×9,81 = 20,53 кВт_И56 = 1660×1,15×2,31×172,65/3600×9,81 = 21,56 кВт_И57 = 1660×1,15×2,31×189,92/3600×9,81 = 23,71 кВт

= N_e×η - (N_К + N_В)(25)

N₁₁ = 16,93×0,9 - (0,09 + 0,03) = 15,12 кВт₁₂ = 36,25×0,9 - (0,18 + 0,22) = 32,23 кВт₁₃ = 54,78×0,9 - (0,27 + 0,73) = 48,3 кВт₁₄ = 69,31×0,9 - (0,36 + 1,74) = 60,28 кВт₁₅ = 76,66×0,9 - (0,45 + 3,39) = 65,15 кВт₁₆ = 77,0×0,9 - (0,47 + 3,93) = 64,90 кВт₁₇ = 75,38×0,9 - (0,52 + 5,22) = 62,1 кВт₂₁ = 16,93×0,9 - (0,11 + 0,05) = 15,09 кВт₂₂ = 36,25×0,9 - (0,21 + 0,36) = 32,05 кВт₂₃ = 54,78×0,9 - (0,32 + 1,22) = 47,76 кВт₂₄ = 69,31×0,9 - (0,43 + 2,89) = 59,06 кВт₂₅ = 76,66×0,9 - (0,53 + 5,65) = 62,81 кВт₂₆ = 77,0×0,9 - (0,56 + 6,54) = 58,51 кВт₂₇ = 75,38×0,9 - (0,62 + 8,71) = 60,36 кВт₃₁ = 16,93×0,9 - (0,13 + 0,08) = 15,03 кВт₃₂ = 36,25×0,9 - (0,26 + 0,66) = 31,71 кВт₃₃ = 54,78×0,9 - (0,39 + 2,21) = 46,7 кВт₃₄ = 69,31×0,9 - (0,52 + 5,24) = 56,62 кВт₃₅ = 76,66×0,9 - (0,65 + 10,24) = 58,11 кВт₃₆ = 77,0×0,9 - (0,69 + 11,85) = 56,77 кВт₃₇ = 75,38×0,9 - (0,75 + 15,77) = 51,32 кВт₄₁ = 16,93×0,9 - (0,15 + 0,13) = 14,96 кВт₄₂ = 36,25×0,9 - (0,3 + 1,0) = 31,33 кВт₄₃ = 54,78×0,9 - (0,45 + 3,37) = 45,48 кВт₄₄ = 69,31×0,9 - (0,6 + 8,0) = 53,78 кВт₄₅ = 76,66×0,9 - (0,75 + 15,62) = 52,63 кВт₄₆ = 77,0×0,9 - (0,79 + 18,08) = 50,43 кВт₄₇ = 75,38×0,9 - (0,87 + 24,07) = 42,91 кВт₅₁ = 16,93×0,9 - (0,23 + 0,44) = 14,57 кВт₅₂ = 36,25×0,9 - (0,46 + 3,55) = 28,62 кВт₅₃ = 54,78×0,9 - (0,68 + 11,98) = 36,64 кВт₅₄ = 69,31×0,9 - (0,91 + 28,4) = 33,07 кВт₅₅ = 76,66×0,9 - (1,14 + 55,46) = 12,39 кВт₅₆ = 77,0×0,9 - (1,2 + 64,2) = 3,9 кВт

Таблица 4 - Значения мощностей автомобиля

Рисунок 3 - График мощностного баланса автомобиля Volkswagen Polo Sedan

.8 Расчет динамического паспорта автомобиля

тяговый сцепление автомобиль топливный

1.8.1 Динамическая характеристика автомобиля

Графическое изображение зависимости динамического фактора автомобиля D от скорости движения на различных передачах и полной нагрузке на автомобиль называется динамической характеристикой и определяется как:

D_m = (Р_тm-Р_в)/m×g, (26)

Р_тm - тяговая сила на ведущих колесах на m-передаче.

Р_в11 = (0,3*1,94*12,96²)/13=7,52 Н_m11 = (4236,34 - 7,52)/1660 × 9,81 = 0,26 Н/Н

Р_в12 = (0,3*1,94*25,91²)/13=30,05 Н_m12 = (3573,07 - 30,05)/1660 × 9,81 = 0,28 Н/Н

Р_в13 = (0,3*1,94*38,87²)/13=67,64 Н_m13 = (4569,25 - 67,64)/1660 × 9,81 = 0,28 Н/Н

Р_в14 = (0,3*1,94*51,82²)/13=120,22 Н_m14 = (4336,21 - 120,22)/1660 × 9,81 = 0,26 Н/Н

Р_в15 = (0,3*1,94*64,78²)/13=187,87 Н_m15 = (3836,84 - 187,87)/1660 × 9,81 = 0,22 Н/Н

Р_в16 = (0,3*1,94*68,02²)/13=207,13 Н_m16 = (3670,38 - 207,13)/1660 × 9,81 = 0,21 Н/Н

Р_в17 = (0,3*1,94*74,82²)/13=250,62 Н_m17 = (3266,64 - 250,62)/1660 × 9,81 = 0,19 Н/Н

Р_в21 = (0,3*1,94*15,36²)/13=10,56 Н_m21 = (3573,07 - 10,56)/1660 × 9,81 = 0,22 Н/Н

Р_в22 = (0,3*1,94*30,72²)/13=42,25 Н_m12 = (3825,78 - 42,25)/1660 × 9,81 = 0,23 Н/Н

Р_в23 = (0,3*1,94*46,08²)/13=95,06 Н_m23 = (3853,86 - 95,06)/1660 × 9,81 = 0,23 Н/Н

Р_в24 = (0,3*1,94*61,44²)/13=169,0 Н_m24 = (3657,31 - 169,0)/1660 × 9,81 = 0,21 Н/Н

Р_в25 = (0,3*1,94*76,8²)/13=264,06 Н_m25 = (3236,12 - 264,06)/1660 × 9,81 = 0,18 Н/Н

Р_в26 = (0,3*1,94*80,64²)/13=291,13 Н_m26 = (3095,73 - 291,13)/1660 × 9,81 = 0,17 Н/Н

Р_в27 = (0,3*1,94*88,71²)/13=352,31 Н_m27 = (2755,2 - 352,31)/1660 × 9,81 = 0,15 Н/Н

Р_в31 = (0,3*1,94*18,72²)/13=15,69 Н_m31 = (2931,2 - 15,69)/1660 × 9,81 = 0,18 Н/Н

Р_в32 = (0,3*1,94*37,45²)/13=62,79 Н_m32 = (3138,52 - 62,79)/1660 × 9,81 = 0,19 Н/Н

Р_в33 = (0,3*1,94*56,17²)/13=141,25 Н_m33 = (3161,55 - 141,25)/1660 × 9,81 = 0,19 Н/Н

Р_в34 = (0,3*1,94*74,9²)/13=251,16 Н_m34 = (3000,31 - 251,16)/1660 × 9,81 = 0,17 Н/Н

Р_в35 = (0,3*1,94*93,62²)/13=392,39 Н_m35 = (2654,78 - 392,39)/1660 × 9,81 = 0,14 Н/Н

Р_в36 = (0,3*1,94*98,3²)/13=432,6 Н_m36 = (2539,61 - 432,6)/1660 × 9,81 = 0,13 Н/Н

Р_в37 = (0,3*1,94*108,13²)/13=523,45 Н_m37 = (2260,25 - 523,45)/1660 × 9,81 = 0,11 Н/Н

Р_в41 = (0,3*1,94*21,56²)/13=20,81 Н_m41 = (2546,08 - 20,81)/1660 × 9,81 = 0,16 Н/Н

Р_в42 = (0,3*1,94*43,11²)/13=83,2 Н_m42 = (2726,16 - 83,2)/1660 × 9,81 = 0,17 Н/Н

Р_в43 = (0,3*1,94*64,67²)/13=187,23 Н_m43 = (2746,17 - 187,23)/1660 × 9,81 = 0,16 Н/Н

Р_в44 = (0,3*1,94*86,22²)/13=332,81 Н_m44 = (2606,11 - 332,81)/1660 × 9,81 = 0,14 Н/Н

Р_в45 = (0,3*1,94*107,78²)/13=520,06 Н_m45 = (2305,98 - 520,06)/1660 × 9,81 = 0,11 Н/Н

Р_в46 = (0,3*1,94*113,17²)/13=573,38 Н_m46 = (2205,94 - 573,38)/1660 × 9,81 = 0,10 Н/Н

Р_в47 = (0,3*1,94*124,49²)/13=693,82 Н_m47 = (1963,28 - 693,82)/1660 × 9,81 = 0,08 Н/Н

Р_в51 = (0,3*1,94*32,89)/13=48,43 Н_m51 = (1668,86 - 48,43)/1660 × 9,81 = 0,10 Н/Н

Р_в52 = (0,3*1,94*65,77²)/13=193,66 Н_m52 = (1786,89 - 193,66)/1660 × 9,81 = 0,10 Н/Н

Р_в53 = (0,3*1,94*98,66²)/13=435,77 Н_m53 = (1800,01 - 435,77)/1660 × 9,81 = 0,08 Н/Н

Р_в54 = (0,3*1,94*131,55²)/13=774,75 Н_m54 = (1708,2 - 774,75)/1660 × 9,81 = 0,06 Н/Н

Р_в55 = (0,3*1,94*164,43²)/13=1210,44 Н_m55 = (1511,48 - 1210,44)/1660 × 9,81 = 0,02 Н/Н

Р_в56 = (0,3*1,94*172,65²)/13=1334,48 Н_m56 = (1445,91 - 1334,48)/1660 × 9,81 = 0,01 Н/Н

Таблица 5 - Значения динамического фактора автомобиля

.8.2 Расчет номограммы нагрузок

Для определения динамического фактора в случае частичной загрузки автомобиля, динамическую характеристику следует дополнить номограммой нагрузок. Масштаб номограммы нагрузок определяется из выражения:

а₀ = а×D₀/D, (27)

где D₀ - динамический фактор автомобиля при нулевой нагрузке;

а₀ - масштаб динамического фактора при нулевой загрузке;

а - масштаб динамического фактора при полной загрузке.

Динамический фактор при нулевой загрузке определяется по формуле:

D₀ = D×m/m_a, (28)

где m - полная масса автомобиля;_a - снаряженная масса автомобиля.

а₀ = 1,31

Результаты расчетов сводим в таблицу 6.

Таблица 6 - Значения динамического фактора незагруженного автомобиля

.8.3 Расчет графика контроля буксования

Значение динамического фактора автомобиля ограничено в следствии наличия сцепления колес с дорогой. Для безостановочного движения автомобиля без пробуксовки ведущих колес необходимо выполнение следующего условия:

D_сцD, (29)

где D_сц - динамический фактор по сцеплению.

Динамический фактор автомобиля по сцеплению при различных коэффициентах сцепления φ и загрузки m_x определим по формуле:

D_сцх = (φ×m_pi×m_ix)/m_x, (30)

где m_ix - часть массы m_x, приходящейся на ведущие колеса;_x - масса автомобиля при х (промежуточной нагрузке).

Коэффициент перераспределения масс найдем по формуле:

m_pi = 1/[1+(h/L)], (31)

где h = 0.638м - высота центра тяжести;_pi = 1/[1+(0,638/2,552)] = 0,8

Определяем значения динамического фактора по сцеплению для автомобиля с полной нагрузкой D_сц и без нагрузки D_сца при различных значениях φ от 0,1 до 0,7 с шагом 0,1. Результаты расчетов заносим в таблицу 7._сца0,1 = (0,1×0,8×830)/1660 = 0,04_сц0,1 = (0,1×0,8×830)/1159 = 0,06_сца0,2 = (0,2×0,8×830)/1660 = 0,08

D_сц0,2 = (0,2×0,8×830)/1159 = 0,11

D_сца0,3 = (0,3×0,8×830)/1660 = 0,12

D_сц0,3 = (0,3×0,8×830)/1159 = 0,17

D_сца0,4 = (0,4×0,8×830)/1660 = 0,16

D_сц0,4 = (0,4×0,8×830)/1159 = 0,23

D_сца0,5 = (0,5×0,8×830)/1660 = 0,2

D_сц0,5 = (0,5×0,8×830)/1159 = 0,29

D_сца0,6 = (0,6×0,8×830)/1660 = 0,24

D_сц0,6 = (0,6×0,8×830)/1159 = 0,34

D_сца0,7 = (0,7×0,8×830)/1660 = 0,28

D_сц0,7 = (0,7×0,8×830)/1159 = 0,4

Таблица 7 - Значения D_сц и D_сца

Рисунок 4 - Динамический паспорт автомобиля Volkswagen Polo Sedan

.9 Определение ускорений, времени и пути разгона автомобиля

1.9.1 Определение ускорений

Для определения ускорений автомобиля используются расчетные данные динамической характеристики D и V.

Ускорение автомобиля j, м/с², определяется из выражения:

j_m = (D_m-) ×g/δ_врm, (32)

где  - коэффициент суммарного дорожного сопротивления при i = 0

 = 0,012(1+V²/20000); (33)

₁₁ = 0,012(1+12,96²/20000) = 0,0121

₁₂ = 0,012(1+25,91²/20000) = 0,0124

₁₃ = 0,012(1+38,87²/20000) = 0,0129

₁₄ = 0,012(1+51,82²/20000) = 0,0136

₁₅ = 0,012(1+54,78²/20000) = 0,0145

₁₆ = 0,012(1+68,02²/20000) = 0,0148

₁₇ = 0,012(1+74,82²/20000) = 0,0157

₂₁ = 0,012(1+15,36²/20000) = 0,0121

₂₂ = 0,012(1+30,72²/20000) = 0,0126

₂₃ = 0,012(1+46,08²/20000) = 0,0133

₂₄ = 0,012(1+61,44²/20000) = 0,0143

₂₅ = 0,012(1+76,8²/20000) = 0,0155

₂₆ = 0,012(1+80,64²/20000) = 0,0159

₂₇ = 0,012(1+88,71²/20000) = 0,0167

₃₁ = 0,012(1+18,72²/20000) = 0,0122

₃₂ = 0,012(1+37,45²/20000) = 0,0128

₃₃ = 0,012(1+56,17²/20000) = 0,0139

₃₄ = 0,012(1+74,9²/20000) = 0,0154

₃₅ = 0,012(1+93,62²/20000) = 0,0173

₃₆ = 0,012(1+98,3²/20000) = 0,0178

₃₇ = 0,012(1+108,13²/20000) = 0,019

₄₁ = 0,012(1+21,56²/20000) = 0,0123

₄₂ = 0,012(1+43,11²/20000) = 0,0131

₄₃ = 0,012(1+64,67²/20000) = 0,0145

₄₄ = 0,012(1+86,22²/20000) = 0,0165

₄₅ = 0,012(1+107,78²/20000) = 0,019

₄₆ = 0,012(1+113,17²/20000) = 0,0197

₄₇ = 0,012(1+124,49²/20000) = 0,0213

₅₁ = 0,012(1+32,89²/20000) = 0,0126

₅₂ = 0.012(1+65,77²/20000) = 0,0146

₅₃ = 0.012(1+98,66²/20000) = 0,0178

₅₄ = 0.012(1+131,55²/20000) = 0,0224

₅₅ = 0.012(1+164,43²/20000) = 0,0282

₅₆ = 0.012(1+172,65²/20000) = 0,0299

₅₇ = 0.012(1+198,92²/20000) = 0,0336

δ_вр - коэффициент учета вращающихся масс;

δ_вр = 1+(δ₁+ δ₂×i_тр×m)/m_а, (34)

где δ₁ δ₂  (0,03-0,05);- полная масса автомобиля;_а - фактическая масса автомобиля;_тр - передаточное число рансмиссии.

Для первой передачи - δ_вр1 = 1+(0,04+0,04*(4,85*1,98)*1660)/1660=1,38

Для второй передачи - δ_вр2 = 1+(0,04+ 0,04*(4,85*1,67)*1660)/1660=1,32

Для третей передачи - δ_вр3 = 1+(0,04+ 0,04*(4,85*1,37)*1660)/1660=1,27

Для четвертой передачи-δ_вр4=1+(0,04+0,04*(4,85*1,19)*1660)/1660=1,23

Для пятой передачи - δ_вр5 = 1+(0,04+ 0,04*(4,85*0,78)*1660)/1660 = 1,15₁₁ = (0,26 - 0,0121) ×9,81/1,38 = 1,76 м/с²

j₁₂ = (0,28 - 0,0124) ×9,81/1,38 = 1,9 м/с²

j₁₃ = (0,28 - 0,0129) ×9,81/1,38 = 1,9 м/с²

j₁₄ = (0,26 - 0,0136) ×9,81/1,38 = 1,75 м/с²

j₁₅ = (0,22 - 0,0145) ×9,81/1,38 = 1,46 м/с²

j₁₆ = (0,21 - 0,0148) ×9,81/1,38 = 1,39 м/с²

j₁₇ = (0,19 - 0,0154) ×9,81/1,38 = 1,24 м/с²

j₂₁ = (0,22 - 0,0121) ×9,81/1,32 = 1,54 м/с²

j₂₂ = (0,23 - 0,0126) ×9,81/1,32 = 1,62 м/с²

j₂₃ = (0,23 - 0,0133) ×9,81/1,32 = 1,61 м/с²

j₂₄ = (0,21 - 0,0143) ×9,81/1,32 = 1,45 м/с²

j₂₅ = (0,18 - 0,0155) ×9,81/1,32 = 1,22 м/с²

j₂₆ = (0,17 - 0,0159) ×9,81/1,32 = 1,15 м/с²

j₂₇ = (0,15 - 0,0167) ×9,81/1,32 = 0,99 м/с²

j₃₁ = (0,18 - 0,0122) ×9,81/1,27 = 1,3 м/с²

j₃₂ = (0,19 - 0,0128) ×9,81/1,27 = 1,37 м/с²

j₃₃ = (0,19 - 0,0139) ×9,81/1,27 = 1,36 м/с²

j₃₄ = (0,17 - 0,0154) ×9,81/1,27 = 1,19 м/с²

j₃₅ = (0,14 - 0,0173) ×9,81/1,27 = 0,95 м/с²

j₃₆ = (0,13 - 0,0178) ×9,81/1,27 = 0,87 м/с²

j₃₇ = (0,11 - 0,019) ×9,81/1,27 = 0,7 м/с²

j₄₁ = (0,16 - 0,0123) ×9,81/1,23 = 1,18 м/с²

j₄₂ = (0,17 - 0,0131) ×9,81/1,23 = 1,25 м/с²

j₄₃ = (0,16 - 0,0145) ×9,81/1,23 = 1,16 м/с²

j₄₄ = (0,14 - 0,0165) ×9,81/1,23 = 0,99 м/с²

j₄₅ = (0,11 - 0,019) ×9,81/1,23 = 0,73 м/с²

j₄₆ = (0,1 - 0,0197) ×9,81/1,23 = 0,64 м/с²

j₄₇ = (0,08 - 0,0213) ×9,81/1,23 = 0,47 м/с²

j₅₁ = (0,1 - 0,0126) ×9,81/1,15 = 0,75 м/с²

j₅₂ = (0,1 - 0,0146) ×9,81/1,15 = 0,73 м/с²

j₅₃ = (0,08 - 0,0178) ×9,81/1,15 = 0,53 м/с²

j₅₄ = (0,06 - 0,0224) ×9,81/1,15 = 0,32 м/с²

Таблица 7 - Значения ускорений автомобиля

Рисунок 5 - График ускорений автомобиля Volkswagen Polo Sedan

.9.2 Определение времени разгона

При проведении расчетов полагаем, что разгон автомобиля на каждой передаче производится до достижения максимальных оборотов двигателя.

Для определения времени разгона на каждой передаче определяем среднее ускорение:

j_ср = (j_н+j_к)/2 (35)

j_ср11 = (1,76+1,9)/2=1,83 м/с²

j_ср12 = (1,9+1,9)/2=1,9 м/с²

j_ср13 = (1,9+1,75)/2=1,825 м/с²

j_ср14 = (1,75+1,46)/2=1,605 м/с²

j_ср15 = (1,46+1,39)/2=1,425 м/с²

j_ср16 = (1,39+1,24)/2=1,315 м/с²

j_ср21 = (1,54+1,62)/2=1,58 м/с²

j_ср22 = (1,62+1,61)/2=1,615 м/с²

j_ср23 = (1,61+1,45)/2=1,53 м/с²

j_ср24 = (1,45+1,22)/2=1,335 м/с²

j_ср25 = (1,22+1,15)/2=1,185 м/с²

j_ср26 = (1,15+0,99)/2=1,07 м/с²

j_ср31 = (1,3+1,37)/2=1,335 м/с²

j_ср32 = (1,37+1,36)/2=1,365 м/с²

j_ср33 = (1,36+1,19)/2=1,275 м/с²

j_ср34 = (1,19+0,95)/2=1,07 м/с²

j_ср35 = (0,95+0,87)/2=0,91 м/с²

j_ср36 = (0,87+0,7)/2=0,785 м/с²

j_ср41 = (1,18+1,25)/2=1,215 м/с²

j_ср42 = (1,25+1,16)/2=1,205 м/с²

j_ср43 = (1,16+0,99)/2=1,075 м/с²

j_ср44 = (0,99+0,73)/2=0,86 м/с²

j_ср45 = (0,73+0,64)/2=0,685 м/с²

j_ср46 = (0,64+0,47)/2=0,555 м/с²

j_ср51 = (0,66+0,64)/2=0,65 м/с²

j_ср52 = (0,64+0,45)/2=0,545 м/с²

j_ср53 = (0,45+0,24)/2=0,345 м/с²

j_ср54 = (0,24+0)/2=0,345 м/с²

При изменении скорости от V_н (начальная) до V_к (конечная) среднее ускорение можно определить из выражения:

j_ср = (V_к - V_н)/Dt. (36)

Отсюда находим время разгона на каждой передаче:

Dt = (V_к - V_н)/ j_ср (37)

Dt₁₁ = (25,91 - 12,96)/ 1,9х3,6 = 1,97 с

Dt₁₂ = (38,87 - 25,91)/1,9х3,6 = 1,89 с

Dt₁₃ = (51,82 - 38,87)/ 1,825х3,6 = 1,97 с

Dt₁₄ = (64,78 - 51,82)/ 1,605х3,6 = 2,24 с

Dt₁₅ = (68,02 - 64,78)/ 1,425х3,6 = 0,63 с

Dt₁₆ = (74,82 - 68,02)/ 1,315х3,6 = 1,44 с

Dt₂₁ = (30,72 - 15,36)/ 1,58х3,6 = 2,7 с

Dt₂₂ = (46,08 - 30,72)/1,615х3,6 = 2,64 с

Dt₂₃ = (61,44 - 46,08)/ 1,53х3,6 = 2,79 с

Dt₂₄ = (76,8 - 61,44)/ 1,335х3,6 = 3,2 с

Dt₂₅ = (80,64 - 76,8)/ 1,185х3,6 = 0,9 с

Dt₂₆ = (88,73 - 80,64)/ 1,07х3,6 = 2,1 с

Dt₃₁ = (37,45 - 18,72)/ 1,335х3,6 = 3,9 с

Dt₃₂ = (56,17 - 37,45)/1,365х3,6 = 3,81 с

Dt₃₃ = (74,9 - 56,17)/ 1,275х3,6 = 4,08 с

Dt₃₄ = (93,62 - 74,9)/ 1,07х3,6 = 4,86 с

Dt₃₅ = (98,3 - 93,62)/ 0,91х3,6 = 1,43 с

Dt₃₆ = (108,13 - 98,3)/ 0,785х3,6 = 3,48 с

Dt₄₁ = (43,11 - 21,56)/ 1,215х3,6 = 4,93 с

Dt₄₂ = (64,67 - 43,11)/1,205х3,6 = 4,97 с

Dt₄₃ = (86,22 - 64,67)/ 1,075х3,6 = 5,57 с

Dt₄₄ = (107,78 - 86,22)/ 0,86х3,6 = 6,96 с

Dt₄₅ = (113,17 - 107,78)/ 0,685х3,6 = 2,19 с

Dt₄₆ = (124,49 - 113,17)/ 0,555х3,6 = 5,67 с

Dt₅₁ = (65,77 -32,89)/ 0,74х3,6 = 12,34 с

Dt₅₂ = (98,66 - 65,77)/0,63х3,6 = 14,5 с

Dt₅₃ = (131,55 - 98,66)/ 0,425х3,6 = 21,5 с

Dt₅₄ = (164,43- 131,55)/ 0,15х3,6 = 57,08 с

Падение скорости за время переключения передач определяем по формуле:

DV_п = 9,3×t_п×. (38)

DV_п = 9,3×0,2×0,0147= 0,03 м

1.9.3 Определение пути разгона автомобиля

Путь разгона определяется в тех же интервалах изменения скорости:

DS = V_ср×Dt, (41)

где V_ср - средняя скорость движения в интервале;

V_ср = (V_н + V_к)/2 (42)

_ср11 = (12,96 + 25,91)/2 = 19,44 км/час_ср12 = (25,91 + 38,87)/2 = 32,39 км/час_ср13 = (38,87 + 51,82)/2 = 45,35 км/час_ср14 = (51,82 + 64,78)/2 = 58,3 км/час_ср15 = (64,78 + 68,02)/2 = 66,4 км/час_ср16 = (68,02 + 74,82)/2 = 71,42 км/час_ср21 = (15,36 + 30,72)/2 = 23,04 км/час_ср22 = (30,72 + 46,08)/2 = 38,4 км/час_ср23 = (46,08 + 61,44)/2 = 53,76 км/час_ср24 = (61,44 + 76,8)/2 = 69,12 км/час_ср25 = (76,8 + 80,64)/2 = 78,72 км/час_ср26 = (80,64 + 88,71)/2 = 84,68 км/час_ср31 = (18,72 + 37,45)/2 = 28,09 км/час_ср32 = (37,45 + 56,17)/2 = 46,81 км/час_ср33 = (56,17 + 74,9)/2 = 65,54 км/час_ср34 = (74,9 + 93,62)/2 = 84,26 км/час_ср35 = (93,62 + 98,3)/2 = 95,96 км/час_ср36 = (98,3 + 108,13)/2 = 103,22 км/час_ср41 = (21,56 + 43,11)/2 = 32,34 км/час_ср42 = (43,11+ 64,67)/2 = 53,89 км/час_ср43 = (64,67 + 86,22)/2 = 75,45 км/час_ср44 = (86,22 + 107,78)/2 = 97,0 км/час_ср45 = (107,78 + 113,17)/2 = 110,48 км/час_ср46 = (113,17 + 124,49)/2 = 118,83 км/час_ср51 = (32,89 + 65,77)/2 = 49,33 км/час_ср52 = (65,77+ 98,66)/2 = 82,22 км/час_ср53 = (98,66 + 131,55)/2 = 115,11 км/час_ср54 = (131,55 + 164,43)/2 = 147,99 км/час

Путь разгона

DS₁₁ = (19,44×1,97)/3,6=10,61 м

DS₁₂ = (32,39×1,89)/3,6=17,05 м

DS₁₃ = (45,35×1,97)/3,6=24,83 м

DS₁₄ = (58,3×2,24)/3,6=36,32 м

DS₁₅ = (66,4×0,63)/3,6=11,65 м

DS₁₆ = (71,42×1,44)/3,6=28,5 м

DS₂₁ = (23,04×2,7)/3,6=17,28 м

DS₂₂ = (38,4×2,64)/3,6=28,18 м

DS₂₃ = (53,76×2,79)/3,6=41,64 м

DS₂₄ = (69,12×3,2)/3,6=61,36 м

DS₂₅ = (78,72×0,9)/3,6=19,68 м

DS₂₆ = (84,68×2,1)/3,6=49,28 м

DS₃₁ = (28,09×3,9)/3,6=30,4 м

DS₃₂ = (46,81×3,81)/3,6=49,53 м

DS₃₃ = (65,54×4,08)/3,6=74,28 м

DS₃₄ = (84,26×4,86)/3,6=113,75 м

DS₃₅ = (95,96×1,43)/3,6=38,08 м

DS₃₆ = (103,22×3,48)/3,6=99,73 м

DS₄₁ = (32,34×4,93)/3,6=44,25 м

DS₄₂ = (53,89×4,97)/3,6=74,4 м

DS₄₃ = (75,45×5,57)/3,6=116,7 м

DS₄₄ = (97,0×6,96)/3,6=187,64 м

DS₄₅ = (110,48×2,19)/3,6=67,07 м

DS₄₆ = (118,83×5,67)/3,6=187,01 м

DS₅₁ = (49,33×12,34)/3,6=169,12 м

DS₅₂ = (82,22×14,5)/3,6=331,18 м

DS₅₃ = (115,11×21,5)/3,6=687,33 м

DS₅₄ = (147,99×57,08)/3,6=2346,6 м

Путь, проходимый автомобилем за время переключения передач, м, определим по формуле:

DS_п = (V_нп-17×t_п×)× t_п/3,6, (41)

где V_нп - скорость в момент начала переключения передач.

DS_п1 = (72,2-17×0,2×0,0157)× 0,2/3,6 = 4,0 м

DS_п2 = (83,45-17×0,2×0,0159)× 0,2/3,6 = 4,63 м

DS_п3 = (100,52-17×0,2×0,0178)× 0,2/3,6 = 5,58 м

DS_п4 = (121,49-17×0,2×0,0213)× 0,2/3,6 = 6,75 м

Таблица 8 - Значения времени и пути разгона автомобиля

Рисунок 6 - График времени и пути разгона автомобиля Volkswagen Polo Sedan

.10 Расчет топливной экономичности автомобиля

Экономическая характеристика представляет собой график зависимости путевого расхода топлива от скорости движения для различных дорожных условий.

Путевой расход топлива q_п, л/100 км определяется по формуле:

q_п = g_e×N_e/(36×V×_т), (44)

где g_e - удельный эффективный расход топлива, г/кВт-ч;_e - мощность двигателя, необходимая для равномерного движения с данной скоростью, кВт;- скорость движения автомобиля, м/с;

_т - плотность топлива, кг/л;

_т = 740 кг/м³ = 0,74 кг/л - для бензина.

Удельный эффективный расход топлива, зависящий от числа оборотов коленчатого вала и степени использования мощности двигателя (степени открытия дроссельной заслонки), определяется по формуле:

g_e = g_N×k_об×k_и, (45)

где g_N - удельный расход топлива при максимальной мощности двигателя, г/кВт-ч;_N = 298,6 г/кВт-ч - для бензиновых двигателей;_об - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от оборотов коленчатого вала двигателя;

k_об = f(n_e/n_N); (46)

Значения k_об принимаем из таблицы 9.

Таблица 9 - значения коэффициента k_об.

k_и - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя

k_и = f(И) (45)

Степень использования мощности двигателя определяется из выражения:

И = (N_д + N_в)/N_е×η = (N_д + N_в)/N_т, (46)

где N_д + N_в - мощность автомобиля, необходимая для равномерного движения с заданной скоростью;_е*η = N_т - мощность автомобиля при полном открытии дросселя, соответствующая заданной скорости.

По ниже приведенной формуле определяем ряд значений скоростей на четвертой передаче:

V = (0.377×n_e×r)/(i_к×i₀×i_рк) (47)

Затем находим значения «И» для каждой скорости по формуле (48) и по таблице 10 выбираем значения k_и.

И = (N_д + N_в)/N_е×η = (N_д + N_в)/N_т

Таблица 10 - Значения коэффициента k_и

Таблица 11- Значения путевого расхода автомобиля

Рисунок 7 - График топливной экономичности автомобиля Volkswagen Polo Sedan

.11 Сравнительная характеристика и анализ спроектированного автомобиля

Таблица 11 - Сравнение спроектированного автомобиля с прототипом

2. Определение параметров сцепления

2.1 Параметры дисков

Расчетный момент

, Н×м, (48)

где - максимальный свободный крутящий момент двигателя, Н×м;

 - коэффициент запаса сцепления,

 Н×м

Число пар трущихся поверхностей

, (49)

где - расчетный момент, Н×м;

 - коэффициент трения, ;

 - допустимое давление нажимного механизма, КПа =500 КПа;

 - ширина трущейся поверхности, м;

 - средний радиус трущихся поверхностей, м;

 - коэффициент, учитывающий уменьшение площади трущихся поверхностей из-за канавок, =1.

Средний радиус трения  равен

, м, (50)

где  - наружный диаметр ведомого диска, м;

 - внутренний диаметр ведомого диска, м.

Наружный диаметр D для однодискового сцепления при определяют по максимальному крутящему моменту двигателя, по ГОСТ 12238-76.

Тогда D = 215 мм = 0,215 м. d = 150 мм; t = 4,0 мм.

Ширина трущихся поверхностей

, мм (51)

где  - наружный радиус фрикционного кольца, мм;

 - коэффициент ширины трущихся поверхностей, - для стальных дисков, - для дисков с обшивкой одно- и двухдисковых фрикционов.

Число пар трения , где  - число ведомых дисков.

мм

 мм

Округляем до первого парного числа

После этого проводится уточненное определение действительного давления нажимного устройства (механизма) :

, Па(52)

Суммарное усилие нажимного устройства (пружин)

, Н (53)

Н

Число нажимных пружин , расположенных периферийно, назначается из конструктивных соображений. В автомобилях малой и средней грузоподъемности нагрузка на одну пружину обычно составляет 600…700 Н

Пружины сцепления изготовляют из стальной проволоки 65Г, 85Г. Термообработка - закалка в масле с последующим отпуском. Твердость по Роквеллу HRC 38…45.

Параметры цилиндрических нажимных пружины:

Число пружин 7 шт.;

Число рычагов включения 3 шт.;

Наружный диаметр пружин 30 мм.

Величина дополнительного сжатия нажимных пружин при выключенном сцеплении равна ходу нажимного ведущего диска .

,(54)

где  - зазор между трущимися поверхностями при выключенном сцеплении; мм - для однодисковых сцеплений; мм - для двухдисковых;

мм

2.2 Диаметр вала сцепления

Диаметр вала сцепления (ведомого вала сцепления, ведущего вала коробки передач) предварительно определяют по формуле

 мм,(55)

где М_{е мах} - максимальный крутящий момент двигателя, Н м.

 мм

2.3 Удельная работа буксования

Для расчета работы буксования используют формулы, базирующиеся на статической обработке экспериментальных данных. Результаты расчетов по приведенным ниже двум формулам примерно одинаковы. Приведем варианты этих формул, зная, что удельная работа буксования сцепления равна

, ,(56)

где  - работа буксования, Дж;

- суммарная площадь накладок сцепления, см².

Удельная работа буксования при указанных выше условиях начала движения автомобиля с места: для легковых автомобилей [А_б] = 50…70 Дж / см; для грузовых автомобилей [А_б] = 15…120 Дж / см;

Работа буксования сцепления можно определить:

, Дж (57)

где - момент сопротивления движению при начале движения автомобиля, приведенный к ведущему валу коробки передач, Н×м;

 - момент инерции автомобиля (автопоезда), приведенный к ведущему валу коробки передач;

 -частота вращения коленчатого вала двигателя при начале движения, с^-1;

, с (58)

где n_M - частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте, с(об/мин.).

Момент инерции автомобиля

, кг м²(59)

где  - динамический радиус качения колеса, м;

 - разрешенная максимальная масса автомобиля, кг.

Приведенный момент сопротивления движению равен

, Н м,(60)

где - КПД трансмиссии;  легковых автомобилей; η_тр = 0,82…0,85 грузовых автомобилей и автобусов; η_тр = 0,8…0,85 автомобилей повышенной проходимости;

 - коэффициент сопротивления движению, для горизонтальной асфальтовой дороги .

Расчет производится для легковых автомобилей и автопоездов на первой передаче; для грузовых одиночных автомобилей на второй передаче.

 - сила тяжести автомобиля, Н;

 - передаточное число, соответственно главной передачи и коробки передач (первой передачи).

Приведенный момент сопротивления движению равен

Нм

Момент инерции автомобиля

 кг м²

Частота вращения коленчатого вала двигателя при начале движения

 с^-1

Работа буксования сцепления

 Дж

Суммарная площадь накладок сцепления

, см²;(63)

 см²

Тогда удельная работа буксования :

, ,

Условие буксования выполняется А_б ≥ [А_б ].

2.4 Расчет на нагрев

Чрезмерный нагрев деталей сцепления при буксовании может вывести его из строя.

Если принять, что вся работа буксования, приходящаяся на один диск, превращается в тепло, то температура ведущего диска будет равна

,(64)

где  - удельная работа буксования, Дж/см²;

 - коэффициент перераспределения теплоты между деталями;

 - для нажимного диска однодискового сцепления и среднего диска двухдискового сцепления;

 - для наружного (нажимного) диска двухдискового сцепления;

 - теплоемкость стали или чугуна,  кДж/кг×град;

 - масса диска, кг;

Отсюда перепад температур, ⁰С

 ⁰С(65)

Допустимый нагрев нажимного диска за одно выключение - включение сцепления

⁰С.

⁰С

[ Δt ] > Δt, перепад температур не превышает допустимого значения

Выводы

В ходе выполнения курсового проекта нами было рассчитано скоростную характеристику автомобиля, по которой мы сможем определить максимальную мощность 77 кВт и максимальный крутящий момент 174,47 Нм. Так же рассчитали тяговые характеристики, где определили условия движения на горизонтальной дороге с асфальтным покрытие, то есть максимальная скорость в данных условиях составляет 176 км/час.

Далее было рассчитано динамический фактор автомобиля, в которых показано условия движения автомобиля с полной нагрузкой, так же определены характеристики ускорения, где было определено ускорении автомобиля на каждой передачи, и максимальное, которое составляет 1,9 м/с² на первой передачи.

В процессе расчета характеристик разгона определили время разгона до скорости 100 км/час - 19 с. В топливо-экономической характеристике было определено расход топлива в процессе разгона.

Во второй половине курсовой работы были определены основные элементы сцепления.

Литература

1.      Теория автомобиля. Элементы расчета технико-эксплуатационных свойств автомобиля. Учебное пособи/ И.Ф. Дьяков - 2-е изд. - Ульяновск, 2002

.        Теория автомобилей. Учеб. пособие/ И.С. Туревский. - М.: Высшая школа, 2005

.        Автомобили: Конструкция и элементы расчета: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.К. Вахламов. - М.: «Академия», 2006.

.        Колчин А.И., Демидов В.П. - Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учеб. пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1980

.        Гаспарянц Г.А. Конструкция, основы теории и расчета автомобиля: М.: «Машиностроение», 1978

.        Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет./ А.И. Гришкевич, В.А. Вавуло - Мн.: Высшая школа, 1985