Тяговый расчет автомобиля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Выбор передаточных чисел.

4.1 Определение передаточного числа главной передачи.

 

Передаточное  число главной передачи из условий  обеспечение V_max на высшей передаче:

 

 

                                               (19)

 

где:

U_дк – передаточное число высшей передачи дополнительной коробки, принимаем U_дк = 1. (отсутствие).

U_кв – высшее расчетное передаточное число коробки передач, принимаем U_кв =1.

 

 

4.2 Подбор передаточных чисел коробки передач.

 

Передаточное  число первой передачи U_k1 находим из уравнения преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги Y_max:

 

 

                                      (20)

где:

Условно считаем, что r_g = r_k.

Y_max – максимального сопротивления дороги, принимаем Y_max = 0,35,

 

Полученное  значение U_К1 проверяем по условию отсутствия буксования.

Для заднеприводных автомобилей должно выполняться  неравенство:

,                                (21)

 

где:

g_x – коэффициент сцепления, на сухом шоссе принимаем g_x =0,7,

h_g – высота центра масс, принимаем h_g=1300 мм.

 

;

9,79  £  19,06

4.3 Определение числа передач и передаточных чисел коробки передач.

Число ступеней зависит от типа, удельной мощности и предназначения автомобиля. Общее число ступеней от диагноза передаточных чисел трансмиссии.

 

Определение структуры ряда передач:

                                                      ₍₂₂₎

где:

    n – число передач.

Передаточные числа последующих передач:

U_k2 = U_k1 · g                                                       (23)

U_k3 = U_k1· g²

U_k4 = U_k1 · g³

U_k5 = U_k1 · g⁴

U_k2 = 9,79 · 0,56= 5,48

U_k3 = 9,79 · 0,56² =3,07

U_k4 = 9,79 · 0,56³= 1,72.

U_k5 = 9,79 · 0,56⁴= 0,963≈1

Передаточные числа трансмиссии:

U_Т1 = U_k1 · U_Г = 9,79 · 6,75 = 66,08

U_Т2 = U_k2 · U_Г = 5,48 · 6,75 = 36,99

U_Т3 = U_k3 · U_Г = 3,07 · 6,75 =20,72

U_Т4 = U_k4 · U_Г = 1,72 · 6,75 = 11,61

U_Т5 = U_k5 · U_Г = 1 · 6,75 = 6,75

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Построение тяговых характеристик автомобиля.

Тяговое усилие на первой передаче: 

                                                                 (24)

Тяговое усилие на первой передачи при  n=400 мин^-1:

 Н

аналогично рассчитываем  P_Т1, P_Т2, P_Т3, P_Т4, P_Т5, изменяя значение M_В и U_К. Результаты приведены в таблице 3.

 

Скорость движения автомобиля на данной передаче при данной частоте вращения коленчатого вала двигателя:

                                                     (25)

Скорость движения автомобиля на первой передаче при частоте вращения коленчатого вала двигателя n_т=400 мин^-1:

 м/с

Скорость движения автомобиля на следующих  передачах рассчитывается таким же образом, но с учётом соответствующих, данной скорости, значений U_Тi и n_Т. Результаты приведены в таблице 3:

Передача	Параметр	Частота вращения коленчатого вала, мин-1
		400	900	1400	1900	2400	2900	3400	3900
1	Pt,  Н	34184,14	37140,61	38498,74	38341,67	36678,66	33537,42	28844,03	22663,16
	Va,, м/с	0,307	0,697	1,074	1,46	1,84	2,22	2,6	2,99
2	Pt,  Н	19134,74	20789,64	21549,85	21461,94	20531,06	18772,73	16145,58	12685,82
	Va,, м/с	0,55	1,23	1,92	2,6	3,3	3,93	4,66	5,3
3	Pt,  Н	10719,6	11646,75	12072,64	12023,4	11501,89	10516,84	9045,062	7106,835
	Va,, м/с	0,978	2,2	3,42	4,65	5,87	7,09	8,3	9,5
4	Pt,  Н	6005,79	6525,2	6763,8	6736,23	6444,055	5892,17	5067,59	3981,68
	Va,, м/с	1,74	3,93	6,113	8,29	10,48	12,66	14,8	17,03
5	Pt,  Н	3491,74	3793,73	3932,4	3916,4	3746,5	3425,68	2946,27	2314,9
	Va,, м/с	3,01	6,76	10,51	14,27	18,02	21,78	25,53	29,29

Таблица 3 – Тяговая характеристика двигателя.

По данным таблицы строим график тяговой характеристики двигателя, рисунок 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тяговое усилие, подводимое к ведущим  колёсам автомобиля, расходуется  на преодоление сопротивлений качению, воздуха, подъёму, инерции.

Сопротивление воздуха определяется соотношением:

Р_в = К_в · F · V_a²                                                       (26)

Сопротивление воздуха на первой передаче при n_Т=400 мин^-1:

P_в = 0,3 · 4,32 · 0,307² = 0,122,  H

аналогично рассчитываем  P_B для всех передач и n_Т, изменяя значение V_a, Результаты приведены в таблице 4.

Определим свободную  силу тяги автомобиля:

Р_св = Р_т - Р_в                                                                                        (27)

Свободная сила тяги на первой передаче при n_Т=400 мин^-1:

Р_св = 34184,14 – 0,122 = 34184 H,

Передача	Параметр	Частота вращения коленчатого вала, мин-1
		400	900	1400	1900	2400	2900	3400	3900
1	Va, м/с	0,307	0,69	1,07	1,46	1,84	2,22	2,61	2,99
	Рв, Н	0,122	0,62	1,492	2,752	4,392	6,42	8,812	11,62
	Рсв, Н	34184,022	37139,99	38497,24	38338,92	36674,27	33531	28835,21	22651,56
2	Va, м/с	0,55	1,23	1,92	2,6	3,29	3,97	4,66	5,3
	Рв, Н	0,39	1,97	4,77	8,78	14,02	20,47	28,14	37,02
	Рсв, Н	19134,35	20787,66	21545,08	21453,15	20517,04	18752,26	16117,44	12648,79
3	Va, м/с	0,98	2,2	3,4	4,65	5,87	7,09	8,32	9,54
	Рв, Н	1,241	6,28	15,2	27,99	44,67	65,23	89,66	117,9
	Рсв, Н	10718,4	11640,47	12057,44	11995,39	11457,21	10451,61	8955,4	6988,8
4	Va, м/с	1,74	3,93	6,113	8,29	10,48	12,66	14,84	17,03
	Рв, Н	3,95	20,01	48,43	89,19	142,32	207,8	285,63	375,8
	Рсв, Н	6001,84	6505,2	6715,39	6647,03	6301,73	5684,37	4781,95	3605,85
5	Va, м/с	3,004	6,76	10,51	14,27	18,02	21,78	25,53	29,29
	Рв, Н	11,69	59,21	143,27	263,8	421,04	614,7	845,02	1111,8
	Рсв, Н	3480,04	3734,52	3789,18	3652,5	3325,5	2810,9	2101,25	1203,09

 аналогично рассчитываем  Р_св, изменяя значение Р_в и Р_т (значение Р_т берём из таблицы 3), для каждой из передач для следующих значений оборотов коленчатого вала двигателя и результаты расчётов сводим в таблицу  4.

Таблица  4 – Сила сопротивления  воздуха.

По данным таблицы строим график тяговой характеристики двигателя, рисунок 4.

6. Определение основных показателей динамики автомобиля с механической трансмиссией.

6.1  Динамический фактор.

Универсальным измерителем динамических качеств автомобиля служит динамический фактор, представляющий отношение свободной тяговой силы к силе тяжести автомобиля, который находится по формуле:

                                                      (28)

Динамический фактор на первой передачи при частоте вращения коленчатого  вала n_Т = 400 мин^-1:

,

аналогично рассчитываем  D для каждой передачи и для всех частот вращения коленчатого вала (n_Т), изменяя значение P_св.

Результаты приведены в таблице  5.

 

.Передача	Параметр	Частота вращения коленчатого вала, мин-1
		400	900	1400	1900	2400	2900	3400	3900
1	Va, м/с	0,307	0,6944	1,074	1,44	1,84	2,22	2,61	2,99
	D	0,31	0,34	0,349	0,348	0,333	0,304	0,262	0,205
2	Va, м/с	0,55	1,23	1,92	2,6	3,29	3,97	4,66	5,34
	D	0,17	0,188	0,1956	0,1947	0,186	0,17	0,146	0,115
3	Va, м/с	0,98	2,201	3,42	4,65	5,87	7,09	8,32	9,54
	D	0,097	0,105	0,109	0,109	0,104	0,094	0,081	0,06
4	Va, м/с	1,74	3,93	6,113	8,29	10,48	12,66	14,84	17,029
	D	0,05	0,059	0,061	0,06	0,057	0,051	0,043	0,033
5	Va, м/с	3,004	6,76	10,5	14,27	18,02	21,78	25,53	29,29
	D	0,0316	0,034	0,0344	0,033	0,03	0,025	0,019	0,011

Таблица  5 – Динамический фактор

На основании значений динамического  фактора строится диаграмма (рисунок 5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2 Ускорение автомобиля.

Ускорение на горизонтальной дороге определяется из выражения:

                                                  (29)

где:

_Ψ– коэффициент сопротивления дороги, принимаем _Ψ = 0,015,

_d - коэффициент учета вращающихся масс.

Коэффициент учета вращающихся масс:

= + 1 + · ,                                                (30)

где:

= 0,05, = 0,07

 

d₁ =0,05 + 1 + 0,07 · 9,79²=7,76

d₂ =0,05 + 1 + 0,07 · 5,48²=3,15

d₃ =0,05 + 1 + 0,07 · 3,07²=1,71

d₄ =0,05 + 1 + 0,07 · 1,72²=1,257

d₅ =0,05 + 1 + 0,07 · 1²=1,12

Ускорение на первой передаче при  скорости автомобиля V_а=0,307 м/с:

 м/с²

аналогично рассчитываем  J_a  по формуле (29) для всех передач и всех n_Т, подставляя соответствующие значения и D, данные расчёты сводим в таблицу 6:

Передача	Параметр	Частота вращения коленчатого вала, мин-1
		400	900	1400	1900	2400	2900	3400	3900
1	Va, м/с	0,307	0,6944	1,074	1,44	1,84	2,22	2,61	2,99
	Ja, м/с2	0,373	0,407	0,423	0,421	0,402	0,366	0,312	0,241
	1/Ja, с2/м	2,6781	2,455	2,36	2,37	2,487	2,733	3,205	4,149
2	Va, м/с	0,55	1,23	1,92	2,6	3,29	3,97	4,66	5,34
	Ja, м/с2	0,494	0,54	0,562	0,559	0,533	0,483	0,408	0,31
	1/Ja, с2/м	2,024	1,849	1,78	1,787	1,876	2,069	2,44	3,22
3	Va, м/с	0,98	2,201	3,42	4,65	5,87	7,09	8,32	9,54
	Ja, м/с2	0,47	0,52	0,542	0,538	0,511	0,458	0,38	0,278
	1/Ja, с2/м	2,117	1,922	1,845	1,856	1,958	2,18	2,628	3,59
4	Va, м/с	1,74	3,93	6,113	8,29	10,48	12,66	14,84	17,029
	Ja, м/с2	0,308	0,344	0,358	0,353	0,329	0,285	0,22	0,138
	1/Ja, с2/м	3,245	2,908	2,788	2,826	3,036	3,501	4,51	7,22
5	Va, м/с	3,004	6,76	10,5	14,27	18,02	21,78	25,53	29,29
	Ja, м/с2	0,145	0,165	0,17	0,159	0,133	0,09	0,036
	1/Ja, с2/м	6,88	6,039	5,885	6,287	7,516	10,85	28,01