Тяговый расчёт автомобиля с механической трансмиссией

 

     По результатам проведённых расчётов строится график динамического фактора в зависимости от скорости автомобиля (Рис. 7) – приведён в приложении.

 

 

 

2.9 Характеристика ускорений

 

 

     Ускорение автомобиля U_ki на k-ой передаче при i-ой частоте вращения коленчатого вала рассчитывается по формуле:

 

 

где f_Vi – коэффициент сопротивлению качению при его движении с i-ой скоростью,

соответствующей i-ой частоте вращения коленчатого вала на k-ой передаче (табл.5).

     - коэффициент учёта вращения масс при k-ой передаче,

 

.

 

     Результаты расчётов величин и заносятся в таблицу.

 

Таблица 7 – Значения ускорений автомобиля по передачам в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя

 

Номер передачи	Параметр	Размерность	Частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин
			1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500	6000
1	Коэффициент учета вращения масс (δк)	-	1,054	1,054	1,054	1,054	1,054	1,054	1,054	1,054	1,054	1,054	1,054
	Скорость (Vv)	м/с	2,12	3,18	4,24	5,30	6,37	7,43	8,49	9,55	10,61	11,67	12,73
	Динамический фактор (D1i)	-	0,3639	0,3793	0,3902	0,3965	0,3984	0,3958	0,3886	0,3770	0,3609	0,3402	0,3151
	Коэффициент сопротивления  качению (fVi)	-	0,01204	0,01208	0,01214	0,01223	0,01232	0,01244	0,01258	0,01273	0,01290	0,01309	0,01330
	Ускорение автомобиля (U1i)	м/с2	3,27451	3,41724	3,51781	3,57623	3,59279	3,56719	3,49972	3,39009	3,23831	3,04438	2,80858
2	δк	-	1,05	1,05	1,05	1,05	1,05	1,05	1,05	1,05	1,05	1,05	1,05
	Vv	м/с	3,00	4,50	6,00	7,51	9,01	10,51	12,01	13,51	15,01	16,51	18,01
	D2i	-	0,2570	0,2677	0,2751	0,2792	0,2801	0,2777	0,2720	0,2631	0,2510	0,2355	0,2168
	fVi	-	0,01207	0,01216	0,01229	0,01245	0,01265	0,01288	0,01315	0,01346	0,01380	0,01418	0,01460
	U2i	м/с2	2,28844	2,38726	2,45519	2,49222	2,49857	2,47403	2,41881	2,33270	2,21569	2,06780	1,88921
3	δк	-	1,047	1,047	1,047	1,047	1,047	1,047	1,047	1,047	1,047	1,047	1,047
	Vv	м/с	4,26	6,39	8,52	10,65	12,78	14,90	17,03	19,16	21,29	23,42	25,55
	D3i	-	0,1809	0,1880	0,1926	0,1948	0,1945	0,1917	0,1865	0,1788	0,1687	0,1561	0,1410
	fVi	-	0,01215	0,01233	0,01258	0,01291	0,01331	0,01378	0,01432	0,01494	0,01563	0,01639	0,01722
	U3i	м/с2	1,58076	1,64565	1,68672	1,70397	1,69753	1,66727	1,61333	1,53556	1,43397	1,30855	1,15945
4	δк	-	1,045	1,045	1,045	1,045	1,045	1,045	1,045	1,045	1,045	1,045	1,045
	Vv	м/с	6,00	9,01	12,01	15,01	18,01	21,02	24,02	27,02	30,02	33,03	36,03
	D4i	-	0,1276	0,1319	0,1340	0,1341	0,1321	0,1280	0,1219	0,1137	0,1034	0,0910	0,0766
	fVi	-	0,01229	0,01265	0,01315	0,01380	0,01460	0,01553	0,01662	0,01784	0,01921	0,02073	0,02238
	U4i	м/с2	1,08271	1,11903	1,134499	1,12912	1,102995	1,05602	0,9883	0,89973	0,7903	0,66004	0,50902
5	δк	-	1,044	1,044	1,044	1,044	1,044	1,044	1,044	1,044	1,044	1,044	1,044
	Vv	м/с	7,51	11,26	15,01	18,76	22,52	26,27	30,02	33,78	37,53	41,28	45,03
	D5i	-	0,1013	0,1038	0,1041	0,1025	0,0987	0,0930	0,0852	0,0754	0,0635	0,0495	0,0336
	fVi	-	0,01245	0,01301	0,01380	0,01482	0,01606	0,01752	0,01921	0,02113	0,02327	0,02563	0,02822
	U5i	м/с2	0,83515	0,85261	0,84872	0,82349	0,77700	0,70916	0,62006	0,50962	0,37783	0,22470	0,05030

 

    Значения ускорений автомобиля по передачам в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя (рис. 8) – приведён в приложении.

 

 

2.10. Определение пути и времени разгона автомобиля.

 

 

     Приращение скорости автомобиля при движении на k-ой передаче и изменение частоты вращения коленчатого вала от i до i+ 500 об/мин рассчитывается по формуле:

 

,

где V_ki+500 и V_ki скорости движения автомобиля на k-ой передаче соответственно при i+500 и i-ой частоте вращения коленчатого вала двигателя (принимается из табл.7)

     Среднее ускорение автомобиля U_ki на k-ой передаче за период его разгона от скорости V_ki до скорости V_ki+500 расчитывается по формуле:

 

 

где U_ki и U_ki+500 ускорения автомобиля на k-ой передаче соответственно при движении автомобиля при i-ой и i+500 частоте вращения коленчатого вала двигателя (принимается из табл.7).

     Продолжительность разгона автомобиля от скорости до скорости составит:

 

 

     Путь, проходимый автомобилем за период рассчитывается по формуле:

 

 

     Уменьшение скорости движения автомобиля ( ) за период переключения ( ) с k-ой на k+1 передачу составит:

 

     При расчёте разгонной характеристики автомобиля считается, что переключение передачи с нижней на высшую осуществляется при достижении коленчатым валом частоты вращения примерно 0,8 n_max.

  Результаты проведенных расчётов величин , , , , , заносятся в таблицу 8.

 

Таблица 8 - Параметры разгонной характеристики автомобиля.

Номер передачи	Параметр	Размерность	Частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин
			1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500	6000
1	Скорость (V1i)	м/с	2,12	3,18	4,24	5,30	6,37	7,43	8,49	9,55	10,61	11,67	12,73
	Скорость при i+500 частоте вращения (V1(i+500))	м/с	3,18	4,24	5,30	6,37	7,43	8,49	9,55	10,61	11,67	12,73	-
	Приращение  скорости (ΔV1i)	м/с	1,061	1,061	1,061	1,061	1,061	1,061	1,061	1,061	1,061	1,061	-
	Ускорение (U1i)	м/с2	3,275	3,417	3,518	3,576	3,593	3,567	3,500	3,390	3,238	3,044	2,809
	Приращение  ускорения (ΔU1i)	м/с2	3,346	3,468	3,547	3,585	3,580	3,533	3,445	3,314	3,141	2,926	-
	Продолжительность разгона автомобиля  Δtn1	с	0,3171	0,3059	0,2991	0,2960	0,2963	0,3002	0,3080	0,3201	0,3377	0,3625	-
	Путь автомобиля (ΔS1i)	м	0,8409	1,1360	1,4278	1,7269	2,0434	2,3889	2,7770	3,2261	3,7619	4,4226	-
2	V2i	м/с	3,00	4,50	6,00	7,51	9,01	10,51	12,01	13,51	15,01	16,51	18,01
	V2(i+500)	м/с	4,50	6,00	7,51	9,01	10,51	12,01	13,51	15,01	16,51	18,01	-
	ΔV2i	м/с	1,501	1,501	1,501	1,501	1,501	1,501	1,501	1,501	1,501	1,501	-
	U2i	м/с2	2,288	2,387	2,455	2,492	2,499	2,474	2,419	2,333	2,216	2,068	1,889
	ΔU2i	м/с2	2,338	2,421	2,474	2,495	2,486	2,446	2,376	2,274	2,142	1,979	-
	Δtn2	с	0,6421	0,6200	0,6068	0,6016	0,6038	0,6136	0,6319	0,6601	0,7009	0,7587	-
	ΔS2i	м	2,4097	3,2574	4,0993	4,9667	5,8912	6,9083	8,0623	9,4132	11,0475	13,0979	-
3	V3i	м/с	4,26	6,39	8,52	10,65	12,78	14,90	17,03	19,16	21,29	23,42	25,55
	V3(i+500)	м/с	6,39	8,52	10,65	12,78	14,90	17,03	19,16	21,29	23,42	25,55	-
	ΔV3i	м/с	2,129	2,129	2,129	2,129	2,129	2,129	2,129	2,129	2,129	2,129	-
	U3i	м/с2	1,581	1,646	1,687	1,704	1,698	1,667	1,613	1,536	1,434	1,309	1,159
	ΔU3i	м/с2	1,613	1,666	1,695	1,701	1,682	1,640	1,574	1,485	1,371	1,234	-
	Δtn3	с	1,3199	1,2779	1,2560	1,2520	1,2656	1,2981	1,3524	1,4341	1,5528	1,7255	-
	ΔS3i	м	7,0261	9,5238	12,0342	14,6618	17,5165	20,7301	24,4768	29,0088	34,7163	42,2519	-
4	V4i	м/с	6,00	9,01	12,01	15,01	18,01	21,02	24,02	27,02	30,02	33,03	36,03
	V4(i+500)	м/с	9,01	12,01	15,01	18,01	21,02	24,02	27,02	30,02	33,03	36,03	-
	ΔV4i	м/с	3,002	3,002	3,002	3,002	3,002	3,002	3,002	3,002	3,002	3,002	-
	U4i	м/с2	1,083	1,119	1,134	1,129	1,103	1,056	0,988	0,900	0,790	0,660	0,509
	ΔU4i	м/с2	1,101	1,127	1,132	1,116	1,080	1,022	0,944	0,845	0,725	0,585	-
	Δtn4	с	2,7272	2,6645	2,6526	2,6901	2,7812	2,9372	3,1803	3,5529	4,1401	5,1362	-
	ΔS4i	м	20,4695	27,9987	35,8378	44,4200	54,2738	66,1371	81,1603	101,3352	130,5118	177,3341	-
5	V5i	м/с	7,51	11,26	15,01	18,76	22,52	26,27	30,02	33,78	37,53	41,28	45,03
	V5(i+500)	м/с	11,26	15,01	18,76	22,52	26,27	30,02	33,78	37,53	41,28	45,03	-
	ΔV5i	м/с	3,753	3,753	3,753	3,753	3,753	3,753	3,753	3,753	3,753	3,753	-
	U5i	м/с2	0,835	0,853	0,849	0,823	0,777	0,709	0,620	0,510	0,378	0,225	0,050
	ΔU5i	м/с2	0,844	0,851	0,836	0,800	0,743	0,665	0,565	0,444	0,301	0,138	-
	Δtn5	с	4,4472	4,4117	4,4885	4,6896	5,0504	5,6467	6,6441	8,4576	12,4570	27,2934	-
	ΔS5i	м	41,7238	57,9472	75,8007	96,7969	123,1967	158,9331	211,9407	301,5307	490,8666	1177,9232	-

 

По результатам проведенных расчётов строятся графики разгонных характеристик на которых изображаются зависимости:

_{График зависимости  скорости движения автомобиля от времени (Рис. 9 приложения) строится с учётом того, что частоту вращения коленчатого вала двигателя берём для первой передачи: 1000 – 3000 об/мин; для второй передачи: 2000 – 4000 об/мин; для третей передачи: 2500 – 4500 об/мин; для четвёртой передачи: 3000 – 5000 об/мин; для пятой передачи: 3500 – 5000 об/мин.}

_{График зависимости  проходимого пути от времени (Рис. 10 приложения) строится по таблице 8, с учётом возможности разгона автомобиля с диапазоном частот вращения коленчатого вала двигателя 1000 – 6000 об/мин на каждой передаче.}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

     В результате выполненной работы осуществлён проверочный расчет основных параметров автомобиля, рассчитана его динамическая характеристика. Проведён сравнительный анализ проверочных значений автомобиля с его аналогами Fiat Albea. Показано, что данные, которые я получил, очень точно совпали с истинными значениями.

 

Характеристики	Проверочные данные	Fiat Albea
Габаритные размеры
Ширина, мм	1705	1705
Высота по кабине, мм	1490	1490
Колесная база, мм	2440	2440
Технические характеристики
Грузоподъемность, кг	85	85
Масса автомобиля, Снаряженная (полная), кг	1045 (1530)	1045 (1530)
Двигатель
Мощность, кВт	54	60
Максимальный крутящий момент, Н·м	103,46	115
Эксплуатационные показатели
Максимальная скорость, км/ч	162	165

 

Примерная кинематическая схема автомобиля Fiat Albea приведена на Рис. 11 приложения. Схема была получена в результате анализа кинематических схем подобных переднеприводных пятиступенчатых автомобилей с поперечным расположением двигателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используемая литература

 

 

1.  Вахламов В.К. Техника автомобильного транспорта: Подвижной состав и эксплуатационные свойства: Учеб. Пособие для студ. Высш. Учеб. Заведений / Владимир Константинович Вахламов. – М.: издательский центр «Академия», 2004 -528 с.
2. Бовшовский С.З. Автодело: Двигатели грузовых автомобилей ЗИЛ –М.: ИКЦ «Академкнига», 2003 -160с. : ил.
3. Гриф М.И Основы создания и развития специализированного автотранспорта для строительства: Учебное пособие М. Изд-ва АСВ,2003 -144 стр.
4. Строительные машины; Учебник/Волков Д.П., Крикун В.Я. Издание второе, перераб. Доп. 376 стрс.ил.
5. Шадуя В.Л., Филонов И.П. Человек и машина: Учеб. Пособие/ В.Л. шадуя, и.П. Филонов .- Мн.:УП «Технопринт», 2004 -334с.
6. Справочник автомобиля. Мн.: Харвест, 2004 -288с.
7. Автомобили/Б.Лабан: Пер. с анг. Н.А. Зотиной.ь М.: ООО «Издательство Астрель» ООО «Издательство Олимп», 2002 -191 с. ил.
8. Теория автомотического управления техническими объектами автомобилей и тракторов: Учеб. Пособие для студ. Высш. Учеб. Заведеий /Аркадий Алексеевич Мельников. –М.: Издательский центр «Академия»,2003 – 280 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

 

 

Рис. 1 - Зависимость внешней эффективной мощности двигателя от частоты вращения коленчатого вала

 

 

Рис.2 – Зависимость внешнего эффективного крутящего момента от частоты  вращения коленчатого вала.

 

 

Рис. 3 – Скорость движения автомобиля по передачам в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя

 

Рис. 4 – Зависимость удельного  эффективного расхода топлива двигателя  от частоты вращения вала двигателя

 

 

 

Рис. 5 – Зависимость полной эффективной силы тяги (P_TKi, кН) по передачам, от частоты вращения коленчатого вала двигателя

 

Рис. 6 – зависимость силы сопротивления  дороги (P_ДU, кН) и силы сопротивления воздуха (Р_ВU, кН) от скорости движения автомобиля

 

 

 

 

 

Рис. 7 – График зависимости динамического фактора ( ) от скорости движения автомобиля по передачам.

 

Рис. 8 - Значения ускорений автомобиля по передачам в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

 

 

 

 

 

Рис. 9 – График разгонной характеристики автомобиля (зависимость скорости от времени)

 

Рис. 10 – График разгонной характеристики автомобиля (зависимость проходимого  пути от времени)

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 11 – Примерная кинематическая схема рассчитываемого автомобиля