Проектировочный расчет автомобиля ВАЗ-21093

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:

 

 

 

Последующие расчеты ведем  аналогично. Результаты расчетов заносим  в таблицу 3.2. Полученные значения наносим  на тяговую характеристику.

 

Таблица 3.1 Результаты расчетов окружной силы

		1-я передача		2-я передача		3-я передача		4-я передача		5-я передача
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:

 

4. Максимальная окружная  сила F_кmax, развиваемая на ведущих колесах автомобиля: F_кmax = 4669,8 Н.

5. Минимальная устойчивая  скорость движения автомобиля V_min:

 

6. Максимальная окружная  сила по сцеплению шин ведущих  колес с дорогой F_φ:

 

	(3.6)

 

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 ψ от скорости. Поскольку в нашем случае дорога без уклона ψ = 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

		1-я передача		2-я передача		3-я передача		4-я передача		5-я передача
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 ψ

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

 

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: