Проектирование легкового автомобиля с разработкой сцепления

 

Передаточное число u1 первой передачи коробки передач определяется из условия преодоления заданного максимального дорожного сопротивления по формуле:

где a - угол подъема, i – продольный уклон дороги.

Рассчитанное значение u1 проверяется по условию сцепления колес с дорогой по формуле :

где mв – коэффициент перераспределения нагрузки на ведущие колеса; mв=1,1¼1,3 - для автомобиля с ведущими задними колесами; mв = 0,7¼0,9 - для автомобиля с ведущими передними колесами; Gвщ – масса, приходящаяся на ведущие колеса.

По выбранному uк1 и известному uк =1,0 для прямой передачи, определяются промежуточные передаточные числа коробки передач с «n» ступенями, не считая ускоряющую и передачу заднего хода, по формуле:

где n- число ступеней коробки передач (не считая ускоряющей и заднего хода);

k - порядковый номер рассчитываемой передачи.

 

 

2. Расчет показателей тяговой динамики автомобиля

 

В данной части курсового проекта выполняются расчеты, необходимые для построения следующих графиков:

• Тягового (силового) баланса.

• Мощностного баланса.

• Динамического паспорта.

• Ускорений автомобиля при разгоне.

• Времени и пути разгона автомобиля.

 

2.1. Тяговой баланс

 

График тягового (силового) баланса автомобиля строится на основании уравнения

,

где Рт - тяговая сила на ведущих колесах, Н; Рд - сила дорожного сопротивления, Н;

Рв - сила сопротивления воздуха, Н; Рu - сила инерции, Н.

Тяговая сила на ведущих колесах автомобиля для «n»-ной передачи в коробке передач, в свою очередь, определяется по выражению:

 ,

где uкn - передаточное число «n»-й передачи в коробке передач.

Скорость движения автомобиля для «n»-й передачи в коробке передач определяется по формуле:

, м/с.

Используя данные табл. 1.2, определяются, соответственно, значения тяговой силы Pт на ведущих колесах автомобиля и скорости его движения Vа на всех передачах при изменении угловой скорости коленчатого вала двигателя w от wmin до wv. Полученные данные сводятся в табл. 2.1, на основании данных которой строится тяговая характеристика автомобиля, то есть график зависимости

Pт =f(Vа) при движении на всех передачах (кривая Pт на рис. 2.1).

Сила дорожного сопротивления при этом определяется по формуле

, Н,

где y - коэффициент дорожного сопротивления, который при построении графика тягового баланса здесь принимается равным коэффициенту сопротивления качению fn .

Сила сопротивления воздуха определяется по формуле

 , Н,

где kв и F соответственно коэффициент фронтального аэродинамического сопротивления и лобовая площадь автомобиля; Va - скорость автомобиля, м/с.

Сила Рв определяется для скоростей движения автомобиля на высшей передаче, так как при малых скоростях движения она мала.

 

Таблица 2.1 – Показатели тягового баланса автомобиля

 

w	V1	V2	V3	V4	V5
116,0	3,55	4,29	5,18	6,25	7,82
220,4	6,75	8,15	9,84	11,88	14,85
324,8	9,95	12,01	14,50	17,51	21,89
429,2	13,14	15,87	19,16	23,14	28,93
533,6	16,34	19,73	23,83	28,77	35,96
638,0	19,54	23,59	28,49	34,40	43,00

 

 

 

 

 

Pt1	Pt2	Pt3	Pt4	Pt5	Pb5	Рв5+Рд
5878,0	4867,8	4031,2	3338,4	2670,7	41,8	943,7
6261,0	5185,0	4293,9	3555,9	2844,8	151,0	1052,9
6315,8	5230,3	4331,4	3587,0	2869,6	328,0	1229,8
6042,1	5003,7	4143,8	3431,6	2745,3	572,7	1474,6
5440,1	4505,2	3730,9	3089,7	2471,8	885,3	1787,1
4509,8	3734,7	3092,9	2561,3	2049,1	1265,5	2167,4

 

Рис.2.1 – График тягового (силового)  баланса автомобиля

 

2.2. Мощностной баланс

График мощностного баланса автомобиля строится в координатах N-V на

основании уравнения

, кВт,

где Nk - тяговая мощность на ведущих колесах, кВт; Nд- мощность, затрачиваемая на преодоление дорожного сопротивления, кВт; Nв- мощность, затрачиваемая на преодоление воздушного сопротивления, кВт; Nu- мощность, затрачиваемая на разгон автомобиля, кВт.

Мощность Nu берется со знаком «+» при ускоренном движении и со знаком «-» при замедленном движении.

Мощность дорожного сопротивления:

, кВт.

Мощность, затрачиваемая на преодоление воздушного сопротивления:

, кВт.

Построение графика мощностного баланса ведется в последовательности, аналогичной построению графика тягового баланса. Все значения и результаты расчетов, необходимые для построения графика мощностного баланса сводятся в табл. 2.2.

Таблица 2.2 – Показатели мощностного баланса автомобиля

w	V1	V2	V3	V4	V5
116,0	3,55	4,29	5,18	6,25	7,82
220,4	6,75	8,15	9,84	11,88	14,85
324,8	9,95	12,01	14,50	17,51	21,89
429,2	13,14	15,87	19,16	23,14	28,93
533,6	16,34	19,73	23,83	28,77	35,96
638,0	19,54	23,59	28,49	34,40	43,00

 

Ne	Nk	Nb	Nд	Nв+Nд
23,20	20,88	0,33	7,05	7,38
46,95	42,26	2,24	13,40	15,64
69,80	62,82	7,18	19,74	26,92
88,24	79,41	16,57	26,09	42,66
98,77	88,89	31,84	32,43	64,27
97,90	88,11	54,42	38,78	93,20

 

Рис.2.2.1 – График мощностного баланса автомобиля

 

 

 

2.3 Динамический  паспорт автомобиля 

 

Построение динамического паспорта необходимо начинать с построения динамической характеристики D=f(V).

Вычисление динамического фактора удобно производить табличным способом, используя данные силового баланса.

Результаты расчета значений динамического фактора на отдельных передачах сводятся в табл. 2.3.

Скорость движения автомобиля V на передачах и соответствующие значения силы тяги Рm принимаются из табл.2.1 тягового баланса.

Сила сопротивления воздуха при движении автомобиля определяется по формуле

, Н.

Так как при изменении массы автомобиля изменяется и динамический фактор, то для его определения слева от динамической характеристики строится номограмма нагрузки в процентах (масштаб -1мм:1 % нагрузки).

С этой целью влево от начала координат на продолжении оси абсцисс откладывается отрезок 100 мм. На этом отрезке откладывается масса автомобиля в кг: слева - снаряженная, справа - полная, соответствующая 100 % загруженности заданного автомобиля.

Из точки, означающей нулевую загрузку, проводится вертикальная ось, на которую наносятся значения динамического фактора D0 порожнего автомобиля.

Масштаб а0 для шкалы D0 находится по формуле:

где а- масштаб динамического фактора D при полной загрузке автомобиля.

После этого одинаковые значения D и D0 соединяются сплошными линиями (то есть точки, соответствующие D=0,1 при Н=0 и при Н=100 %, соединяются сплошной прямой. Далее таким же образом соединяются точки, соответствующие D=0,2; 0,3;¼ и т.д.). Для определения возможности буксования колес при различных нагрузках строится график контроля буксования, совмещаемый при построении с номограммой нагрузок. Динамический фактор по сцеплению определяется по следующим формулам:

где -динамический фактор по сцеплению для автомобиля с полной нагрузкой; Dfo - динамический фактор по сцеплению для порожнего автомобиля; Gовщ ,Gвщ-соответственно масса автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса автомобиля в порожнем и полностью груженом состоянии, Н. (Gовщ- берется из справочника).

Таблица 2.3 – Показатели динамической характеристики автомобиля

V1	V2	V3	V4	V5	Pt1	Pt2	Pt3	Pt4	Pt5
3,55	4,29	5,18	6,25	7,82	5878,0	4867,8	4031,2	3338,4	2670,7
6,75	8,15	9,84	11,88	14,85	6261,0	5185,0	4293,9	3555,9	2844,8
9,95	12,01	14,50	17,51	21,89	6315,8	5230,3	4331,4	3587,0	2869,6
13,14	15,87	19,16	23,14	28,93	6042,1	5003,7	4143,8	3431,6	2745,3
16,34	19,73	23,83	28,77	35,96	5440,1	4505,2	3730,9	3089,7	2471,8
19,54	23,59	28,49	34,40	43,00	4509,8	3734,7	3092,9	2561,3	2049,1