147769 (Тяговый и динамический расчет автомобиля ВАЗ-21093), страница 2

Задачей тягового расчета является определение характеристик двигателя и трансмиссии, обеспечивающих требуемые тягово-скоростные свойства автомобиля и его топливную экономичность в заданных условиях эксплуатации.

1.1 Определение полной массы автомобиля

Полная масса автомобиля определяется следующим образом:

;

(1.1)

где m_o – масса снаряженного автомобиля: m_o = 945 кг;

m_ч – масса водителя или пассажира: принимаем m_ч = 75 кг;

m_б – масса багажа из расчета на одного пассажира: m_б = 10 кг;

n_п – количество пассажиров, включая водителя: n_п = 5 чел..

кг.

1.2 Распределение полной массы по мостам автомобиля

При распределении нагрузки по осям легкового автомобиля с передним расположением двигателя и передним ведущим мостом на задний мост приходится 43-47% полной массы автомобиля.

Принимаем что на менее нагруженный задний мост приходится 45% полной массы. Тогда на передний мост приходится 55% полной массы.

Определим полный вес автомобиля:

;	(1.2)
Н.

Определим вес, приходящийся на переднюю ось автомобиля:

;	(1.3)
Н.

Определим вес, приходящийся на заднюю ось автомобиля:

;	(1.4)
Н.

1.3 Подбор шин

При выборе шин исходным параметром является нагрузка на наиболее нагруженных колесах. Наиболее нагруженными являются шины переднего моста. Определяем нагрузку на одну шину:

;

(1.5)

где n – число шин одного моста: n = 2.

Н.

Из ГОСТ 4754 – 97 «Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости» принимаем шину 165/70R13.

Определяем посадочный диаметр обода d, наружный диаметр D_н и статический радиус колеса r_ст:

d = 13·0,0254 = 0,3302 м;

;

(1.6)

где k_ш – H/B (H и B – высота и ширина профиля): для шины 165/70R13 k_ш = 0,7; B = 165 мм;

м.
;	(1,7)

где λ_см – коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой: для радиальных шин легковых автомобилей принимаем λ_см = 0,81;

м.

Определяем радиус качения колеса:

;	(1.8)
м.

1.4 Определение силы лобового сопротивления воздуха

Определяем силу лобового сопротивления воздуха, которая напрямую зависит от лобовой площади автомобиля:

;

(1.9)

где А_В – площадь лобового сопротивления;

k_В – коэффициент воздушного сопротивления: принимаем k_В = 0,2;

;

(1.10)

где С – коэффициент формы, равный для легковых автомобилей – 0,89;

H_Г и B_Г – соответственно габаритные высота и ширина транспортного

средства: H_Г = 1,402 м, B_Г = 1,62 м;

h – расстояние от бампера до поверхности дороги: принимаем h = 0,25 м;

В – ширина профиля шины: B = 0,165 м;

n – максимальное число колес одного моста автомобиля: при односкатных

задних колесах n = 2.

м2;
Н.

1.5 Выбор характеристики двигателя

Максимальная стендовая мощность двигателя Р_еmax^ст = 52,6 кВт.

Определим максимальную мощность двигателя:

;

(1.11)

где – k_ст поправочный коэффициент, равный 0,93-0,96: принимаем k_ст = 0,95;

кВт.

Мощность при максимальной скорости определяется на основании формулы:

;

(1.12)

где n_eVmax – обороты коленчатого вала двигателя при максимальной скорости (в данном автомобиле максимальная скорость на высшей передаче достигается при оборотах меньших чем максимальные);

n_p – обороты коленчатого вала двигателя при максимальной мощности:

n_p = 5600 об/мин;

a,b,c – эмпирические коэффициенты.

Для карбюраторного двигателя легкового автомобиля коэффициенты находим по формулам:

;	(1.13)
;	(1.14)
;	(1.15)

где k_м – коэффициент приспособляемости по крутящему моменту;

k_ω – коэффициент приспособляемости по частоте вращения.

Коэффициенты приспособляемости рассчитываем по стендовым параметрам двигателя:

;

(1.16)

где – стендовый максимальный крутящий момент: = 106,4 Н·м;

– стендовый крутящий момент при максимальной мощности:

;

(1.17)

;

(1.18)

где – обороты коленчатого вала при максимальной мощности:

= 5600 об/мин;

– обороты коленчатого вала при максимальном крутящем моменте:

= 3400 об/мин.

Производим расчеты:

Н·м ;
;
;
;
;
.

Проверяем условие:

.

(1.19)

Условие выполняется:

.

Определим обороты коленчатого вала при максимальной скорости:

;

(1.20)

об/мин.

Рассчитываем мощность при максимальной скорости:

кВт.

Мощность двигателя при максимальной скорости должна обеспечивать возможность движения при дорожном сопротивлении, которое для легковых автомобилей находится в пределах (ψ_V = 0,015-0,025).

Определим дорожное сопротивление, которое может преодолеть данная модель автомобиля при максимальной скорости:

;

(1.21)

где – КПД трансмиссии; при работе трансмиссии с полной нагрузкой, т. е.

при работе двигателя по внешней скоростной характеристике имеем:

;

(1.22)

где – соответственно КПД цилиндрических шестерен наружного зацепления, внутреннего зацепления, конических шестерен и карданных сочленений, передающих крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам на i-ой передаче в КП;

– соответственно число пар цилиндрических шестерен наружного зацепления, внутреннего зацепления, конических шестерен и число карданных сочленений , передающих крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам на i-ой передаче в КП.

В расчетах принимаем:

;

.

Тогда дорожное сопротивление преодолеваемое автомобилем при движении с максимальной скоростью составит:

;

Дорожное сопротивление, преодолеваемое автомобилем при движении с максимальной скоростью .

1.6 Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи определяется исходя из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля.

Определяем: какую максимальную скорость позволяет получить передаточное число главной передачи для заданной модели автомобиля:

;

(1.23)

где – передаточное число высшей передачи в КП: ;

– передаточное число главной передачи: .

км/ч.

Передаточное число главной передачи подобрано таким образом, чтобы получить максимальную скорость при оборотах коленчатого вала меньше максимальных, при этом обеспечивается лучшая топливная экономичность автомобиля. Передаточное число главной передачи при максимальных оборотах двигателя обеспечивает максимальную скорость км/ч.

1.7 Определение передаточных чисел коробки передач

Передаточное число первой передачи рассчитывается, исходя из того, чтобы автомобиль мог преодолеть максимальное сопротивление дороги, характеризуемое коэффициентом , не буксовал при трогании с места, и мог двигаться с устойчивой минимальной скоростью.