Проектировочный расчет автомобиля ВАЗ-21093

(1.20)

 

 

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: .

 

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.

Для заданной модели автомобиля .

Максимальное сопротивление  дороги для легковых автомобилей  должно находится в пределах .

Определим максимальное сопротивление  дороги, которое может преодолеть заданная модель автомобиля, при трогании с места:

 

	(1.24)

 

Максимальное дорожное сопротивление, которое может преодолеть автомобиль при трогании с места  .

Определим минимальный коэффициент  сцепления, при котором данный автомобиль может тронуться с места без  пробуксовки ведущих колес:

(1.25)

 

где – коэффициент перераспределения нормальных реакций, для переднеприводного автомобиля принимаем .

           Минимальный коэффициент сцепления составил .

Определим минимальную устойчивую скорость движения автомобиля:

(1.26)

 

где – минимальные устойчивые обороты двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке под нагрузкой, принимаем для карбюраторного двигателя об/мин.

 

Передаточные числа промежуточных  передач выбираются из условия обеспечения  максимальной интенсивности разгона  автомобиля, а также длительного  движения при повышенном сопротивлении  дороги.

(1.27)

 

где n – номер повышающей передачи;

m – номер передачи для которой ведется расчет.

 

 

 

 

Рассчитанные и фактические  значения передаточных чисел коробки  передач приведены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 Передаточные числа  КП

№ передачи	Обозначение	Фактическое значение	Рассчитанное значение
1	U1	3,636	3,636
2	U2	1,950	2,478
3	U3	1,357	1,689
4	U4	0,941	1,151
5	U5	0,784	0,784

 

Как видно из таблицы 1.1 фактические  значения передаточных чисел промежуточных  передач меньше рассчитанных значений. Таким образом, коробка передач  заданного автомобиля не обеспечивает максимальной интенсивности разгона  автомобиля. Поскольку фактические  значения передаточных чисел промежуточных  передач незначительно отличаются от рассчитанных значений можно сделать  вывод, что данная коробка передач  обеспечивает уместную интенсивность  разгона автомобиля, при улучшенных показателях топливной экономичности.

 

2 Построение внешней  скоростной характеристики двигателя

Скоростной характеристикой  двигателя называется зависимость  эффективной мощности и крутящего  момента от угловой скорости или  частоты вращения коленчатого вала двигателя при установившемся режиме работы.

Скоростная характеристика двигателя, полученная при полной подаче топлива, называется внешней скоростной характеристикой.

Значения мощности при  различной частоте вращения коленчатого  вала определяем по формуле:

(2.1)

 

Значение вращающего момента  при различных оборотах рассчитываем по формуле:

(2.2)

 

Для нахождения стендовых  характеристик двигателя полученные значения мощностей и моментов, разделим на коэффициент стенда:

	(2.3)
	(2.4)

 

Производим расcчеты:  

          Для следующих значений расчеты ведем аналогично. Результаты расчетов заносим в таблицу 2.1.

 

Таблица 2.1 Результаты расчетов внешней скоростной характеристики

1	600	4,40	4,63	70,06	73,75
2	800	6,21	6,54	74,16	78,06
3	1000	8,17	8,60	78,06	82,17
4	1200	10,24	10,78	81,53	85,82
5	1400	12,43	13,08	84,83	89,29
6	1600	14,69	15,46	87,72	92,34
7	1800	17,03	17,93	90,39	95,15
8	2000	19,41	20,43	92,72	97,60
9	2200	21,83	22,98	94,80	99,79
10	2400	24,26	25,54	96,58	101,66
11	2600	26,69	28,09	98,08	103,24
12	2800	29,09	30,62	99,26	104,48
13	3000	31,45	33,11	100,16	105,43
14	3200	33,75	35,53	100,77	106,07
15	3400	35,97	37,86	101,08	106,40
16	3600	38,09	40,09	101,07	106,39
17	3800	40,10	42,21	100,82	106,13
18	4000	41,98	44,19	100,27	105,55
19	4200	43,70	46,00	99,41	104,64
20	4400	45,25	47,63	98,26	103,43
21	4600	46,62	49,07	96,83	101,93
22	4800	47,78	50,29	95,10	100,11
23	5000	48,71	51,27	93,08	97,98
24	5200	49,40	52,00	90,76	95,54
25	5400	49,82	52,44	88,15	92,79
26	5600	49,97	52,60	85,25	89,74
27	5800	49,82	52,44	82,07	86,39
28	6000	49,35	51,95	78,58	82,72

 

По рассчитанным значениям  строим внешнюю скоростную характеристику (рисунок 2.1).

 

 

Рисунок 2.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя

 

3 Оценка тягово-скоростных  свойств автомобиля

 

3.1 Тяговая  характеристика автомобиля

 

С целью решения уравнения  движения автомобиля методом силового баланса, представим его в виде:

(3.1)

 

где – сила тяги, приложенная к ведущим колесам;

 – сила сопротивления качению; 

 – сила сопротивления подъема; 

 – сила сопротивления воздуха;

 – сила сопротивления разгону.

Полученное уравнение  называют уравнением силового (или  тягового) баланса. Уравнение силового баланса показывает, что сумма  всех сил сопротивления движению в любой момент времени равна  окружной силе на ведущих колесах  автомобиля.

Уравнение позволяет определить величину окружной силы, развиваемой  на ведущих колесах автомобиля, и  установить, как она распределяется по различным видам сопротивлений.

Графическое изображение  уравнения силового (тягового) баланса  в координатах “окружная сила - скорость”, называется тяговой характеристикой  автомобиля.

3.1.1 Построение  графика тяговой характеристики

Определим значения окружной силы , в зависимости от скорости, при движении автомобиля на различных передачах:

(3.2)

 

В данном уравнении эффективный  крутящий момент является функцией от оборотов коленчатого вала n_e. Значение эффективного крутящего момента в зависимости от оборотов коленчатого вала n_e определяется по внешней скоростной характеристике двигателя.

В предположении отсутствия буксования сцепления и ведущих  колес автомобиля связь между  частотой вращения коленчатого вала двигателя n_e и скоростью V находится из соотношения:

(3.3)

 

где i – номер передачи.

Производим расчеты значений окружной силы и скорости V_i  для различных оборотов коленчатого вала в диапазоне от n_emin до n_emax на различных передачах коробки передач.