1 Тяговый расчёт
1.1 Выбор исходных данных
Исходные данные выбираются согласно [1]:
1. Прототип автомобиля ВАЗ 2101
2. Максимальная скорость на прямой передаче на горизонтальном участке
пути />140км/ч (38,9 м/с)
3. Габаритная высота автомобиля />1,44 м
4. Габаритная ширина автомобиля />1,611 м
5. Грузоподъёмность />400 кг
6. База автомобиля />2,424 м
7. Число мест в салоне, включая водителя, />5 чел
8. Высшее расчётное передаточное число коробки передач, />1
9. Число ступеней в коробке передач, без учёта задней и повышающей n=4
10 Максимальный коэффициент сопротивления дороги />0,38
1.2 Определение полной массы автомобиля
Полную массу автомобиля определяют как сумму масс снаряженного автомобиля и груза, по номинальной грузоподъемности и числу мест пассажиров, включая водителя.
Снаряженная масса автомобиля, кг
/>, (1.2.1)
где /> – коэффициент снаряженной массы лежит в пределах 0,2...0,6,
для легкового автомобиля в данном расчёте принимается
/> 0,3773.
/>кг
Полная масса легкового автомобиля, кг
/>. (1.2.2)
/>кг
1.3 Подбор размера шин и расчёт радиуса качения
Для подбора шин и определения их по размерам радиусов качения колеса необходимо знать распределение нагрузки по мостам.
У легковых автомобилей распределение нагрузки от полной массы по мостам зависит в основном от компоновки. При классической компоновке на задний мост приходится 52…55% нагрузки от полной массы.
Следовательно, нагрузку на каждое колесо передней и задней оси автомобиля можно определить по формулам:
/>, (1.3.1)
где /> – ускорение свободного падения, />.
/>кг
Нагрузка от полной массы на переднюю ось легкового автомобиля с классическим приводом, Н
/>. (1.3.2)
/>5975,5 Н
Нагрузка от полной массы на заднюю ось легкового автомобиля с классическим приводом, Н
/>. (1.3.3)
/>Н
Нагрузка на каждое колесо передней оси легкового автомобиля, Н
/>. (1.3.4)
/>Н
Нагрузка на каждое колесо задней оси легкового автомобиля, Н
/>. (1.3.5)
/>Н
Расстояние от передней оси до центра масс легкового автомобиля, м
/>. (1.3.6)
/>м
Расстояние от центра масс до задней оси легкового автомобиля, м
/>. (1.3.7)
/> м
Исходя из нагрузки на каждое колесо согласно таблице 1 [2] выбираются радиальные шины 155-13/6,45-13, с заведомо большей максимальной нагрузкой: 3870 Н
– ширина профиля: b=6,45 дюйма (b=6,45/>=0,16383м);
– соотношение высоты профиля к ширине шины />: 90 %;
– посадочный диаметр обода: d=13 дюймов (/>13/>0,3302 м);
– высота профиля: H=0,155/>=0,1395 м.
— Свободный радиус колеса, м
/>, (1.3.8)
где />– посадочный диаметр шины автомобиля, м;
b– ширина профиля шины, м.
/>м
Радиус качения колеса, м
/>, (1.3.9)
где /> – коэффициент радиальной деформации для стандартных шин лежит
в пределах 0,1...0,16, в данном расчёте принимается />0,12,
согласно [1].
/>м
1.4 Расчет внешней характеристики двигателя
Расчёт начинается с определения мощности, необходимой для обеспечения движения с заданной максимальной скоростью при установившемся движении автомобиля, в заданных дорожных условиях.
Коэффициент суммарного дорожного сопротивления легкового автомобиля:
/>. (1.4.1)
/>
Лобовая площадь легкового автомобиля, />
/>. (1.4.2)
/>1,86/>
Частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая максимальной скорости автомобиля,/>
/>, (1.4.3)
где /> – коэффициент оборотистости двигателя лежит в пределах 30...35,
для легкового автомобиля в данном расчёте принимается />35.
/>/>
Мощность двигателя, соответствующая частоте вращения коленчатого вала, при максимальной скорости автомобиля, Вт
/>, (1.4.4)
где /> – коэффициент полезного действия трансмиссий лежит в
пределах 0,8...0,95, в данном расчёте для механической трансмиссии принимается />0,95;
КВ – коэффициент обтекаемости, КВ = 0,3 Н*с2*m-4;
/> – коэффициент коррекции лежит в пределах 0,6...0,9,
учитывает потери мощности на привод навесного оборудования, в данном расчёте принимается />0,9.
/>Вт
Максимальная мощность двигателя, Вт
/>, (1.4.5)
где /> – эмпирические коэффициенты, постоянные для каждого
автомобиля, в случае упрощённого расчёте для карбюраторных двигателей принимается />;
/> – частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая
максимальной мощности лежит в пределах 5500...6500/>, в данном расчёте принимается />5500/>, согласно [1].
/>49835 Вт
Эффективную мощность двигателя, с достаточной для практических расчётов точностью, можно определить по формуле Лейдермана, Вт
/>, (1.4.6)
где /> – текущее значение частоты вращения коленчатого вала
двигателя, />.
Для примера рассчитаем /> при />500/>:
/>4905 Вт
Остальные значения /> вычисляются аналогично, результаты расчёта заносятся в таблицу 1.4.1.
Таблица 1.4.1 – Внешняя скоростная характеристика двигателя
Параметры двигателя
Скоростной режим работы двигателя, n мин
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
Ne, Вт
4905
10409
16287
22315
28269
33922
39052
43432
46840
49049
49835
48974
Ме, Н*м
94
99
104
107
108
108
107
104
99
94
87
78
Вращающий момент двигателя, />
/>. (1.4.7)
Для примера рассчитаем /> при />500/>:
/>94/>
Остальные значения /> вычисляются аналогично, результаты расчёта заносятся в таблицу 1.4.1.
По таблице 1.4.1 строится внешняя скоростная характеристика двигателя,
рисунок 1.1.
1.5 Выбор передаточных чисел
Передаточное число главной передачи при условии обеспечения максимальной скорости на высшей передаче:
/>, (1.5.1)
где />– передаточное число высшей передачи дополнительной коробки,
при её отсутствии принимается />1.
/>
Подбираем передаточные числа для всех ступеней коробки передач. Передаточное число первой передачи находим из условия преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги:
/>, (1.5.2)
где /> – максимальный коэффициент суммарного дорожного
сопротивления автомобиля, в данном расчёте принимается />0,38, согласно [2];
/>– максимальный вращающий момент двигателя, />.
/>
Полученное /> нужно проверить по условию отсутствия буксования:
/>, (1.5.3)
где /> – сила тяги по сцеплению колёс с дорогой, Н.
Вертикальная координата центра масс при полной нагрузке, м
/>. (1.5.4)
/>м
Для заднеприводных легковых автомобилей получим:
/>, (1.5.5)
где /> – коэффициент сцепления колеса с дорогой лежит в пределах 0,6...0,8,
в данном расчёте для сухого шоссе, находящегося в хорошем состоянии принимается />0,7.
/>
Условие отсутствия буксования выполняется.
Определим структуру ряда передач с использованием геометрической прогрессии.
Знаменатель геометрической прогрессии:
/>. (1.5.6)
/>
Определяем передаточное число второй ступени коробки передач:
/>. (1.5.7)
/>
Определяем передаточное число третьей ступени коробки передач:
/>. (1.5.8)