Расчет тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра: Автомобили и тракторы

Расчет тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля

Тольятти 2010г.

Таблица.1.Тяговый расчет автомобиля. Исходные данные

ПараметрЗначение
Колесная формула4’2
Длина, мм4350
Ширина, мм1680
Высота, мм1420
Снаряженная масса mо, кг1088
Шины175/65R14
Коэффициент сопротивления качению fo0,016
Коэффициент аэродинамического сопротивления Cx0,32
Максимальная частота вращения колен вала we max, рад/с(об/мин)607,07(5800)
Максимальная скорость Vmax, км/ч (м/с)180 (50)
Коэффициент уклона i0,3
Количество мест n5

За аналог взят автомобиль “LADAPRIORA” седан

Определение параметров автомобиля

Полная масса автомобиля

Статический радиус колеса

Коэффициент аэродинамического сопротивления =0,32

Коэффициент обтекаемости

Лобовая площадь

КПД трансмиссии автомобиля = 0,90

Коэффициент сопротивления качению

Коэффициент сцепления колес с дорогой

Определение передаточного числа главной передачи

(в дальнейшем принимаем U0 =3,9)

Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

Максимальная мощность двигателя

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Об/минN(рад)NeMe
90094,215465,32164,1754
1200125,621228,79169,019
150015727166,07173,0323
1800188,433198,95176,2153
2100219,839249,21178,5678
2400251,245238,63180,0901
2700282,651089180,782
300031456722,08180,6436
3300345,462059,67179,6748
3600376,867023,55177,8757
3900408,271535,5175,2462
4200439,675517,3171,7864
450047178890,74167,4963
4800502,481577,59162,3758
5100533,883499,63156,4249
5400565,284578,65149,6438
5700596,684736,44142,0322
5800607,066784570,79139,3105

(в дальнейшем принимаем Nmax =74кВт, Mmax =145Нм)

Определение передаточных чисел коробки передач

Во избежание буксования ведущих колес тяговая сила на первой передаче должна быть меньше силы сцепления колес с дорогой:

Сцепной вес автомобиля с приводом на передние колеса:

Скорость, с которой начинается разгон на второй передаче, примерно равна скорости в конце разгона на первой передаче.

Для пятиступенчатой коробки передач

Т. к. конструкция коробки передач переднеприводного автомобиля не позволяет выполнить прямой передачи, передаточное число 4 передачи будет близко, но не равно единице.

Передаточное число для заднего хода определяется во время компоновки коробки передач, обычно

Для дальнейшего расчета:

Тяговый баланс автомобиля

Сила тяги на разных передачах:

Сила сцепления колес с дорогой:

Сила сопротивления дороги:

Сила сопротивления воздуха:

Сила сопротивления качению:

Об/минN(рад)V1V2V3V4V5Pт1Pт2Pт3Pт4Pт5
90094,22,883,694,736,067,774825,223768,272941,092297,721792,22
1200125,63,854,926,318,0810,44967,583879,443027,862365,511845,1
15001574,816,167,8910,112,95085,533971,563099,752421,681888,91
1800188,45,777,399,4712,115,55179,084044,613156,772466,231923,66
2100219,86,738,621114,118,15248,224098,613198,922499,151949,34
2400251,27,699,8512,616,220,75292,964133,553226,192520,461965,96
2700282,68,6511,114,218,223,35313,34149,433238,582530,141973,51
30003149,6212,315,820,225,95309,234146,253236,12528,21972
3300345,410,613,517,422,228,55280,754124,023218,752514,651961,42
3600376,811,514,818,924,231,15227,884082,723186,522489,471941,78
3900408,212,51620,526,233,75150,64022,373139,412452,661913,08
4200439,613,517,222,128,336,25048,913942,963077,432404,241875,31
450047114,418,523,730,338,84922,823844,493000,582344,21828,48
4800502,415,419,725,232,341,44772,333726,962908,852272,541772,58
5100533,816,320,926,834,3444597,433590,372802,242189,251707,62
5400565,217,322,228,436,346,64398,123434,732680,762094,341633,59
5700596,618,323,43038,449,24174,423260,022544,411987,821550,5
5800607,0718,623,830,539504094,423197,552495,651949,731520,79
90094,22,883,694,736,067,773,28985,39428,855114,50823,846
1200125,63,854,926,318,0810,45,84869,589615,74225,79242,394
15001574,816,167,8910,112,99,138414,98424,59740,366,24
1800188,45,777,399,4712,115,513,15921,57735,4258,03395,385
2100219,86,738,621114,118,117,91129,36848,21178,989129,83
2400251,27,699,8512,616,220,723,39438,35862,969103,17169,57
2700282,68,6511,114,218,223,329,60848,54779,696130,57214,62
30003149,6212,315,820,225,936,55459,93598,39161,2264,96
3300345,410,613,517,422,228,544,2372,521119,05195,05320,6
3600376,811,514,818,924,231,152,63786,307141,68232,13381,54
3900408,212,51620,526,233,761,776101,29166,28272,43447,78
4200439,613,517,222,128,336,271,645117,47192,84315,95519,32
450047114,418,523,730,338,882,246134,85221,38362,7596,16
4800502,415,419,725,232,341,493,577153,43251,88412,68678,3
5100533,816,320,926,834,344105,64173,21284,35465,87765,73
5400565,217,322,228,436,346,6118,43194,19318,78522,29858,47
5700596,618,323,43038,449,2131,96216,37355,19581,94956,5
5800607,0718,623,830,53950136,63224,02367,76602,54990,36

Динамическая характеристика автомобиля

Чтобы учесть влияние буксования ведущих колес, определяют динамический фактор по сцеплению:

Длительное движение без пробуксовки возможно при условии

Об/минN(рад)V1V2V3V4V5D1D2D3D4D5
90094,22,883,694,736,067,770,32520,25380,19780,1540,1193
1200125,63,854,926,318,0810,40,33460,2610,20310,15780,1216
15001574,816,167,8910,112,90,34240,26680,20740,16060,1229
1800188,45,777,399,4712,115,50,34840,27130,21050,16240,1233
2100219,86,738,621114,118,10,35270,27440,21250,16320,1227
2400251,27,699,8512,616,220,70,35540,27620,21330,1630,1212
2700282,68,6511,114,218,223,30,35630,27660,2130,16180,1186
30003149,6212,315,820,225,90,35560,27560,21160,15960,1151
3300345,410,613,517,422,228,50,35320,27320,20910,15640,1107
3600376,811,514,818,924,231,10,3490,26950,20540,15220,1052
3900408,212,51620,526,233,70,34320,26440,20050,1470,0988
4200439,613,517,222,128,336,20,33570,2580,19450,14080,0915
450047114,418,523,730,338,80,32650,25020,18740,13360,0831
4800502,415,419,725,232,341,40,31550,2410,17920,12540,0738
5100533,816,320,926,834,3440,30290,23050,16980,11620,0635
5400565,217,322,228,436,346,60,28860,21860,15930,1060,0523
5700596,618,323,43038,449,20,27260,20530,14760,09480,0401
5800607,0718,623,830,539500,26690,20050,14350,09090,0358

Разгон автомобиля

Ускорение во время разгона определяют для случая движения автомобиля по горизонтальной дороге с твердым покрытием хорошего качества при максимальном использовании мощности двигателя и отсутствии буксования ведущих колес.

Ускорение находят по формуле:

Где – коэффициент учета вращающихся масс автомобиля.

Таблица 1

Об/минN(рад)V1V2V3V4V5J1J2J3J4J5
90094,22,883,694,736,067,772,852,2371,7311,3240,993
1200125,63,854,926,318,0810,42,9362,3051,7811,3591,012
15001574,816,167,8910,112,93,0072,3591,821,3831,02
1800188,45,777,399,4712,115,53,0622,41,8471,3971,018
2100219,86,738,621114,118,13,1012,4271,8641,4011,006
2400251,27,699,8512,616,220,73,1252,4421,8691,3940,983
2700282,68,6511,114,218,223,33,1322,4441,8631,3770,95
30003149,6212,315,820,225,93,1242,4321,8461,350,906
3300345,410,613,517,422,228,53,12,4081,8171,3130,852
3600376,811,514,818,924,231,13,062,371,7781,2650,788
3900408,212,51620,526,233,73,0052,321,7271,2070,713
4200439,613,517,222,128,336,22,9342,2561,6651,1390,628
450047114,418,523,730,338,82,8472,1791,5921,0610,532
4800502,415,419,725,232,341,42,7442,0891,5070,9720,426
5100533,816,320,926,834,3442,6261,9861,4110,8730,31
5400565,217,322,228,436,346,62,4911,871,3050,7640,183
5700596,618,323,43038,449,22,3411,7411,1860,6450,045
5800607,0718,623,830,539502,2881,6951,1450,6030

Время и путь разгона.

Время и путь разгона автомобиля определим графоаналитическим способом. Смысл этого способа в замене интегрирования суммой конечных величин.

Где k- порядковый номер интервала;

,

С этой целью кривую обратных ускорений разбивают на интервалы и считают, что в каждом интервале автомобиль разгоняется с постоянным ускорением j=const, которому соответствуют значения (1/j)=const. Эти величины можно определить следующим образом:

Заменяя точное значение площади под кривой (1/j) в интервале DVк на значение площади прямоугольника со сторонами DVк и (1/jср )к, переходим к приближенному интегрированию:

T1 =Dt1 , t2 =Dt1 +Dt2 , tn =

Где t1 – время разгона от скорости Vo до скорости V1 ,

T2 – время разгона до скорости V2.

Результаты расчета сводят в таблицу 2.6 и представляют в виде графика. Аналогичным образом проводится графическое интегрирование зависимости t=f(V) для получения зависимости пути разгона Sот скорости автомобиля.

В данном случае кривая t=f(V) разбивается на интервалы по времени, для каждого из которых находятся соответствующие значения Vсрk.

Площадь элементарного прямоугольника в интервале Dtк есть путь, который проходит автомобиль от отметки tк-1 до отметки tк, двигаясь с постоянной скоростью Vсрk.

Величина площади элементарного прямоугольника определяется следующим образом :

Где k=1…m- порядковый номер интервала, mвыбирается произвольно (m=n).

Путь разгона от скорости Vo. до скорости V1 : S1 =DS1 ,

До скорости V2 : S2 =DS1 +DS2 ,. до скорости Vn : Sn =

Результаты расчета заносятся в таблицу

K

01,9690,234
15,680,2140,2240,7941540,7941543,82453,0372423,037242
211,890,2960,2551,838162,6323148,78516,1482419,18548
314,090,4180,3570,91963,55191412,9911,945628,09384
421,390,5610,48954,09537,64721417,7472,6506284,59623
525,260,7340,64752,8405810,4877923,32566,25653138,9072
630,670,960,8475,193615,6813927,965145,239211,4956
736,551,5061,2338,8552824,5366733,61297,626442,865
844,373,022,26323,616448,1530740,46955,51951253,146
95013,883,4822,182270,3352747,1851046,6672002,187

Мощностной баланс автомобиля. Запишем уравнение мощностного баланса:

Где -тяговая мощность;

– мощность, затраченная на преодоление сил сопротивления дороги

– мощность, затраченная на преодоление силы аэродинамического сопротивления воздуха;

– мощность, затраченная на преодоление силы инерции автомобиля

Таблица 1

VPnPfNfNf+Nв
04448,22237,23800
54448,22240,2041201,0191250,441
104448,22249,12491,0032886,373
154448,22263,9283958,9165293,29
204448,22284,6865693,7228856,682
254448,22311,3757784,38513962,04
304448,22343,99610319,8720994,86
354448,22382,54713389,1430340,63
404448,22427,02917081,1642384,84
454448,22477,44221484,957512,99
504448,22533,78626689,3276110,57

Таблица 2

Об/минN(рад)V1V2V3V4V5Nt
90094,22,8845933,6936874,7325366,0576467,76621313918,79
1200125,63,8461244,9249156,3100488,07686110,3549519105,91
15001574,8076566,1561447,8875610,0960812,9436924449,47
1800188,45,7691877,3873739,46507212,1152915,5324329879,06
2100219,86,7307188,61860211,0425814,1345118,1211635324,29
2400251,27,6922499,84983112,620116,1537220,709940714,77
2700282,68,6537811,0810614,1976118,1729423,2986445980,1
30003149,61531112,3122915,7751220,1921525,8873851049,87
3300345,410,5768413,5435217,3526322,2113728,4761155853,71
3600376,811,5383714,7747518,9301424,2305831,0648560321,2
3900408,212,499916,0059820,5076626,249833,6535964381,95
4200439,613,4614417,237222,0851728,2690136,2423367965,57
450047114,4229718,4684323,6626830,2882338,8310671001,66
4800502,415,384519,6996625,2401932,3074441,419873419,83
5100533,816,3460320,9308926,817734,3266644,0085475149,67
5400565,217,3075622,1621228,3952236,3458846,5972876120,79
5700596,618,2690923,3933529,9727338,3650949,1860176262,79
5800607,066718,589623,8037630,4985639,0381650,0489376113,71

Расчет топливно-экономической характеристики автомобиля.

, где

– минимальный удельный расход топлива,

– плотность топлива (бензин), . – КПД трансмиссии, . и – коэффициенты, учитывающие соответственно изменения величины в зависимости от и двигателя, определяются по графику.

Тяговой расчет автомобиль сопротивление

Таблица 3

Об/минN(рад)
90094,27,7662133,794536
1200125,610,354954,135622
150015712,943694,574162
1800188,415,532435,110155
2100219,818,121165,743601
2400251,220,70996,474501
2700282,623,298647,302854
300031425,887388,22866
3300345,428,476119,25192
3600376,831,0648510,37263
3900408,233,6535911,5908
4200439,636,2423312,90642
450047138,8310614,31949
4800502,441,419815,83002
5100533,844,0085417,438
5400565,246,5972819,14343
5700596,649,1860120,94631
5800607,0750,0489321,56893

Расчет тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля