Расчет и построение динамической характеристики автомобиля

Динамическая характеристика – это зависимость динамического фактора на различных передачах. По ней определяются основные характеристики автомобиля [5]:

– максимальная расчетная скорость движения;

– критическая скорость движения;

– максимальное сопротивление дороги и угол подъема, который может преодолеть автомобиль;

– абсолютное и контрольное время разгона, а также путь разгона.

Определяем динамический фактор:

(1.51)

где: Р_к – касательная сила тяги автомобиля;

Р_в – сила сопротивления воздуха;

G₀ – вес негруженого автомобиля;

G_а – вес груженого автомобиля.

Касательная сила по передачам определяется по формуле:

(1.52)

где: h_тр – КПД трансмиссии автомобиля;

i_кi и i₀ – передаточные числа, коробки передач и главной передачи автомобиля соответственно;

r_к – расчетный радиус качения ведущих колес автомобиля, мм.

(1.53)

где: Н и d – размер шин 260´508;

f₀ – коэффициент, учитывающий радиальную деформацию шины; f₀ =0,12..0,15.

Крутящий момент двигателя определяется по формуле:

(1.54)

где: М_кр – крутящий момент двигателя, Н×м;

N_e – мощность двигателя, кВт;

w – частота вращения коленвала, с^-1.

Эффективная мощность двигателя N_e, потребная для движения автомобиля в заданных условиях определяется по следующей формуле:

(1.55)

где: y_ст – приведенный коэффициент сопротивления ²стандартной² дороги; y_ст =0,02;

к_т – коэффициент, учитывающий запас мощности двигателя, необходимый для преодоления местных сопротивлений дороги без снижения скорости; к_т=1,35..1,45;

к – коэффициент обтекаемости;

к = 0,60..0,80 – для грузовых автомобилей;

F – лобовая площадь автомобиля, м²;

для грузовых автомобилей F = 3,0...6,5 м².

Строим характеристику проектируемого двигателя в сравнении с прототипом. На этом же месте строим мощности, необходимые для движения груженого и порожнего автомобиля. Определяем необходимую мощность по формуле (1.55).

Из построенных кривых графиков определяем, что максимальная скорость прототипа груженого автомобиля больше проектируемого на 2,4 %.

Расчет скорости движения автомобиля на всех передачах выполняется по формуле:

(1.56)

Сила сопротивления воздуха для скоростей движения автомобиля определяется по формуле:

(1.57)

где: Р_в – сила сопротивления воздуха.

Данные расчета заносим в таблицу 1.4 и строим динамическую характеристику автомобиля.

На оси абсцисс вправо от начала координат откладываем значение скорости автомобиля, и влево и по оси ординат значение динамического фактора в одинаковом масштабе. В левой части графика строится грузовая диаграмма. Луч, проведенный из начала координат под углом 45⁰ соответствует нагруженному автомобилю, а луч, проведенный из оси ординат под углом a=arctg(G₀/G_а) – груженому автомобилю. В правой части графика строим динамическую характеристику негруженого автомобиля.

По динамической характеристике на каждой передаче можно определить основные показатели автомобиля: максимальная расчетная скорость двигателя, критическая скорость движения на каждой передаче, ускорение автомобиля, максимальные сопротивления дороги и угол подъема, который может преодолеть автомобиль.

Таблица 1.4 – Динамический фактор

Передачи
		0,46	0,92	1,38	1,84	2,30	2,77	3,13	3,69
	0,583	0,619	0,607	0,592	0,583	0,57	0,55	0,442
	0,53	0,57	0,57	0,57	0,57	0,56	0,54	0,439
		0,89	1,79	2,68	3,57	4,47	5,36	6,08	7,15
	0,3	0,319	0,313	0,306	0,3	0,29	0,29	0,232
	0,275	0,294	0,296	0,294	0,3	0,29	0,28	0,225
		1,44	2,88	4,32	5,77	7,21	8,65	9,80	11,53
	0,186	0,198	0,193	0,189	0,19	0,18	0,18	0,14
	0,171	0,182	0,183	0,181	0,179	0,18	1,17	0,135
		2,35	4,7	7,06	9,41	11,76	14,1		18,82
	0,114	0,12	0,117	0,113	0,109	0,10	0,09	0,073
	0,104	0,111	0,11	0,108	0,105	0,1	0,09	0,07
		3,6	7,2	10,8	14,4	18,0	21,6	24,0	24,22
	0,074	0,077	0,072	0,067	0,06	0,05	0,04	0,021
	0,068	0,071	0,068	0,063	0,05	0,05	0,04	0,019