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)
Определяем передаточное число четвёртой ступени коробки передач:
. (1.5.9)
1.6 Построение тяговой характеристики автомобиля
Определим тяговое усилие, на каждой передаче Н
, (1.6.1)
где 
–
передаточное число i-ой
передачи.
Для примера
рассчитаем
на 1-ой передаче при
500
:
4047,9
Н
Остальные значения вычисляются аналогично, результаты расчёта заносятся в таблицу 1.6.1.
Таблица 1.6.1 – Тяговая характеристика автомобиля
Передача |
Параметр |
Частота вращения коленчатого вала двигателя |
|||||||||||
500 |
1000 |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
4000 |
4500 |
5000 |
5500 |
6000 |
||
I |
Рт, Н |
4047,9 |
4295,1 |
4480,5 |
4604,1 |
4665,9 |
4665,9 |
4604,1 |
4480,5 |
4295,1 |
4047,9 |
3738,9 |
3368,1 |
Vа. м/с |
1,0 |
1,9 |
2,9 |
3,9 |
4,9 |
5,8 |
6,8 |
7,8 |
8,8 |
9,7 |
10,7 |
11,7 |
|
II |
Рт, Н |
2550,2 |
2705,9 |
2822,7 |
2900,6 |
2939,5 |
2939,5 |
2900,6 |
2822,7 |
2705,9 |
2550,2 |
2355,5 |
2121,9 |
Vа. м/с |
1,5 |
3,1 |
4,6 |
6,2 |
7,7 |
9,3 |
10,8 |
12,3 |
13,9 |
15,4 |
17,0 |
18,5 |
|
III |
Рт, Н |
1619,2 |
1718,0 |
1792,2 |
1841,6 |
1866,4 |
1866,4 |
1841,6 |
1792,2 |
1718,0 |
1619,2 |
1495,6 |
1347,2 |
Vа. м/с |
2,4 |
4,9 |
7,3 |
9,7 |
12,2 |
14,6 |
17,0 |
19,4 |
21,9 |
24,3 |
26,7 |
29,2 |
|
IV |
Рт, Н |
1012,0 |
1073,8 |
1120,1 |
1151,0 |
1166,5 |
1166,5 |
1151,0 |
1120,1 |
1073,8 |
1012,0 |
934,7 |
842,0 |
Vа. м/с |
3,9 |
7,8 |
11,7 |
15,6 |
19,4 |
23,3 |
27,2 |
31,1 |
35,0 |
38,9 |
42,8 |
46,7 |
|
Определим скорость движения автомобиля на каждой передаче, м/с
. (1.6.2)
Для примера
рассчитаем
на 1-ой передаче при
500
:
1
м/с
Остальные значения вычисляются аналогично, результаты расчёта заносятся в таблицу 1.6.1.
По таблице 1.6.1 строится тяговая характеристика автомобиля, рисунок 1.2.
Тяговое усилие, подводимое к ведущим колёсам автомобиля, расходуется на преодоление сопротивлений качению, воздуха, подъёму и силам инерции.
Определим силу сопротивления воздуха на каждой передаче, Н
. (1.6.3)
Для примера
рассчитаем
на 1-ой передаче
при
500
:
=
0,53Н
Остальные значения вычисляются аналогично, результаты расчёта заносятся в таблицу 1.6.2.
Таблица 1.6.2 – Тяговая характеристика с учётом сил сопротивления
Передача |
Параметр |
Частота вращения коленчатого вала двигателя |
|||||||||||
500 |
1000 |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
4000 |
4500 |
5000 |
5500 |
6000 |
||
I |
Vа. м/с |
1,0 |
1,9 |
2,9 |
3,9 |
4,9 |
5,8 |
6,8 |
7,8 |
8,8 |
9,7 |
10,7 |
11,7 |
Рв, Н |
0,53 |
2,11 |
4,75 |
8,44 |
13,19 |
19,00 |
25,86 |
33,77 |
42,74 |
52,77 |
63,85 |
75,99 |
|
Рвс, Н |
4047,4 |
4293,0 |
4475,7 |
4595,6 |
4652,7 |
4646,9 |
4578,2 |
4446,7 |
4252,3 |
3995,1 |
3675,0 |
3292,1 |
|
II |
Vа. м/с |
1,5 |
3,1 |
4,6 |
6,2 |
7,7 |
9,3 |
10,8 |
12,3 |
13,9 |
15,4 |
17,0 |
18,5 |
Рв, Н |
1,33 |
5,32 |
11,97 |
21,27 |
33,24 |
47,86 |
65,15 |
85,09 |
107,69 |
132,95 |
160,87 |
191,45 |
|
Рвс, Н |
2548,8 |
2700,6 |
2810,7 |
2879,3 |
2906,3 |
2891,6 |
2835,4 |
2737,6 |
2598,2 |
2417,2 |
2194,6 |
1930,4 |
|
III |
Vа. м/с |
2,4 |
4,9 |
7,3 |
9,7 |
12,2 |
14,6 |
17,0 |
19,4 |
21,9 |
24,3 |
26,7 |
29,2 |
Рв, Н |
3,30 |
13,19 |
29,68 |
52,77 |
82,45 |
118,73 |
161,60 |
211,07 |
267,14 |
329,80 |
399,06 |
474,92 |
|
Рвс, Н |
1615,9 |
1704,8 |
1762,5 |
1788,9 |
1783,9 |
1747,6 |
1680,0 |
1581,1 |
1450,9 |
1289,3 |
1096,5 |
872,3 |
|
IV |
Vа. м/с |
3,9 |
7,8 |
11,7 |
15,6 |
19,4 |
23,3 |
27,2 |
31,1 |
35,0 |
38,9 |
42,8 |
46,7 |
Рв, Н |
8,4 |
33,8 |
76,0 |
135,1 |
211,1 |
303,9 |
413,7 |
540,4 |
683,9 |
844,3 |
1021,6 |
1215,8 |
|
Рвс, Н |
1003,5 |
1040,0 |
1044,1 |
1015,9 |
955,4 |
862,5 |
737,3 |
579,8 |
389,9 |
167,7 |
|
|
|
Определим свободную силу тяги автомобиля на каждой передаче, Н
. (1.6.4)
Для примера
рассчитаем
на 1-ой передаче при
500
:
=4047,4
Н
Остальные значения вычисляются аналогично, результаты расчёта
заносятся в таблицу 1.6.2.
По таблице 1.6.2 строится характеристика свободной тяговой силы
автомобиля, рисунок 1.3.
1.7 Определение основных показателей динамики автомобиля с механической трансмиссией
1.7.1 Динамический фактор
Универсальным измерителем динамических качеств автомобиля служит динамический фактор, представляющий отношение свободной тяговой силы к силе тяжести автомобиля.
Производим расчёт динамического фактора при движении автомобиля при оборотах коленчатого вала n=500-6000 на всех передачах:
, (1.7.1)
где – свободная сила тяги автомобиля, Н.
Для примера
определим свободную силу тяги на первой
передаче при 500
коленчатого вала:
Результаты
расчёта
сведены в таблицу 1.7.1.
Таблица 1.7.1 – Динамическая характеристика автомобиля
Передача |
Параметр |
Частота вращения коленчатого вала двигателя |
|||||||||||
500 |
1000 |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
4000 |
4500 |
5000 |
5500 |
6000 |
||
I |
Vа. м/с |
1,0 |
1,9 |
2,9 |
3,9 |
4,9 |
5,8 |
6,8 |
7,8 |
8,8 |
9,7 |
10,7 |
11,7 |
D |
0,30 |
0,32 |
0,34 |
0,35 |
0,35 |
0,35 |
0,34 |
0,33 |
0,32 |
0,30 |
0,28 |
0,25 |
|
II |
Vа. м/с |
1,5 |
3,1 |
4,6 |
6,2 |
7,7 |
9,3 |
10,8 |
12,3 |
13,9 |
15,4 |
17,0 |
18,5 |
D |
0,19 |
0,20 |
0,21 |
0,22 |
0,22 |
0,22 |
0,21 |
0,21 |
0,20 |
0,18 |
0,17 |
0,15 |
|
III |
Vа. м/с |
2,4 |
4,9 |
7,3 |
9,7 |
12,2 |
14,6 |
17,0 |
19,4 |
21,9 |
24,3 |
26,7 |
29,2 |
D |
0,12 |
0,13 |
0,13 |
0,13 |
0,13 |
0,13 |
0,13 |
0,12 |
0,11 |
0,10 |
0,08 |
0,07 |
|
IV |
Vа. м/с |
3,9 |
7,8 |
11,7 |
15,6 |
19,4 |
23,3 |
27,2 |
31,1 |
35,0 |
38,9 |
42,8 |
46,7 |
D |
0,0756 |
0,0783 |
0,0786 |
0,0765 |
0,0719 |
0,0650 |
0,0555 |
0,0437 |
0,0294 |
0,0126 |
|
|
|
По таблице 1.7.1 строится динамический характер автомобиля, рисунок 1.4.
Определим коэффициент учёта вращающихся масс на каждой передаче:
,
(1.7.2)
где 
,
– эмпирические коэффициенты, в данном
расчёте принимаются
0,05,
0,07,
согласно [2].
Коэффициент учёта вращающихся масс на 1-ой передаче:
Коэффициент учёта вращающихся масс на 2-ой передаче:
Коэффициент учёта вращающихся масс на 3-ей передаче:
Коэффициент учёта вращающихся масс на 4-ой передаче:
Определим ускорение
на горизонтальной дороге на каждой
передаче,
, (1.7.3)
где 
– суммарный коэффициент сопротивления
дороги, в данном расчёте
принимается
0,015,
согласно [2].
Для примера
рассчитаем
на 1-ой передаче при
500
:
=1,31
Остальные значения вычисляются аналогично, результаты расчёта заносятся в таблицу 1.7.2.
Таблица 1.7.2 – Прямые и обратные ускорения
Передача |
Параметр |
Частота вращения коленчатого вала двигателя |
|||||||||||
500 |
1000 |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
4000 |
4500 |
5000 |
5500 |
6000 |
||
I |
Vа. м/с |
1,0 |
1,9 |
2,9 |
3,9 |
4,9 |
5,8 |
6,8 |
7,8 |
8,8 |
9,7 |
10,7 |
11,7 |
jа, м/с |
1,31 |
1,39 |
1,45 |
1,50 |
1,51 |
1,51 |
1,49 |
1,44 |
1,38 |
1,29 |
1,18 |
1,05 |
|
1/jа, с/м |
0,76 |
0,72 |
0,69 |
0,67 |
0,66 |
0,66 |
0,67 |
0,69 |
0,73 |
0,77 |
0,85 |
0,95 |
|
II |
Vа. м/с |
1,5 |
3,1 |
4,6 |
6,2 |
7,7 |
9,3 |
10,8 |
12,3 |
13,9 |
15,4 |
17,0 |
18,5 |
jа, м/с |
1,20 |
1,27 |
1,33 |
1,36 |
1,38 |
1,37 |
1,34 |
1,29 |
1,22 |
1,13 |
1,02 |
0,88 |
|
1/jа, с/м |
0,84 |
0,79 |
0,75 |
0,73 |
0,73 |
0,73 |
0,75 |
0,77 |
0,82 |
0,89 |
0,98 |
1,13 |
|
III |
Vа. м/с |
2,4 |
4,9 |
7,3 |
9,7 |
12,2 |
14,6 |
17,0 |
19,4 |
21,9 |
24,3 |
26,7 |
29,2 |
jа, м/с |
0,88 |
0,93 |
0,97 |
0,99 |
0,98 |
0,96 |
0,92 |
0,86 |
0,78 |
0,68 |
0,56 |
0,42 |
|
1/jа, с/м |
1,14 |
1,07 |
1,03 |
1,01 |
1,02 |
1,04 |
1,09 |
1,17 |
1,29 |
1,48 |
1,80 |
2,40 |
|
IV |
Vа. м/с |
3,9 |
7,8 |
11,7 |
15,6 |
19,4 |
23,3 |
27,2 |
31,1 |
35,0 |
38,9 |
42,8 |
46,7 |
jа, м/с |
0,53 |
0,55 |
0,56 |
0,54 |
0,50 |
0,44 |
0,35 |
0,25 |
0,13 |
|
|
|
|
1/jа, с/м |
1,89 |
1,80 |
1,80 |
1,86 |
2,01 |
2,29 |
2,82 |
3,99 |
7,96 |
|
|
|
|
Определим величину
обратных ускорений
,
.
Результаты расчёта
заносятся в таблицу 1.7.2.
По таблице 1.7.2 строим график прямых, рисунок 1.5 и обратных ускорений, рисунок 1.6.
Определим время разгона методом графического интегрирования графика обратных ускорений. По графику величин обратных ускорений строим огибающую. Её отрезок на промежутке от 0 до 27,7 м/с (100 км/ч) делим на равные части и из центра этих отрезков проводим линии до пересечения с огибающей, проецируя их на ось обратных ускорений. Далее значения отрезков на оси и разница между концом и началом отрезков оси абсцисс заносятся в таблицу 1.7.3.
Таблица 1.7.3 – Интегрирование графика обратных ускорений
№ п/п |
|
|
|
1 |
9,5 |
27,5 |
261,3 |
2 |
9,6 |
27,5 |
264 |
3 |
11,6 |
27,5 |
319 |
4 |
15,1 |
27,5 |
415,3 |
5 |
20,8 |
27,5 |
572 |
,
мм
,
мм
Определим площади
отдельных фигур, заключённых под
огибающей,
, (1.7.4)
где – величина обратного ускорения, мм;
–
разница между
концом и началом отрезка на оси абсцисс,
мм.
Для примера
рассчитаем
1-ой
фигуры:
=261,3
Остальные значения вычисляются аналогично, результаты расчёта
заносятся в таблицу 1.7.3.
Определим суммарную площадь фигуры, заключенной под огибающей,
. (1.7.5)
Определяем время разгона от 0 до скорости 27,7 м/с (100 км/ч), с
, . (1.7.6)
где
–
суммарная площадь фигуры, заключенной
под огибающей,
;
а
– масштаб скорости,
;
b
– масштаб скорости,
.
с
Определим
время разгона от скорости
до скорости
,м/с:
,
(1.7.7)
где
-
площадь отдельной фигуры, заключённой
под огибающей,
.
Определим
время разгона от скорости
до скорости
,м/с
,
Аналогично
находятся
до скорости 27,7м/с.
По
полученным значениям t
и графику обратных ускорений определяем
значения
;
результаты сводим в таблицу 1.7.4.
Таблица 1.7.4 – Время разгона
-
0
5,5
11
16,5
22
27,5
0
2,7
5,8
9,3
13,8
20,1
По таблице 1.7.4 строится график времени разгона, рисунок 1.7.
На графике времени разгона принимается: для оси абсцисс
масштаб
,
а для оси ординат масштаб
Определим путь
разгона методом графического интегрирования
графика времени разгона. Отрезок графика
на промежутке от 0 до 27,7 м/с
(100 км/ч)
делим на равные части и из центра этих
отрезков проводим линии до пересечения
с ним, проецируя их на ось времени. Далее
значения отрезков на оси
и разница между
концом и началом отрезков оси абсцисс
заносятся в таблицу 1.7.5.
Таблица 1.7.5 – Интегрирование графика пути разгона
№ п/п |
|
, мм |
|
1 |
6,3 |
27,5 |
173,3 |
2 |
21,1 |
27,5 |
580,3 |
3 |
38,7 |
27,5 |
1064,3 |
4 |
59,6 |
27,5 |
1639 |
5 |
88,3 |
27,5 |
2428,3 |
,
мм
Определим площади отдельных фигур, заключённых под графиком времени разгона,
, (1.7.8)
где – величина времени, мм.
Для примера
рассчитаем
1-ой фигуры:
=173,3
Остальные значения вычисляются аналогично, результаты расчёта заносятся в таблицу 1.7.5.
Определим площадь фигуры, заключенной под графиком пути разгона,
. (1.7.9)
Определяем путь разгона от 0 до скорости 27,7 м/с (100 км/ч), м
. (1.7.10)
м
Определим путь
разгона от скорости 0 до скорости
,
м
, (1.7.11)
где 
–
путь разгона от 0 до скорости
;
–
площадь i-ой
фигуры, заключённых под графиком,
.
Для примера рассчитаем путь разгона от 0 до скорости 2,8 м/с:
=8,3
м
Остальные значения
вычисляются аналогично, результаты
расчёта заносятся в таблицу 1.7.6.
Таблица 1.7.6 – Путь разгона
|
0 |
5,5 |
11 |
16,5 |
22 |
27,5 |
|
0 |
8,3 |
36,2 |
87,3 |
165,9 |
282,5 |
По таблице 1.7.6 строится график пути разгона, рисунок 1.8.