В.М. Скутнев

Автомобили

«Эксплуатационные свойства автомобиля»

Учебное пособие

Тольятти 2010

Министерство образования и наук РФ

Тольяттинский государственный университет

В.М. Скутнев

Автомобили

Эксплуатационные свойства автомобиля

Учебное пособие

Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 190201 «Автомобиле – и тракторостроение» и направлению 190100 «Наземные транспортные средства»

Тольятти 2010

УДК 629.33

ББК 39.33

С 46

Рецензенты:

Тольяттинского государственного университета

С 46 Скутнев В.М. Автомобили: Эксплуатационные свойства автомобиля: Учебное пособие.-Тольятти: ТГУ, 2009. – 127с.

Проведен анализ основных эксплуатационных свойств автомобиля, проявляющихся в процессе его движения, их измерителей и показателей, влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на тягово-скоростные и тормозные качества, на топливную экономичность, управляемость, устойчивость, плавность хода и проходимость.

Учебное пособие предназначен для студентов специальности 190201 «Автомобиле – и тракторостроение» и направлению 190100 «Наземные транспортные средства», специальности 190601. Может также использоваться для студентов специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» и направления 190500 «Эксплуатация транспортных средств».

Научный редактор к.т.н., доцент Н.С. Соломатин

Утверждено научно-методическим советом университета

УДК 629.33

ББК 39.33

© Тольяттинский государственный университет, 2010

Оглавление

Список обозначений…..………………………………………………………………………5

Введение……………………………………………………………………………………13

1. Основные эксплуатационные свойства автомобиля…………………………………….15

2. Тягово-скоростные свойства автомобиля………………………………………………..17

3. Тормозные свойства автомобиля…………………………………………………………40

4. Топливная экономичность автомобиля………………………………………………….53

5. Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность автомобиля с гидропередачей……………………………………………………………………………….57

6. Тяговый расчет автомобиля……………………………………………………………..64

7. Управляемость, поворачиваемость и маневренность автомобиля..…………………..79

8. Устойчивость автомобиля……………………………………………………………….90

9. Плавность хода………………….………………………………………………………..95

10. Проходимость автомобиля……………………………………………………………..111

Используемая литература…………………………………………………………………..121

Список обозначений

А –кинетическая энергия (работа)

А_а – лобовая площадь автомобиля

а – расстояние от центра массы автомобиля до оси передних колес, расстояние от нормальной реакции до оси колеса

а_R - расстояние от нормальной реакции до оси колеса

а_п – расстояние от центра подрессоренной массы до оси передних колес

В- колея колес автомобиля

В_а – ширина автомобиля

в – расстояние от центра массы автомобиля до оси задних колес

в_п - расстояние от центра центра подрессоренной массы до оси задних колес

В_ш – ширина шины

С – жесткость упругого элемента

С_пр - приведенная к средней плоскости колес жесткость подвески

С_п1 – жесткость передней подвески

С_п2 – жесткость задней подвески

С_ш1 – жесткость передних шин

С_ш2 – жесткость задних шин

C_x – коэффициент обтекаемости кузова

D –динамический фактор

D_сц – динамический фактор по сцеплению

D_гт – активный (наибольший) диаметр гидротрансформатора

d – диаметр обода колеса

f – коэффициент сопротивления качению

f₀ – коэффициент сопротивления качению при малой скорости

f_v – коэффициент сопротивления качению в зависимости от скорости

f_ст- статический прогиб подвески

f_д – динамический прогиб подвески

f_ш – деформация шины

F_ш – площадь контакта шины

G_а - сила тяжести (вес) автомобиля

G₁ – сила тяжести, приходящаяся на передние колеса

G₂ - сила тяжести, приходящаяся на задние колеса

G_сц – сцепной вес автомобиля

G_к – нагрузка на колесо

G₀ – вес автомобиля в снаряженном состоянии

g – ускорение свободного падения

H_а - высота автомобиля

H_ш – высота профиля шины

h_g , h_ц – высота центра массы автомобиля

h_в – высота приложения силы аэродинамического сопротивления

h, h₁, h₂ – дорожный просвет автомобиля

i – уклон дороги

i_гм – передаточное число гидромуфты

i_гт – передаточное число гидротрансформатора

I_д – момент инерции двигателя

I_к - момент инерции колеса

ΣI_к - суммарный момент инерции колес автомобиля

j_А – ускорение разгона автомобиля

j_Т – замедление при торможении

j_{Т max} – максимальное замедление при торможении

к_в – коэффициент сопротивления воздуха

к_φ – коэффициент сцепной массы

к_p– коэффициент сопротивления амортизатора

к_pсж– коэффициент сопротивления амортизатора при сжатии

к_pот– коэффициент сопротивления амортизатора при отбое

к_гт – коэффициент трансформации ГДТ

к_ш - коэффициент амортизации шины

к_ув – коэффициент сопротивления боковому уводу шины

к_э – коэффициент эффективности торможения

L – база автомобиля

l₀ - расстояние между осями шкворней или осями поворота управляемых колес

l₁ - расстояние от точки крепления оси рычага подвески до оси пружины подвески

l₂ – расстояние от точки крепления оси рычага подвески до оси колеса

M, m_пд – подрессоренная масса автомобиля

m_нп - не подрессоренная масса автомобиля

M_1, m_н1 – не подрессоренная масса автомобиля, приходящаяся на передние колеса

M₂, m_н2 – не подрессоренная масса автомобиля, приходящаяся на задние колеса

m_А – полная масса автомобиля

m_гр – масса перевозимого автомобилем груза

m₁ – часть полной массы автомобиля, приходящаяся на передние колеса

m₂ – часть полной массы автомобиля, приходящаяся на задние колеса

M_e- эффективный крутящий момент двигателя

M_je – инерционный момент двигателя

M_кр – крутящий момент на ведущих колесах

M_тр – момент трения в трансмиссии

M_jk- инерционный момент колеса

M_N – крутящий момент двигателя при максимальной мощности

M_emax – максимальный крутящий момент двигателя

M_T – тормозной момент

Mφ – предельный момент по сцеплению колес с дорогой

M_f – момент сопротивления качению

M_Н – момент на насосном колесе ГТ

M_T - момент на турбинном колесе ГТ

N_е – эффективная мощность двигателя

N_еmax – максимальная мощность двигателя

N_v – мощность двигателя при максимальной скорости

N_уд –удельная мощность двигателя

N_е – эффективная мощность двигателя

N_к – мощность на ведущих колесах

N – мощность, затрачиваемая на преодоление дорожного сопротивления при максимальной скорости

N_в – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха

Q – общий расход топлива

Q_Т - часовой расход топлива

Q_S – путевой расход топлива

q_e – удельный эффективный расход топлива двигателем

q_N - удельный эффективный расход топлива двигателем при максимальной мощности

q_min – минимальный удельный эффективный расход топлива двигателем

P – действующая сила

P_X – сила по оси X

P_y - сила по оси Y

P_Z - сила по оси Z

P_f – сила сопротивления качению

P_φ – предельная сила по сцеплению

P_ψ – сила дорожного сопротивления

Pα – сила сопротивления подъему

P_в – сила аэродинамического сопротивления

P_j – приведенная сила инерции

P_к – тяговая сила на колесе

P_Т – суммарная тормозная сила

P_Т1,2 – тормозные силы на передних и задних колесах

P_Ц - центробежная сила

P_тр –сила трения

p_ш – давление воздуха в шине

p_уд – удельное давление

R – радиус поворота

R_L – продольный радиус проходимости

R_В – поперечный радиус проходимости

R_X - касательная реакция дороги

R_У – боковая реакция дороги

R_Z – нормальная реакция дороги

r_ст – статический радиус колеса

r_д – динамический радиус колеса

r_к – радиус качения колеса

r_к0 – радиус качения ведомого колеса

r_у – радиус инерции подрессоренной массы относительно оси Y

S_а – путь, пройденный автомобилем

S_р – путь разгона

S – скольжение в гидромуфте или в гидротрансформаторе

S_Т – тормозной путь

S_О – остановочный путь

T – период колебаний

t₁ – время реакции водителя

t₂ – время запаздывания срабатывания тормозов

t₃ – время нарастания замедления до установившегося значения

t₄ – время торможения при установившееся замедлении

t_T – время торможения

t_о – остановочное время

t_р – время разгона

t_п – время переключения передач

u_к – передаточное число коробки передач

u_гп - передаточное число главной передачи

u_д - передаточное число дополнительной коробки

u_T – передаточное число трансмиссии

V_а – скорость автомобиля

V_д – действительная скорость движения

V_Т – теоретическая скорость движения

V_max - максимальная скорость автомобиля

V_min - минимальная скорость автомобиля

V_кр – критическая скорость

Z₀ – вертикальное перемещение центра подрессоренной массы

Z₁ - вертикальное перемещение подрессоренной массы над осью передних колес

Z₂ – вертикальное перемещение подрессоренной массы над осью задних колес

- угол продольного уклона, угол поворота подрессоренной массы вокруг оси Y

- передний угол проходимости (свеса)

- задний угол проходимости (свеса)

- угол поперечного уклона дороги, суммарный угол перекоса мостов

- углы перекоса переднего и заднего мостов

- критический укол поперечного уклона

- коэффициент распределения тормозных сил

– относительная скорость скольжения в контакте колеса с дорогой

- угол увода передних колес

- угол увода задних колес

- коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс автомобиля

- коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс колес

- угловое ускорение

- удельная тормозная сила

- угол поворота автомобиля

- угол поворота внутреннего колеса

- угол поворота внешнего колеса

- коэффициент трения трущихся поверхностей

- коэффициент сцепления

- коэффициент сцепления, при котором одновременно блокируются передние и задние колеса

- коэффициент сцепления в продольном направлении

- коэффициент сцепления в поперечном направлении

- плотность воздуха

– плотность жидкости ГТ

- плотность топлива

ψ - коэффициент дорожного сопротивления

- коэффициент дорожного сопротивления при максимальной скорости

η_Т – кпд трансмиссии

- кпд гидромуфты

- кпд гидротрансформатора

η_1, η₂ – коэффициенты связи колебаний между собой передней и задней частей кузова автомобиля

λ_Н – коэффициент крутящего момента насосного колеса ГДТ

λ_Т - коэффициент крутящего момента турбинного колеса ГДТ

λz – коэффициент вертикальной деформации шины

- угловая скорость вращения

- угловая скорость коленчатого вала двигателя (текущая)

- угловая скорость колеса,

- угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальной скорости

- угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальной мощности

- угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте

- минимальная угловая скорость коленчатого вала двигателя

- максимальная скорость коленчатого вала двигателя

- угловая скорость насосного колеса ГТ

- угловая скорость турбинного колеса ГТ

, – парциальные частоты колебаний подрессоренной массы

И – степень использования мощности двигателя

Е - степень использования оборотов двигателя

П – прозрачность ГТ

Введение

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям «Автомбиле – и тракторостроение» и «Автомобили и автомобильное хозяйство» и по направлениям «Наземные транспортные системы» и «Эксплуатация транспортных средств».

В процессе проектирования автомобиля его конструкции придают определенные свойства, которые называют потенциальными. Степень реализации этих свойств, а соответственно потребительское качество изделия, зависит от уровня расчетно-конструкторской разработки и примененной технологии изготовления, от свойств

Различают две группы свойств автомобиля, имеющих различную природу. Первая группа - функциональные свойсва, вторая группа - свойства надежности. Функциональные свойства автомобиля обеспечивают возможность выполнить свои функции, определяемые его назначением. Эти свойства автомобиля называют эксплутационными. Свойства надежности характеризуют способность автомобиля сохранять работоспособное состояние. Они включают в себя безотказность, долговечность, сохраняемость.

Для оценки эксплуатационных свойств автомобиля применяют соответствующие измерители и показатели. Измеритель характеризует то или иное свойство с качественной стороны. Показатель дает количественное значение измерителя. Измерители и показатели эксплуатационных свойств автомобиля устанавливаются ГОСТами, стандартами и другими нормативными документами. Для определения показателей эксплуатационных свойств проводят испытания автомобиля

В данном учебном пособии рассматриваются только основные эксплуатационные свойства, т.е. свойства, связанные с движением автомобиля и реализуемые в процессе его взаимодействия с окружающей средой.

В результате изучения данного курса студент должен

знать:

- методы расчета и анализа основных эксплуатационных свойств автомобиля;

- направления и способы улучшения эксплуатационных свойств;

уметь:

- составлять математические модели, описывающие функциональные свойства автомобиля;

- выполнять расчеты по определению выходных характеристик автомобиля по каждому из эксплуатационных свойств;

- проводить анализ полученных характеристик эксплуатационных свойств автомобиля;

- находить пути их совершенствования;

иметь навыки:

- проведения расчетов и анализа эксплуатационных свойств автомобиля, в том числе с помощью ЭВМ;

- определения функциональных характеристик автомобиля, обеспечивающих оптимальные

эксплуатационные свойства.

Изучение этого курса дает специалисту необходимый объем знаний для анализа эксплуатационных свойств автомобиля, выполнения необходимого объема расчетов на стадии проектирования как автомобиля в целом, так и отдельных его агрегатов и систем, для рационального выбора типа подвижного состава, оптимального его использования при выполнении транспортной работы.