4. Динамические свойства автомобиля

4.1. Построение динамического паспорта автомобиля

Динамический фактор:

(4.1)

Рассчитаем начальное значение для первой передачи на прямой и пониженной соответственно передачах в раздаточной коробке:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицы 4.1. и 4.2.

Для построения графика контроля буксования сначала рассчи­тывают динамические факторы по сцеплению при разных нагруз­ках на автомобиль.

При этом используют следующие выражения:

D_{0 сц} = ; (4.2)

D_{а сц} = , (4.3)

где: D_0сц и D_асц — динамические факторы по сцеплению соответ­ственно снаряженного автомобиля и автомобиля с полной на­грузкой;

G_o и G_a — вес соответственно снаряженного и полностью груженого автомобилей;

G_o2 и G_a2 — вес, приходящийся на веду­щие колеса соответственно снаряженного и полностью груженого автомобилей;

φ_х — коэффициент продольного сцепления (φ_х = 0,1...0,8).

Таблица 4.2.

Динамический фактор для прямой передачи

Номер передачи	Частота вращения коленчатого вала, об/мин
	700	1400	2100	2800	3500	4200	4900	5600
1	0,409	0,434	0,443	0,436	0,414	0,375	0,321	0,252
2	0,219	0,232	0,235	0,230	0,215	0,191	0,159	0,117
3	0,152	0,159	0,160	0,153	0,138	0,117	0,089	0,053
4	0,105	0,107	0,102	0,091	0,073	0,048	0,016	-0,023
5	0,086	0,086	0,078	0,062	0,039	0,009	-0,028	-0,073

4.2. Характеристика ускорений

Коэффициент учета вращающихся масс автомобиля при включении передачи:

(4.4)

где: J_д=0,13 – момент инерции двигателя.

J_к=1,1, J_тр=1,34 – момент инерции колес и трансмиссии.

М_н, М – соответственно полная масса автомобиля при номинальной и заданной нагрузке.

Соответственно для первой передачи при прямой и пониженной передачах в раздаточной коробке соответственно:

Величина ускорения:

(4.5)

Рассчитаем начальное значение для первой передачи на прямой передаче в раздаточной коробке:

Рассчитаем начальное значение для первой передачи на пониженной передаче в раздаточной коробке:

Аналогично проводим расчеты для других передач при соответствующих частотах вращения коленчатого вала. Результаты расчетов занесены в таблицы 4.3. и 4.4.

Таблица 4.3.

Номер передачи	Частота вращения коленчатого вала, об/мин
	700	1400	2100	2800	3500	4200	4900	5600
1	2,471	2,626	2,682	2,640	2,499	2,260	1,922	1,486
2	1,688	1,791	1,819	1,773	1,654	1,460	1,192	0,850
3	1,216	1,281	1,282	1,221	1,096	0,908	0,658	0,344
4	0,826	0,846	0,805	0,701	0,535	0,306	0,016	-0,337
5	0,666	0,659	0,585	0,443	0,233	-0,046	-0,393	-0,807

Время и путь разгона определяют следующим образом. Кривые графика ускорений (см. рис. 3.2) разбивают на ряд отрезков, соответствующих определенным интервалам скоростей:

на низшей передаче — 0,5...0,8 м/с,

на промежуточных — 1,4...2,8 м/с

на высшей — 2,8...4,2 м/с.

Внутри каждого интервала скорости ΔV ускорение автомобиля можно считать постоянной величиной, равной его среднему значению:

(3.7)

где j(V_k+1) и j(V_k) - ускорения соответственно в начале и в конце интервала скорости, м/с. Результаты расчетов в таблице .4.3

Таблица.4.4

Результаты расчета среднего ускорения на повышенной передаче

№	Интервалы скорости автомобиля, м/с
передачи	1,44-2,87	2,87-4,31	4,31-5,75	5,75-7,18	7,18-8,62	8,62-10,3
1	2,548	2,654	2,661	2,569	2,379	2,060
№	Интервалы скорости автомобиля, м/с
передачи	10,3-13,39	13,39-16,07	16,07-18,75	18,75-21,7
2	1,757	1,557	1,326	1,143
№	Интервалы скорости автомобиля, м/с
передачи	21,7-23,09	23,09-26,94	26,94-32,5
3	1,001	0,783	0,545
№	Интервалы скорости автомобиля, м/с
передачи	32,5-36	36-41,3
4	0,293	0,077

Расчет проводим для каждой передачи, при этом V_n^I = V₁^II, V_n^II = V₁^III и т.д. Результаты заносятся в таблицу (табл.4.4).

Таблица 4.4

Среднее значение ускорения в выбранном интервале скоростей на повышенной передаче

№	Интервалы скорости автомобиля, м/с
передачи	1,44-2,87	2,87-4,31	4,31-5,75	5,75-7,18	7,18-8,62	8,62-10,3
1	0,564	0,541	0,540	0,559	0,604	0,816
№	Интервалы скорости автомобиля, м/с
передачи	10,3-13,39	13,39-16,07	16,07-18,75	18,75-21,7
2	1,760	1,720	2,020	2,584
№	Интервалы скорости автомобиля, м/с
передачи	21,7-23,09	23,09-26,94	26,94-32,5
3	1,391	1,924	2,780
№	Интервалы скорости автомобиля, м/с
передачи	32,5-36	36-41,3
4	11,945	69,281

Среднее ускорение можно также рассчитать, зная значения скорости в начале и конце интервала. Так, например, при изменении скорости от V_k до V_k+1 среднее ускорение:

(3.8)

где Δτ_k — время разгона в заданном интервале скоростей, с.

Из последнего выражения определяем время разгона в интервале скоростей от V_k до V_k+1:

. (3.9)

Таблица 4.5

Среднее значение ускорения в выбранном интервале скоростей на передаче

Номер передачи	Путь, м	Время, с	Скорость, м/с		Среднее
					ускорение,
			начальная	конечная	м/с2
1	21,977	3,624	1,436	10,300	2,479
2	143,624	8,084	10,234	21,700	1,445
3	161,905	6,095	21,634	32,500	0,776
4	3086,842	81,226	32,434	41,300	0,185
1-ое переключение	5,120	0,500	10,300	10,234	-0,132
2-ое переключение	10,820	0,500	21,700	21,634	-0,132
3-ое переключение	16,210	0,500	32,500	32,434	-0,133

Вычислив значение времени разгона в каждом интервале скоростей, находим общее врем я раз гона на (п-1)·т интервалах от минимальной V_min до скорости V_k по формуле:

τ_р = Δτ₁ + Δτ₂ +...+ Δτ_(п-1)·т + (т-1)· τ_nп = 99,62 (с) (3.10)

где τ_пп — время переключения передач, с ;

т-1 – количество переключений при разгоне.

На некоторых автомобилях одни из передач не имеют синхронизаторов, это необходимо учитывать при расчете времени τ_р.

Таблица 4.6

Время, затрачиваемое на переключение передач

Коробка передач	Время переключения передач при движении АТС
	бензиновый ДВС	дизельный ДВС
С синхронизатором	0,5	1,0
Без синхронизатора	1,0	4,0

Уменьшение скорости, м/с, автомобиля при переключении передач, зависящее от дорожных условий, скорости движения и параметров обтекаемости, определяется по формуле:

ΔV_пп = 9,43τ_ппψ=9,43·0,5·0,045=0,2122 (3.11)

Таким образом, рассчитав все параметры, строим кривую времени разгона (рис. 3.5).

Определяют среднее ускорение на определенном интервале по формуле:

, (3.12)

где - ускорение определяемое по графику ускорений на j-ой передаче, м/с². Результаты приведены в таблице 3.8.

Значение ускорений в определенных точках определяют из графика ускорений. Затем зная начальную и конечную скорость в интервале и его среднее ускорение по формуле находят Δτ_р по формуле:

(3.13)

Результаты расчета приведены в таблице 4.7

Таблица 3.8

Результаты расчета среднего ускорения на повышенной и пониженной передаче

Передачи	Тип передачи
	Повышенная
1	2,879
2	1,816
3	0,866
4	0,362

Таблица 4.7

Результаты расчета среднего времени на повышенной и пониженной передаче

Передачи	Тип передачи
	Повышенная
1	0,07
2	0,117
3	0,245
4	0,585

Для нахождения пути разгона исполь зуют те же интервалы скоростей, которые были выбраны при определении времени разгона. При этом считается, что в каждом интервале скоростей автомобиль движется равномерно со средней скоростью:

. (3.14)

При разгоне от скорости V_k до V_k+1 путь разгона в этом интервале скоростей:

ΔS_k = V_cpk Δt_k, (3.15)

или с учетом предыдущей формулы:

. (3.16)

Расчет проводим для каждой передачи. Результаты расчета скорости и пути разгона приведены в таблицах 3.11.

Таблица 4.8

Результаты расчета скорости автомобиля

Скорость автомобиля Vcpk	Результаты расчетов
1 – ая передача	2,02	2,72	3,42	4,12	4,82	5,52	6,22	6,92	7,62	8,32
2 – ая передача	3,43	5,43	7,43	9,43	11,43
3 – я передача	5,088	7,09	9,09	11,09	13,09	15,09	17,09	19,08
4 – ая передача	7,83	10,8	13,83	16,83	19,83	22,83	25,83

Таблица 4.8

Результаты расчета пути при разгоне автомобиля на повышенной передаче

Путь при разгоне автомобиля ΔSk	Результаты расчетов
1 – ая передача	0,46	0,61	0,75	0,91	1,07	1,26	1,48	1,75	2,08	2,53
2 – ая передача	3,46	5,32	7,5	10,43	15,08
3 – я передача	10,25	13,89	17,8	22,33	27,89	35,25	45,78	62,67
4 – ая передача	49,70	68,98	92,77	126,04	179,19	284,31	607,05

Среднее ускорение, развиваемое автомобилем на отдельных передачах и в целом за весь разгон, определяют по формуле:

(3.17)

где и - конечная и начальная скорости движения автомобиля на j-ой передаче, м/с;

- время разгона автомобиля на j-ой передаче, с.

Рассмотренный метод определения времени и пути разгона автомобиля является приближенным. Поэтому полученные при расчете результаты могут несколько отличаться от действительных.

Таблица 4.9

Результаты расчета пути при разгоне автомобиля на повышенной передаче

Передачи	Тип передачи
	Повышенная
1	0,016
2	0,025
3	0,052
4	0,124

5. ПОКАЗАТЕЛИ ТЯГОВО-СКОРОСТНЫХ СВОЙСТВ АВТОМОБИЛЯ

Построенные характеристики тягово-скоростных свойств автомобиля позволяют определить численные значения основных показателей динамичности. Номенклатура показателей и методика их определения приводятся ниже.