3 Расчет динамики разгона автомобиля

Динамической характеристикой автомобиля называется зависимость динамического фактора D от скорости. Динамическим фактором назыается отношение свободной силыF_к –F_в, направленной на преодоление сил сопротивления дороги, к весу автомобиля:

D=(F_к –F_в)/G_a, (3.1)

где F_к- окружная сила на ведущих колесах автомобиля, кН;

F_в- сила сопротивления воздуха, кН;

G_a- вес автомобиля, кН.

При расчете силы сопротивления воздуха учитывается лобовое и добавочное сопротивления воздуха. Лобовое сопротивление является основным, однако, кроме него. Присутствуют добавочные виды сопротивления: сопротивление от выступающих частей (антенны, фары, зеркала бокового вида и т.п.), от движения воздуха через подкапотное пространство; сила трения воздуха о кузов автомобиля и др.

Сила сопротивления воздуха:

F_в=К_в·v_a² ·А_в, (3.2)

где К_в- суммарный коэффициент, учитывающий коэффициент лобового со противления, и коэффициент дополнительного сопротивления; для грузовых автомобилей К_в=0,5 Н·с²/м⁴;

v_a- скорость движения автомобиля;

А_в- площадь лобового сопротивления (проекция автомобиля на плоскость, перпендикулярную направлению движения).

Площадь лобового сопротивления:

А_в=α·Н_габ·В_габ, (3.3)

где α - коэффициент заполнения площади, для грузовых автомобилейα=0,96;

Н_габ- габаритная высота автомобиля, м;

В_габ- габаритная ширина автомобиля, м.

Ограничение динамического фактора по условиям сцепления колеса с поверхностью дороги:

D_φ=(F_кφ-F_в)/G_a, (3.4)

где F_кφ- ограничение окружной силы, кН.

Так как ограничение F_к наблюдается при начале движения автомобиля, т.е. на малых скоростях, то величиной сопротивления воздухаF_вможно пренебречь.

По результатам расчетов строится график динамической характеристики для всех передач и наносится линия ограничения динамического фактора.

На динамической характеристике отмечаются ключевые точки, по которым происходит сравнение автомобилей разных масс.

Для автомобиля ГАЗ-3309:

Площадь лобового сопротивления:

м².

Подставим числовые значения для первой точки:

кН

D=(19,145-0,0046)/8,1809,81=0,2385

Рассчитаем ограничения динамического фактора по условиям сцепления колеса с поверхностью дороги:

D_φ=51,8/(8,18·9,81)=0,646

Все последующие расчеты сводятся в таблицу 3.1

Таблица 3.1- Расчет значений динамического фактора и ускорений

,рад/с		80	105,7	131,4	188,4	219,8	251,2
Ме(ф), кНм		0,3406	0,3648	0,38	0,384	0,377	0,55
UT(1)=6,555	,м/с	1,18	1,561	1,94	2,782	3,246	3,71
	,км/ч	4,253	5,62	7	10,015	11,684	13,354
	,кН	19,145	20,504	21,36	21,584	21,19	19,954
	,кН	0,0046	0,008	0,0124	0,0254	0,0346	0,0452
	D	0,2385	0,2554	0,266	0,2687	0,2636	0,2481
	j, м/с2	0,6415	0,6935	0,7261	0,7344	0,7187	0,6711
UT(2)=3,933	,м/с	1,97	2,601	3,234	4,637	5,41	6,182
	,км/ч	7,088	9,365	11,642	16,692	19,474	22,256
	,кН	11,487	12,303	12,816	12,95	12,714	11,97
	,кН	0,0127	0,0222	0,0343	0,07	0,0961	0,1255
	D	0,143	0,153	0,1593	0,1605	0,1572	0,1476
	j, м/с2	0,6113	0,6654	0,6995	0,706	0,6881	0,6362
UT(3)=2,376	,м/с	3,26	4,306	5,35	7,675	8,954	10,234
	,км/ч	11,733	15,5	19,27	27,63	32,236	36,84
	,кН	6,94	7,432	7,742	7,823	7,68	7,233
	,кН	0,0349	0,0609	0,094	0,1934	0,2623	0,344
	D	0,086	0,0919	0,0953	0,0951	0,0924	0,086
	j, м/с2	0,4155	0,4592	0,4855	0,4829	0,4629	0,4155
UT(4)=1,442	,м/с	5,37	7,1	8,82	12,646	14,754	16,861
	,км/ч	19,33	25,542	31,752	45,526	53,11	60,7
	,кН	4,222	4,51	4,7	4,748	4,66	4,39
	,кН	0,0947	0,1655	0,2555	0,5252	0,7149	0,9336
	D	0,0514	0,0541	0,0554	0,0526	0,0492	0,0431
	j, м/с2	0,1835	0,2067	0,2178	0,1938	0,1646	0,1123
UT(5)=1	,м/с	7,74	10,23	12,72	18,236	21,276	24,315
	,км/ч	27,88	36,833	45,788	65,65	76,59	87,534
	,кН	2,921	3,128	3,258	3,293	3,233	3,044
	,кН	0,1967	0,3437	0,5313	1,092	1,4866	1,9416
	D	0,034	0,0347	0,034	0,0274	0,0218	0,0137
	j, м/с2	0,036	0,0423	0,036	-0,034	-0,074	-0,147

Ускорение автомобиля на передачах:

J=g/δ·(D-f-i),(3.5)

где g-ускорение свободного падения, м/с²;

δ-коэффициент , учитывающий разгон вращающихся масс;

D-динамический фактор;

f - коэффициент сопротивления качению

i - уклон дороги

Коэффициент, учитывающий разгон вращающихся масс,

δ=1+δ₁+δ₂·i_к², (3.6)

где ,–эмпирические коэффициенты, принимаются в пределах

= 0,03...0,05;= 0,04.. .0.06;

–передаточное число коробки передач.

Для расчетов принимаем =0,04,=0,05, тогда

Находим значения ускоре­ний:

м/с

Результаты остальных расчетов заносим в таблицу. По полученным данным строим график ускорения автомобиля на передачах (см. Приложение В).