Класифікація сил та моментів, що діють на автомобіль:

1.Рушійні (реакції на ведучих колесах створюються коловою силою ).

2.Опору руху ( моменти опору коченню горизонтальна повздовжня складова реакції дороги на колеса автомобіля сила опору повітря , сила опору підйому автомобіля , сила інерції автомобіля , повздовжня складова сили опору причепа , при наявності причепа).

3.Нормальні до напряму руху (нормальні реакції дороги на колеса автомобіля нормальна складова сили тяжіння автомобіля, нормальна складова сили опору причепа або гакове навантаження ).

Рушійні сили - колова сила на ведучих колесах створюється за рахунок підведення через трансмісію крутного моменту від двигуна.

Потужні можливості двигуна визначаються виходячи з його зовнішньої швидкісної характеристики, яка отримується шляхом випробування двигунів на спеціальних стендах при максимальному навантаженні та при встановленій частоті обертання колінчатого вала, визначити крутний момент і потужність.

Швидкісна характеристика двигуна називається зовнішньою, якщо зняття даних проводиться при повній подачі паливної суміші. Якщо подача палива неповна, то швидкісна характеристика називається частковою. Якщо при проектуванні автомобіля є двигун, зовнішня швидкісна характеристика якого відома, то її використовують при виконанні тягово-динамічного розрахунку автомобіля.

Якщо при проектуванні автомобіля характеристика двигуна невідома, то розрахунок проводять, використовуючи приблизну швидкісну зовнішню характеристику двигуна.

а) карбюраторний. б) з впорскуванням бензину.

Рис 2. Швидкісні зовнішні характеристики двигунів без обмежувача кутової швидкості: а) карбюраторного, б) з впорскуванням бензину.

а) ЯМЗ-238. б) Івеко.

Рис 4. Швидкісні зовнішні характеристики дизельних двигунів

з всережимним регулятором: а) ЯМЗ-238, б) Івеко.

Необхідні для побудови швидкісної зовнішньої характеристики поточні значення потужності , крутного моменту та питомої витрати палива можна розрахувати за наближеними емпіричними формулами:

кВт; (1).

Н.м; (2).

г/кВт год, (3) де

а,в,с- емпіричні коефіцієнти, які залежать від типу двигуна.

, , - поточні значення відповідно потужності, крутного моменту, частот обертання колінчатого валу.

Значення коефіцієнтів а, б, с.

Коефіцієнт	Тип двигуна
	карбюраторний		дизельний
	Легкового автомобіля та автобуса	Вантажного автомобіля		Легкового автомобіля	Вантажного автомобіля та автобуса
а	0,9	1,0		0,8	0,7
б	1,1	1,0		1,2	1,3
с	1,0	1,0		1,0	1,0

Значення коефіцієнтів , , .

Коефіцієнт	Тип двигуна
	карбюраторний	дизельний
	1,120	1,168
	0,580	0,670
	0,470	0,491

Згідно з методикою, розробленою в МАДІ, коефіцієнти а, в, с, можуть бути знайдені при . Це можливо за умови а+в+с=1.

(4).

Прийнявши та отримаємо коефіцієнт запасу крутного моменту.

(5)- коефіцієнт запасу крутного моменту

( пристосованості).

Як правило 1< >2. Для парової машини =2, але низький коефіцієнт корисної дії. Для газової турбіни =1,8 але велика нерівномірність витрати палива.

- коефіцієнт зменшення частоти обертання колінчатого вала, при навантаженні двигуна.

Характеристика двигунів

Тип двигуна	Наддув
Бензиновий	-	1,25……..1,3	1,33………1,54	4…………..7
Бензиновий	+	1,3 …….1,35	1,33………1,54	4…………..7
Дизельний легковий	-	1,15 ……1,2	1,18………1,66	3,5………...5
	+	1,2 ….....1,3	1,18………1,66	3,5……… 5
Дизельний вантажний	-	1,1 ……1,15	1,11………2,5	1,8………...3,2
	+*	1,15 …..1,3	1,11………2,5	1,8………...3,2

• З інтеркулером =1,25….1,4.

При максимальному значенні крутного моменту, при та рівності нулю похідної отримаємо

(6)

(7)

Розв’язавши систему рівнянь (1), (5), (7) отримаємо

(8.1)

(8.2)

(8.3)

В технічних характеристиках двигунів наводять значення максимальної потужності та максимального крутного моменту та при яких обертах. Тоді за формулами (8.1-8.3) можна підрахувати коефіцієнти а, в, с, а потім построїти зовнішню швидкісну характеристику двигуна.

При роботі двигуна в неусталеному режимі потужність, яку розвиває двигун, менша від потужності на усталеному режимі. Зменшення крутного моменту двигуна на неусталених режимах не перевершує 3 % і приблизно лінійно залежить від прискорення колінчатого валу.

- коефіцієнт зменшення крутного моменту.

При розганянні автомобіля частина крутного моменту двигуна втрачається на подолання сил інерції маховика та з’єднаних з ним деталей, при їх розганянні.

Частина крутного моменту втрачається в трансмісії, при передачі його від двигуна до коліс. Тому до коліс передається крутний момент

де

- момент інерції маховика та з’єднаних з ним деталей.

- передаточне число трансмісії.

- коефіцієнт корисної дії трансмісії.

Після визначення крутного моменту на колесах, колова сила на ведучих колесах при неусталеному режимі знаходиться за формулою

(9) де

- динамічний радіус колеса.

п- число ведучих коліс.

- момент інерції колеса.

При усталеному режимі, колова сила на ведучих колесах

При усталеному русі автомобіля, якщо двигун працює за зовнішньою характеристикою, колова сила на ведучих колесах найбільша.

Граничні розміри колової сили на ведучих колесах можуть визначатися їх зчепленням з дорогою. Припустивши, що коефіцієнти зчеплення всіх ведучих коліс одинакові, отримаємо колову силу на колесах, обмежену умовами зчеплення

де

f- коефіцієнт опору коченню ведучих коліс.

- нормальна реакція полотна дороги під ведучими колесами.

-максимальний крутний момент, який ведучі колеса можуть реалізувати за умовою зчеплення.

При розрахунках коефіцієнтом f нехтують і приймають, що колова сила на ведучих колесах дорівнює силі тяги, тобто

Коефіцієнт корисної дії трансмісії характеризує втрати енергії при передаванні до коліс і дорівнює добутку коефіцієнтів корисної дії окремих її механізмів.

Втрати потужності в трансмісії обумовлені тертям у вузлах та гідравлічними втратами. При проектних розрахунках коефіцієнт корисної дії окремих механізмів: коробки передач 0,96…0,98, роздавальної коробки 0,93…0,97, одного карданного шарніра 0,995, головної передачі 0,93(подвійної)… 0,97(одинарної), колісної передачі 0,98…0,99. При роботі двигуна за швидкісною характеристикою коефіцієнт корисної дії = 0,8…0,9.

На рис.1,2. показані двовісні автомобілі, що рухається по прямій ділянці дороги. Якщо поздовжній профіль дороги криволінійний, то автомобіль, крім поступального руху, робить ще обертальний рух відносно горизонтальної поперечної та вертикальної осей, що проходять через центр його мас. Ось Х, яка проходить через центр мас і паралельна площині руху, називають поздовжньою віссю, ось Z, перпендикулярну X і У, спрямовану нагору, – нормальною. ось У_, яка проходить через центр мас і перпендикулярна осям X та Z називають поперечною.

Приймають, що всі зовнішні сили, що діють на автомобіль, лежать у площині руху. Це дозволяє замість просторової схеми розглядати плоску (велосипедну), заміняючи в кожного з мостів два колеса одним.

Швидкістю й прискоренням автомобіля або ланок автопоїзда називають швидкості й прискорення їхніх центрів мас. Для їхнього визначення досить знати зовнішні сили, що діють на автомобіль.

Сила тяжіння автомобіля. Впливає на величину сили опору підйому автомобіля при русі на підйом. Її величину й положення центра мас, можна визначити за параметрами, наведеними у технічних характеристиках і довідкових матеріалах.

Положення центра мас по довжині визначається у двовісного автомобіля відстанями а й b (Рис 1) до геометричних осей обертання коліс відповідно переднього й заднього мостів. Ці осі будемо називати передньою й задньою осями автомобіля (причепа). Відстань між осями називають базою. Висота h_g до розташування центра мас приводиться в довідковій літературі.

Реакції дороги. Ці реакції вважають прикладеними до контактних поверхонь коліс автомобіля. У кожній точці цих поверхонь діють елементарні реакції, різні по величині й напрямку, які можуть бути замінені рівнодіючою реакцією й рівнодіючим моментом, розкладемо рівнодіючі реакції й моменти на три складові.

При вивченні тягово-швидкісних властивостей враховують тільки поздовжні R_х і нормальні R_z складові, а також моменти Т_f, що діє у площині обертання коліс. Для кожної осі зображується тільки по одній із зазначених складових. Реакція R_z дорівнює сумі нормальних реакцій, а R_x – сумі поздовжніх реакцій обох коліс осі. Сили й моменти, прикладені до тієї або іншої осі, будемо позначати індексом номера осі, починаючи з передньої

(Рис. 1).

Сили, які заставляють автомобіль рухатись передаються до опорної поверхні дороги через колесо. Сили гальмування, утримання автомобіля в нерухомому стані, опору руху теж передаються на несучу систему автомобіля через колесо.

Змінюється напрям руху, покращується плавність руху завдяки колесу.