Iк1 ( m×g× Ѱmax1×r)/Mmax× η× i0× iрк ,

где Ѱ_max1 – коэффициент суммарного сопротивления дороги, преодолеваемого автомобилем на первой передаче;

Ѱ_max1=(0,3-0,4).

Меньшие значения относятся к легковым автомобилям.

i_к1 (1555×9.81×0,3×0,338)/125×0,98×4,3×1=2,9

Во избежание буксования ведущих колес должно быть соблюдено так же неравенство:

(M_max× η× i_к1× i₀× i_рк)/r m₁×g×φ×m_p1,

Iк1 (m1×g×φ×mp1* r)/( Mmax× η× i0× iрк),

где φ – коэффициент сцепления,

φ = (0,6-0,8);

m₁ – масса автомобиля, приходящаяся на переднюю ведущую ось;

m_p1 = 0,8 – коэффициент перераспределения нормальных реакций дороги при разгоне переднеприводных автомобилей.

i_к1 (777,5×9.81×0,7×0,8×0,338)/(125×0,98×4,3×1)= 3,49

Передаточные числа промежуточных ступеней коробки передач определяются из выражения:

где n – число ступеней коробки передач;

m – порядковый номер рассчитываемой передачи.

Повышающую передачу выбирают в пределах (0,78-0,82) от прямой.

i_к2 = = 2,55

i_к3 = = 1,87

i_к4 = = 1,04

i_к5 = 0,82

3.5.5 Передаточные числа раздаточной коробки

Передаточное число повышенной ступени раздаточной коробки принимается в пределах i_рк.пов = (1,0 – 1,2).

Для раздаточной коробки передаточное число понижающей передачи определяется из условия отсутствия буксования по следующей зависимости:

i_рк.пон = (m×g×φ×r)/ (M_max×η× i_к1× i₀). (26)

Полученное значение должно обеспечивать минимальную скорость движения автомобиля (2- 5) км/ч. Проверка производится по формуле:

V_min = (0.377×r×n_min)/(i_k1× i_рк.пон× i₀), км/ч (27)

где n_min = (900 – 1000) об/мин – для легковых автомобилей;

n_min = (500 – 600) об/мин – для грузовых автомобилей с бензиновыми двигателями;

n_min = (500 – 600) об/мин – для грузовых автомобилей с дизельными двигателями.

3.6 Расчет силового баланса автомобиля

Силовой баланс автомобиля выражается зависимостью:

Р_Т = Р_Д + Р_В + Р_И (28)

Тяговая сила на ведущих колесах автомобиля на каждой передаче определяется как:

Р_Тm = (M_e×i_k.m×i₀×i_pk×η)/r, (29)

где m – порядковый номер передачи;

M_e – крутящий момент на валу двигателя при соответствующих оборотах или скорости движения автомобиля, Нм.

Скорость движения автомобиля, км/ч, определяется по формуле:

V_m = (0.377×r ×n_e)/(i_k1× i_pk× i₀) (30)

Результаты расчетов свести в таблицу 8

Таблица 8 – Значения силы тяги на ведущих колесах автомобиля

ne, об/мин
Me, Нм
РТ1, Н
V1, км/ч
РТ2, Н
V2, км/ч
РТ3, Н
И т.д.

В таблицу 8 переносят данные из внешней скоростной характеристики по оборотам и крутящему моменту. Затем подсчитывают скорость движения автомобиля и тоже заносят в таблицу. При этих скоростях движения (оборотах коленчатого вала), выбирая соответствующие значения крутящего момента М_е, определяют силу тяги на ведущих колесах.

Сила сопротивления дороги:

Р_Д = m×ψ (31)

Ψ = f + i (32)

Для расчетов принимается:

i = 0

Ψ = f = 0.015(1 + V²/20000)

Сила сопротивления воздуха движению автомобиля:

Р_В = k ×F× V² (33)

Значения коэффициентов обтекаемости:

- для легковых автомобилей можно принять k = (0,25 – 0,35) Нс²/м⁴;

- Для грузовых автомобилей k = (0,60 – 0,70)

Силы сопротивления движению автомобиля зависят от скорости, поэтому Р_Д + Р_В можно подсчитать при целых значениях скорости и данные свести в таблицу 8.

Диапазон скоростей взять в зависимости от максимальной скорости от 5 до8 точек.

Таблица 9 – Значения Р_Д и Р_В в зависимости от скорости

V, км/ч	10	20	3	40	50	60		Vmax
РД, Н
РВ, Н

После заполнения таблиц 8 и 9 стоят график силового баланса автомобиля.

3.6.1 Пример расчета силового баланса автомобиля ВАЗ – 21120

Примечание. В примере приведен полный расчет. При выполнении курсового проекта выполнить расчет одного значения каждого вида, остальны е только занести в таблицы.

Силовой баланс автомобиля выражается зависимостью:

Р_т = Р_д+Р_в+Р_и,

где Р_т – сила тяги на ведущих колесах;

Р_д – сила сопротивления дороги;

Р_в – сила сопротивления воздуха;

Р_и – сила инерции.

Тяговая сила на ведущих колесах автомобиля на каждой передаче определяется из выражения:

Р_тm = (М_е*i_km*i_pk*i₀*η)/r,

где m – порядковый номер передачи;

М_е – крутящий момент на валу двигателя при соответствующих оборотах, Н*м.

Р_т11 = (117,05*3,49*1*4.3*0,98)/0,338 = 5093 Н;

Р_т12 = (123,16*3,49*1*4.3*0,98)/0,338 = 5359 Н;

Р_т13 = (125,27*3,49*1*4.3*0,98)/0,338 = 5451 Н;

Р_т14 = (121,57*3,49*1*4.3*0,98)/0,338 = 5290 Н;

Р_т15 = (108,68*3,49*1*4.3*0,98)/0,338 = 4729 Н;

Р_т16 = (101,75*3,49*1*4.3*0,98)/0,338 = 4427 Н;

Р_т17 = (89,18*3,49*1*4.3*0,98)/0,338 = 3880 Н;

Р_т21 = (117,05*2,55*1*4.3*0,98)/0,338 = 3721 Н;

Р_т22 = (123,6*2,55*1*4.3*0,98)/0,338 = 3929 Н;

Р_т23 = (125,27*2,55*1*4.3*0,98)/0,338 = 3983 Н;

Р_т24 = (121,57*2,55*1*4.3*0,98)/0,338 = 3865 Н;

Р_т25 = (108,68*2,55*1*4.3*0,98)/0,338 = 3455 Н;

Р_т26 = (101,75*2,55*1*4.3*0,98)/0,338 = 3235 Н;

Р_т27 = (89,18*2,55*1*4.3*0,98)/0,338 = 2835 Н;

Р_т31 = (117,05*1,87*1*4.3*0,98)/0,338 = 2728 Н;

Р_т32 = (123,6*1,87*1*4.3*0,98)/0,338 = 2882 Н;

Р_т33 = (125,27*1,87*1*4.3*0,98)/0,338 = 2921 Н;

Р_т34 = (121,57*1,87*1*4.3*0,98)/0,338 = 2834 Н;

Р_т35 = (108,68*1,87*1*4.3*0,98)/0,338 = 2534 Н;

Р_т36 = (101,75*1,87*1*4.3*0,98)/0,338 = 2372 Н;

Р_т37 = (89,18*1,87*1*4.3*0,98)/0,338 = 2079 Н;

Р_т41 = (117,05*1,04*1*4.3*0,98/0,338 = 1518 Н;

Р_т42 = (123,16*1,04*1*4.3*0,98/0,338 = 1597 Н;

Р_т43 = (125,27*1,04*1*4.3*0,98/0,338 = 1624 Н;

Р_т44 = (121,57*1,04*1*4.3*0,98/0,338 = 1576 Н;

Р_т45 = (108,68*1,04*1*4.3*0,98/0,338 = 1409 Н;

Р_т46 = (101,75*1,04*1*4.3*0,98/0,338 = 1319 Н;

Р_т47 = (89,18*1,04*1*4.3*0,98/0,338 = 1156 Н;

Р_т51 = (117,05*0,82*1*4.3*0,98)/0,338 = 1197 Н;

Р_т52 = (123,16*0,82*1*4.3*0,98)/0,338 = 1259 Н;

Р_т53 = (125,27*0,82*1*4.3*0,98)/0,338 = 1281 Н;

Р_т54 = (121,57*0,82*1*4.3*0,98)/0,338 = 1243 Н;

Р_т55 = (108,68*0,82*1*4.3*0,98)/0,338 = 1111 Н;

Р_т56 = (101,75*0,82*1*4.3*0,98)/0,338 = 1040 Н;

Р_т57 = (89,18*0,82*1*4.3*0,98)/0,338 = 912 Н;

Скорость движения автомобиля, км/час., определяется по формуле:

V_m = (0.377*r*n_e)/(i_km*i_pk*i₀),

где i_km – передаточное число соответствующей передачи;

n_e – обороты коленвала.

V₁₁ = (0.377*0.338*1000)/(3,49*1*4,3) = 8,49 км/час.;

V₁₂ = (0.377*0.338*2000)/(3,49*1*4,3) = 16,98 км/час.;

V₁₃ = (0.377*0.338*3000)/(3,49*1*4,3) = 25,47 км/час.;

V₁₄ = (0.377*0.338*4000)/(3,49*1*4,3) = 33,96 км/час.;

V₁₅ = (0.377*0.338*5000)/(3,49*1*4,3) = 42,45 км/час.;

V₁₆ = (0.377*0.338*5400)/(3,49*1*4,3) = 45,85 км/час.;

V₁₇ = (0.377*0.338*6000)/(3,49*1*4,3) = 50,94 км/час.

V₂₁ = (0.377*0.338*1000)/(2,55*1*4,3) = 11,62 км/час.;

V₂₂ = (0.377*0.338*2000)/(2,55*1*4,3) = 23,24 км/час.;

V₂₃ = (0.377*0.338*3000)/(2,55*1*4,3) = 34,86 км/час.;

V₂₄ = (0.377*0.338*4000)/(2,55*1*4,3) = 46,48 км/час.;

V₂₅ = (0.377*0.338*5000)/(2,55*1*4,3) = 58,1 км/час.;

V₂₆ = (0.377*0.338*5400)/(2,55*1*4,3) = 62,75 км/час.;

V₂₇ = (0.377*0.338*6000)/(2,55*1*4,3) = 69,72 км/час.

V₃₁ = (0.377*0.338*1000)/(1,87*1*4,3) = 18,19 км/час.;

V₃₂ = (0.377*0.338*2000)/(1,87*1*4,3) = 36,38 км/час.;

V₃₃ = (0.377*0.338*3000)/(1,87*1*4,3) = 54,57 км/час.;

V₃₄ = (0.377*0.338*4000)/(1,87*1*4,3) = 72,76 км/час.;

V₃₅ = (0.377*0.338*5000)/(1,87*1*4,3) = 90,95 км/час.;

V₃₆ = (0.377*0.338*5400)/(1,87*1*4,3) = 98,23 км/час.;

V₃₇ = (0.377*0.338*6000)/(1,87*1*4,3) = 109,14 км/час.;

V₄₁ = (0.377*0.338*1000)/(1,04*1*4,3) = 28,50 км/час.;

V₄₂ = (0.377*0.338*2000)/(1,04*1*4,3) = 57,0 км/час.;

V₄₃ = (0.377*0.338*3000)/(1,04*1*4,3) = 85,5 км/час.;

V₄₄ = (0.377*0.338*4000)/(1,04*1*4,3) = 114,0 км/час.;

V₄₅ = (0.377*0.338*5000)/(1,04*1*4,3) = 142,5 км/час.;

V₄₆ = (0.377*0.338*5400)/(1,04*1*4,3) = 153,9 км/час.;

V₄₇ = (0.377*0.338*6000)/(1,04*1*4,3) = 171,0 км/час.;

V₅₁ = (0.377*0.338*1000)/(0,82*1*4,3) = 36,14 км/час.;

V₅₂ = (0.377*0.338*2000)/(0,82*1*4,3) = 72,28 км/час.;

V₅₃ = (0.377*0.338*3000)/(0,82*1*4,3) = 108,42 км/час.;

V₅₄ = (0.377*0.338*4000)/(0,82*1*4,3) = 144,56 км/час.;

V₅₅ = (0.377*0.338*5000)/(0,82*1*4,3) = 180,7 км/час.;

V₅₆ = (0.377*0.338*5400)/(0,82*1*4,3) = 195,16 км/час.;

V₅₇ = (0.377*0.338*6000)/(0,82*1*4,3) = 216,84 км/час.

Результаты расчетов сводим в таблицу 10.

Таблица 10 – Значения силы тяги и скорости автомобиля

nе, об/мин	1000	2000	3000	4000	5000	5400	6000
Ме, Н*м	117,05	123,16	125,27	121,57	108,68	101,75	89,18
Рт1, Н	5093	5359	5451	5290	4729	4427	3880
V1, км/час	8,49	16,98	25,47	33,96	42,45	45,85	50,94
Рт2, Н	3721	3929	3983	3865	3455	3235	2835
V2, км/час	11,62	23,24	34,86	46,48	58,10	62,75	69,72
Pт3, Н	2728	2882	2921	2834	2534	2372	2079
V3, км/час	18,19	36,38	54,57	72,76	90,95	98,23	109,14
Рт4, Н	1518	1597	1624	1576	1409	1319	1156
V4, км/час	28,50	57,0	85,5	114,0	142,5	153,9	171,0
Рт5, Н	1197	1259	1281	1243	1111	1040	912
V5, км/час	36,14	72,28	108,42	144,56	180,7	195,16	216,84

Силу сопротивления дороги для различных скоростей движения определим по формуле:

Р_д = m*g*Ѱ,

где Ѱ – коэффициент суммарного сопротивления дороги.

Ѱ = f+i,

где i = 0 – уклон дороги;

f – коэффициент сопротивления качению.

Отсюда:

Ѱ = f = 0.012[1+V²/20000].

Значения V, км/час, принимаем от 0 до V_max, результаты расчетов заносим в таблицу 8.

Сила сопротивления воздуха движению автомобиля определяется из выражения:

Р_в = (k*F*V²)/13,

где k – коэффициент обтекаемости.

Для автомобиля ВАЗ-21120 k = 0,335

F = 0,78*В_а*Н_а – лобовая площадь автомобиля.

В_а и Н_а – соответственно ширина и высота автомобиля.

F = 0,78*1,676*1,430 = 1,87 м².

Значения сопротивления воздуха для различных скоростей движения от 0 до V_max заносим в таблицу 11.

Таблица 11 – Значения Р_д и Р_в в зависимости от скорости

V, км/час	0	20	40	60	80	100	120	140	160	180
Ѱ	0	0,012	0,013	0,014	0,016	0,018	0,02	0,024	0,027	0,031
Рд, Н	0	183	198	214	244	275	305	366	412	473
Рв, Н	0	19	77	173	307	480	691	941	1229	1555

После заполнения таблиц 9 и 10 строим график силового баланса, рисунок 2.

Рисунок 2 – График силового баланса автомобиля ВАЗ – 21120