Проектировочный расчет автомобиля ВАЗ-2108 (стр. 2 из 4)

U_г=0,105*r_к*n_v/ (U_дк*V_max*U_кв) (17)

где U_кв - передаточное число высшей передачи дополнительной коробки: U_дк=1…1.44 (U_дк=1, при ее отсутствии). U_кв - высшее расчетное передаточное число коробки передач: U_кв=1

U_г=0,105*0,28*5250/ (42*1,2*1) =3,06

4.2 Подбор передаточных чисел коробки передач

Передаточное число первой передачи U_к1 находим из условия преодоления автомобилем максимального сопротивления дороги ψ_max

U_k₁=Ga* ψ_max*r_g/ (M_в_max*U_дк*U_г*η_T*K_p) (18)

Здесь и далее условно можно считать rg=rk

U_k₁=14000*0,35*0,28/ (149,6*1,2*3,06*0,95*0,8) =3.28

Полученное U_k₁ нужно проверить по условию отсутствия буксования. Буксования не будет, если выполняется неравенство (для заднеприводных автомобилей)

(19)

где: j_х - суммарный коэффициент сопротивления дороги.

3.28≤ (7280*0,7*0,28) / (151*3,06*1,2*0,95*0,8) *1,049=3.55

Т.к. 3.28≤3.55, то условие выполняется.

Проверку ведут на сухом шоссе, находящемся в хорошем состоянии, при φх=0,6…0,8. Выбор центра масс hg и база автомобиля L ими задаются в соответствии с эскизным проектом или по прототипу.

4.3 Определение числа передач и передаточных чисел коробки передач

Число ступеней зависит от типа, удельной мощности и предназначения автомобиля. Общее число ступеней зависит от диапазона передаточных чисел трансмиссии. Определение структуры ряда передач производится с использованием геометрической прогрессии по формуле:

, (20)

где n - число передач в коробке передач, включая прямую (без учета ускоряющей).

Передаточные числа последующих передач находятся из выражений:

U_k2=U_k1*q=3,28*0,6=1.97

U_k3=U_k1*q²=3,28*0,6²=1,18

U_k4=U_k1*q³=3,28*0,6³=0,71

Для отечественных автомобилей q лежит в пределах 0,5…0,7

5. Построение тяговой характеристики автомобиля

Тяговое усилие определяется из выражения:

P_T=M_в*U_г*U_ki*kр*η_т/r_k (21)

IP_т1= (129*3,06*3,28*1,2*0,95*0,8) /0,28=4217H

IIP_т1= (129*1,97*3,06*1,2*0,95*0,8) /0,28=2532H

Аналогично проводим расчет для каждой из передач для следующих значений оборотов коленвала двигателя, и результаты расчетов сводим в таблицу 2.

Таблица 2 - Тяговая характеристика автомобиля

Передача	Параметр	Частота вращения коленвала
Передача	Параметр	500	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000
I	Pт, Н	4217	4511	4708	4838	4871	4891	4819	4675	4479	4201
I	Va, м/с	1,22	2,44	3,66	4,88	6,10	7,32	8,54	9,76	10,98	12,21
II	Pт, Н	2533	2710	2827	2906	2926	2937	2894	2808	2690	2523
II	Va, м/с	2,03	4,06	6,10	8,13	10,16	12, 19	14,22	16,26	18,29	20,32
III	Pт, Н	1520	1626	1697	1744	1755	1763	1737	1685	1614	1514
III	Va, м/с	3,39	6,77	10,16	13,55	16,93	20,32	23,71	27,09	30,48	33,87
IV	Pт, Н	912	976	1018	1046	1053	1058	1042	1011	968	908
IV	Va, м/с	5,64	11,29	16,93	22,58	28,22	33,87	39,51	45,15	50,80	56,44

Скорость движения автомобиля на данной передаче при данной частоте вращения коленвала двигателя n_т вычисляется по формуле (м/с):

V_a=0,105*r_k*n_т/U_г*U_дк*U_ki (22)

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

IV_a₁=0,105* (0,28*500) / (3,28*3,06*1,2) =1,22

IIV_a₁=0,105* (0,28*500) / (1,97*3,06*1,2) =2,03

Аналогично проводим расчёт для каждой из передач для следующих значений оборотов коленвала двигателя, и результаты расчётов сводим в таблицу 2.

На основании таблицы строится тяговая характеристика автомобиля P_т=f (V_a) для каждой передачи рисунок 2.

Рисунок 2 - Тяговая характеристика автомобиля

Тяговое усилие, подводимое к ведущим колесам автомобиля, расходуется на преодоление сопротивлений качению, воздуха, подъему, инерции.

Сопротивление воздуха определяется соотношением (Н):

Р_в=К_в*F*V_a² (23)

Результаты расчетов сводим в таблицу 3

IРв=0.3*1.848*1.22²=0.82 H

IIРв=0.3*1.848*2.03²=2.28Н

Аналогично проводим расчёт для каждой из передач для следующих значений оборотов коленвала двигателя, и результаты расчётов сводим в таблицу 3.

Таблица 3 - Сила сопротивления воздуха

Передача	Параметр	Частота вращения коленвала
Передача	Параметр	500	1000	1500	2000	2500	3000	3500
I	Va, м/с	1,221	2,441	3,662	4,882	6,103	7,323	8,544
	Pв, Н	0,826	3,303	7,433	13,21	20,65	29,73	40,47
	Pвс, Н	4216	4508	4700	4825	4850	4861	4778
II	Va, м/с	2,032	4,064	6,096	8,128	10,16	12, 19	14,22
	Pв, Н	2,2894	9,1576	20,605	36,63	57,235	82,418	112,18
	Pвс, Н	2531	2700	2807	2869	2868	2855	2782
III	Va, м/с	3,3	6,7	10,1	13,5	16,9	20,3	23,7
	Pв, Н	6,037	24,89	56,55	101	158,3	228,5	311,4
	Pвс, Н	1514	1601	1640	1643	1597	1534	1425
IV	Va, м/с	5,6	11,2	16,9	22,5	28,2	33,8	39,5
	Pв, Н	17,39	69,54	158,3	280,7	440,9	633,4	865
	Pвс, Н	895	906	860	766	612	424	177

Определим свободную силу тяги автомобиля:

Р_св=Р_т-Р_в (24)

IРсв=4217-0.82=4216 Н

IIРсв=2533-2.28=2531Н

Аналогично проводим расчет Р_т, V_a, Р_в, Р_св для каждой из передач для следующих значений оборотов коленвала двигателя и результаты расчетов сводим в таблицу 3. На основании таблицы строится тяговая характеристика автомобиля P_св=f (V_a) для каждой передачи рисунок 3.

Рисунок 3 - Тяговая характеристика автомобиля

6. Определение основных показателей динамики автомобиля с механической трансмиссией

6.1 Динамический фактор

Универсальным измерителем динамических качеств автомобиля служит динамический фактор, представляющий отношение свободной тяговой силы к силе тяжести автомобиля, который находится по формуле:

D=P_св/G_a (25)

Производим расчет динамического фактора при движении автомобиля с 500 до 6000 мин^-1 оборотов коленчатого вала на первой передаче.

I D₁=6592/17701,25= 0,37

II D₁=4217,7/17701,25=0,24

Графическую зависимость динамического фактора от скорости на всех передачах называют динамической характеристикой автомобиля. Значения динамического фактора для различных передач заносят в таблицу 4

Таблица 4 - Динамический фактор

Передача	Параметр	Частота вращения коленвала двигателя, мин^-1
Передача	Параметр	500	1500	2500	3500	4500	5500
I	V_a, м/с	1,2	3,6	6,1	8,5	11	13,4
I	D	0,37	0,41	0,42	0,4	0,35	0,26
II	V_a, м/с	1,9	5,7	9,5	13,3	17,1	21
II	D	0,24	0,26	0,27	0,25	0,21	0,16
III	V_a, м/с	2,9	8,9	14,9	20,9	26,7	32,7
III	D	0,15	0,16	0,16	0,15	0,12	0,07
IV	V_a, м/с	4,7	14	23,4	32,7	42	51,4
IV	D	0,096	0,1	0,09	0,06	0,03	- 0,02

На основании таблицы 4 строится динамическая характеристика автомобиля D=f (V_a) для каждой передачи рисунок 4.

6.2 Ускорение автомобиля

Ускорение на горизонтальной дороге определяется из выражения (м/с²)

j_a= (D-ψ) *g/δ, (26)

где ψ - коэффициент сопротивления дороги ψ=0,015;

δ - коэффициент учета вращающихся масс.

Определим коэффициент учета вращающихся масс по формуле:

δ= δ₁+1+ δ₂*U_k², (27)

где U_k - передаточное число коробки передач; δ₁=0,05; δ₂=0,07.

Найдем коэффициент учета вращающихся масс на каждой передаче:

Iδ=0.05+1+0.07*3,8²=2,06

IIδ=0.05+1+0.07*2,432²=1,465

Найдем ускорение при движении автомобиля на горизонтальной дороге с 500 до 5500 мин^-1 оборотов коленчатого вала на каждой передаче:

I j_a1= (0,37-0,015) *9,8/2,06=1,736

II j_a1= (0,24-0,015) *9,8/1,465=1,505

Данные расчета сводим в таблицу 5, в которую также заносим значения величин обратных ускорению 1/j_a

Таблица 5 - Ускорение автомобиля

Передача	Параметр	Частота вращения коленвала двигателя, мин^-1
Передача	Параметр	500	1500	2500	3500	4500	5500
I	V_a, м/с	1,2	3,6	6,1	8,5	11	13,4
	j_a м/с	1,736	1,88	1,927	1,831	1,6	1,16
	1/j_aс²/м	0,6	0,53	0,52	0,55	0,625	0,86
II	V_a, м/с	1,9	5,7	9,5	13,3	17,1	21
	j_a м/с	1,505	1,64	1,706	1,57	1,304	0,97
	1/j_aс²/м	0,66	0,61	0,59	0,64	0,77	1,03
III	V_a, м/с	2,9	8,9	14,9	20,9	26,7	32,7
	j_a м/с	1,085	1,165	1,165	1,085	0,84	0,44
	1/j_aс²/м	0,92	0,86	0,86	0,92	1,2	2,3
IV	V_a, м/с	4,7	14	23,4	32,7	42	51,4
	j_a м/с	0,67	0,7	0,62	0,37	0,12	0,04
	1/j_aс²/м	1,5	1,43	1,61	2,7	8,33	25

По данным таблицы 5 строим графики зависимостей j_a=f (V_a) рисунок 5 и 1/ j_a=f (V_a) рисунок 6 для каждой передачи.