Расчет полной массы автомобиля

Полная масса автомобиля определяется по формуле:

(1.1)

где m ₀ — снаряженная масса автомобиля, кг;

m _н— масса полезной нагрузки, кг.

Для грузового автомобиля масса полезной нагрузки определяется по формуле:

(1.2)

где m _гр— номинальная грузоподъёмность автомобиля (m _гр=4800 кг);

m _чэ — масса члена экипажа грузового автомобиля (m _чэ = 75 кг);

m _б — масса багажа одного члена экипажа грузового автомобиля (m _б = 5 кг);

n_э— количество членов экипажа (n_э=3чел.).

Если известна масса полезной нагрузки m _н грузового автомобиля, то его снаряжённую массу m₀ можно найти по результатам обработки статистических данных, исходя из показателя удельной грузоподъемности автомобиля , который для одиночного грузового автомобиля определяется по выражению:

(1.3)

Выразим из формулы (1.3) снаряжённую массу автомобиля:

(1.4)

Приняв = 1,1 , получим:

Используя формулу (1.1), определяем полную массу автомобиля:

=4582+5040=9622 кг.

Распределение нагрузки от полной массы автомобиля по мостам

Распределение нагрузки от полной массы автомобиля по осям зависит от типа и группы автомобилей. Так как масса полезной нагрузки 5040 кг, то он относится к грузовым автомобилям со сдвоенными шинами большой грузоподъемности. Сила тяжести, приходящаяся на задний мост:

(1.5)

Сила тяжести автомобиля:

(1.6)

g— ускорение свободного падения (g= 9,81Н/кг).

Сила тяжести, приходящаяся на передний мост:

(1.7)

где G ₁ , G ₂ – нагрузка на переднюю и заднюю оси соответственно, Н;

Подбор шин и определение радиуса колеса

При выборе шин исходным параметром является нагрузка на наиболее нагруженных колесах. Поэтому сначала определяется наиболее нагруженное колесо. Определяем нагрузку на колёсах:

(1.8)

(1.9)

где n – число шин одного моста. На заднем мосте устанавливются сдвоенные шины, поэтому для заднего моста n=4.

Наиболее нагруженными являются колёса заднего моста.

Из ГОСТ 5513-97 “ Шины пневматические для грузовых автомобилей, прицепов к ним, автобусов и троллейбусов “ выбираем шину — 8,25R20 и определяем её геометрические параметры:

r_ст=453 мм- статический радиус шины;

D_н=962 мм- наружный (свободный) диаметр шины.

Расчётный радиус качения r₀ определяется по формуле:

(1.10)

Выбор лобовой площади автомобиля и расчёт максимального значения силы сопротивления воздуха

Значения лобовой площади автомобиля А_в и коэффициент сопротивления воздуха k _в выбираются по справочным данным.

Для грузового автомобиля : k _в=0,42 Н·с 2 /м 4 ,

Максимальная сила сопротивления воздуха:

(1.11)

где k в— коэффициент сопротивления воздуха, Н·с 2 /м 4 ;

A _В – площадь лобового сопротивления, м 2 ;

V_amax— максимальная скорость автомобиля, км/ч.

Дата добавления: 2018-10-27 ; просмотров: 207 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник статьи: http://studopedia.net/9_63598_raschet-polnoy-massi-avtomobilya.html

Определение полной массы автомобиля

Определение полной массы автомобиля

Полную массу m_a автомобиля определяют как сумму масс снаряженного автомобиля m_б и груза m_н по номинальной грузоподъемности и числу мест пассажиров, включая водителя.

Снаряженная масса может быть определена по формуле :

m_б = ,

где — коэффициент снаряженной массы, зависящий от номинальной грузоподъемности. =0.5

Полная масса легкового автомобиля определяется из выражения:

где z – число мест в салоне, включая водителя. Z=8.

m_а = 900 + 80 * 8 = 2800кг

Подбор размера шин и расчет радиуса качения

Для подбора шин и определения по их размерам радиусов качения колеса необходимо знать распределение нагрузки по мостам.

У легковых автомобилей распределение нагрузки от полной массы по мостам зависит в основном от компоновки. Для заднеприводных автомобилей на задний мост приходиться 48% от всего веса автомобиля.

Радиус качения колеса r_к выбирается в зависимости от нагрузки на одно колесо. Наибольшая нагрузка на колесо определяется положением центра масс автомобиля, которое устанавливается по предварительному эскизу прототипа автомобиля.

Нагрузку на каждое колесо передней и задней оси автомобиля соответственно можно определить по формулам:

где G₁, G₂ — нагрузки от полной массы на переднюю и заднюю ось автомобиля соответственно.

G₁=1300 * 9.8 * 0.52=6624.8H

G₂=1300 * 9.8 * 0.48=6115.2H

Расстояние от передней оси до центра масс найдем по формуле:

где G_a – модуль сил тяжести автомобиля (Н);

L – база автомобиля.

Расстояние от центра масс до задней оси

в = 2,46 — 1,18 =1,28м

Выбираем шины 155-13/6,45-13. Максимальная нагрузка на колесо 3870Н. Ширина профиля b=155мм (6,45 дюймов). Посадочный диаметр обода 13 дюймов (d=330мм)

По этим размерам можно определить радиус колеса, находящегося в свободном состоянии

r_c = + b

r_c = + 155=320мм.

где b – ширина профиля шины (мм);

d – диаметр обода шины (мм), (1 дюйм = 25,4 мм)

Радиус качения колеса r_к определяется с учетом деформации, зависящей от нагрузки

r_к = 0,5 * d + (1 — k) * b,

где k – коэффициент радиальной деформации. k=0,15

Расчет внешней характеристики двигателя

Расчет начинается с определения мощности N_ev, необходимой для обеспечения движения с заданной максимальной скоростью V_max.

При установившемся движении автомобиля мощность двигателя в зависимости от дорожных условий может быть выражена следующей формулой (кВт):

N_ev = V_max * (G_a * + K_в * F * V ) / (1000 * * K_p),

где — коэффициент суммарного дорожного сопротивления определяется по формуле:

=0,01+5*10 -6 * V

=0,01+5*10 -6 *(43,33) -2 =0,01939

K_в – коэффициент обтекаемости, K_в = 0,3 Н*с 2* м -4 ;

F – лобовая площадь автомобиля, м 2 ;

— КПД трансмиссии, =0,9

K_p – коэффициент коррекции, K_p=0,8

Лобовую площадь находим из формулы:

где B_г – габаритная ширина, B_г=1,75м

H_г – габаритная высота, H_г=2,102м

F_A=0,8 * 1,75 * 1,402=1,9628м 2

Частота вращения коленчатого вала двигателя

Частота вращения коленчатого вала двигателя n_v, соответствующая максимальной скорости автомобиля, определяется из уравнения (мин -1 ) :

n_v = V_max * ,

где — коэффициент оборотистости двигателя, =35

Максимальная мощность двигателя

Максимальную мощность двигателя найдем из формулы:

N_max = N_ev / [ a * + b * ( ) 2 – c * ( ) 3 ]

где — отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при

максимальной скорости движения автомобиля к частоте

вращения при максимальной мощности двигателя;

a, b, c – коэффициенты, постоянные для каждого двигателя, для бензиновых двигателей a = b = c = 1.

Построение внешней характеристики двигателя

Внешнюю характеристику двигателя с достаточной для практических расчетов точностью можно определить по формуле Лейдермана (кВт):

N_е = N_мах * [ a * + b * ( ) 2 – c * ( ) 3 ] N_е = 81,5 * [ 1 * + 1 * ( ) 2 – 1 * ( ) 3 ]=7,85883 кВт

где n_т – текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Результаты расчетов сводим в таблицу.

Вращающий момент двигателя

Bвращающий момент двигателя определим по формуле:

М_е =

М_е = 30*7,85883/500*3,14=150,169 кН*м

Результаты расчетов сводим в таблицу.

Внешняя скоростная характеристика двигателя.

параметр	Скоростной режим работы двигателя
Nе, кВт	7,85883	16,67	26,079	35,746	45,3198	54,4533	62,8	70,01	75,74	79,63	81,35	80,54	76,86
Ме, кН*м	150,169	159,2	166,11	170,76	173,197	173,418	171,4	167,2	160,8	152,2	141,3	128,2

Выбор передаточных чисел

Определение основных показателей динамики автомобиля с механической трансмиссией

Динамический фактор

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

Производим расчет динамического фактора при движении автомобиля с 500 до 6500 мин -1 оборотов коленчатого вала.

Графическую зависимость динамического фактора от скорости на всех передачах называют динамической характеристикой автомобиля. Значения динамического фактора для различных передач заносим в таблицу, на основании которой строится диаграмма динамического фактора.

Передача	Параметр	Частота вращения коленвала двигателя
I	Va,м/с	2,352	4,7036	7,0554	9,40724	11,759	14,11	16,46	18,81	21,17	23,52	25,87	28,22	30,57
D	0,379	0,4009	0,4169	0,42689	0,43074	0,428	0,42	0,406	0,385	0,358	0,326	0,287	0,242
II	Va,м/с	2,654	5,309	7,9635	10,618	13,2725	15,93	18,58	21,24	23,89	26,54	29,2	31,85	34,51
D	0,273	0,2881	0,2989	0,3051	0,30659	0,303	0,296	0,283	0,266	0,244	0,217	0,186	0,15

III	Va,м/с	2,926	5,8512	8,7768	11,7024	14,628	17,55	20,48	23,4	26,33	29,26	32,18	35,11	38,03
D	0,196	0,2068	0,2138	0,21709	0,21672	0,213	0,205	0,193	0,178	0,16	0,137	0,111	0,081
IV	Va,м/с	3,158	6,3157	9,4735	12,6314	15,7892	18,95	22,1	25,26	28,42	31,58	34,74	37,89	41,05
D	0,141	0,1482	0,1523	0,15348	0,15162	0,147	0,139	0,128	0,114	0,097	0,077	0,054	0,029
V	Va,м/с	3,349	6,6984	10,048	13,3968	16,746	20,1	23,44	26,79	30,14	33,49	36,84	40,19	43,54
D	0,101	0,1059	0,108	0,10753	0,10451	0,099	0,091	0,08	0,067	0,051	0,033	0,012	-0,01

Ускорение автомобиля

Ускорение на горизонтальной дороге определяется из выражения:

j_a = (D — ) * g /

j_a = (0,379 – 0,015) * 9,8 / 1,56 =2,285

где — коэффициент сопротивления дороги = 0,015;

— коэффициент учета вращающихся масс.

Определим коэффициент учета вращающихся масс по формуле:

= ₁ + 1 + ₂ * U_к 2

= 0,05+1+0,07*2,7 2 =1,56

где U_к — передаточное число коробки передач;

₁ = 0,05;

₂ = 0,07.

Коэффициенты учета вращающихся масс

Передача
1,56
1,315
1,187
1,121
1,087

Передача	Параметр	Частота вращения коленвала двигателя
I	Va,м/с	2,352	4,7036	7,0554	9,40724	11,759	14,11	16,46	18,81	21,17	23,52	25,87	28,22	30,57
ia,м/с2	2,285	2,4238	2,5246	2,58704	2,6112	2,597	2,545	2,454	2,325	2,157	1,952	1,708	1,425
1/ia,с2/м	0,438	0,4126	0,3961	0,38654	0,38297	0,385	0,393	0,408	0,43	0,464	0,512	0,586	0,702
II	Va,м/с	2,654	5,309	7,9635	10,618	13,2725	15,93	18,58	21,24	23,89	26,54	29,2	31,85	34,51
ia,м/с2	1,92	2,0359	2,1167	2,16271	2,17385	2,15	2,092	1,998	1,87	1,707	1,509	1,276	1,008
1/ia,с2/м	0,521	0,4912	0,4724	0,46238	0,46001	0,465	0,478	0,5	0,535	0,586	0,663	0,784	0,992
III	Va,м/с	2,926	5,8512	8,7768	11,7024	14,628	17,55	20,48	23,4	26,33	29,26	32,18	35,11	38,03
ia,м/с2	1,495	1,5831	1,6409	1,66831	1,66522	1,632	1,568	1,473	1,348	1,193	1,007	0,791	0,544
1/ia,с2/м	0,669	0,6317	0,6094	0,59941	0,60052	0,613	0,638	0,679	0,742	0,838	0,993	1,264	1,837
IV	Va,м/с	3,158	6,3157	9,4735	12,6314	15,7892	18,95	22,1	25,26	28,42	31,58	34,74	37,89	41,05
ia,м/с2	1,101	1,1641	1,2004	1,21052	1,19431	1,152	1,083	0,988	0,867	0,719	0,545	0,345	0,118
1/ia,с2/м	0,908	0,8591	0,833	0,82609	0,8373	0,868	0,923	1,012	1,154	1,391	1,835	2,901	8,46
V	Va,м/с	3,349	6,6984	10,048	13,3968	16,746	20,1	23,44	26,79	30,14	33,49	36,84	40,19	43,54
ia,м/с2	0,778	0,82	0,8386	0,83431	0,80713	0,757	0,684	0,588	0,47	0,328	0,163
1/ia,с2/м	1,285	1,2195	1,1925	1,1986	1,23895	1,321	1,462	1,7	2,13	3,05	6,122

Время разгона

Графически интегрируем график значений обратных ускорений. По графику величин обратных ускорений строим огибающую. Ее отрезок на промежутке от 0 до 27,7 м/с делим на равные части и из центра этих отрезков проводим линии до пересечения с огибающей, проецируя их на ось обратных ускорений. Далее значения отрезков на оси 1/ j_a и разницу между концом и началом отрезков оси ординат подставим в формулу: