1. ZESTAW DANYCH

Nr zestawu	ms [kg]	Vmax [km/h]	L.P. [-]	Napęd
62	395	180	5	Klasyczny

2. WYKONANIE PROJEKTU

1. Założenia w konstrukcji samochodu i podstawowe obliczenia

1.1 Wymiary gabarytowe samochodu:

Długość: 4520mm

Szerokość: 1700mm

Wysokość: 1390mm

1.2 Wymiar ogumienia:

Dobrałem ogumienie o oznaczeniu: 185/60 R15 84T

Szerokość opony: 185mm

Wysokość profilu opony: 60%*185mm = 111mm

R - opona radialna

Średnica osadzenia 15”

Wskaźnik nośności - 84 max 500kg

Wskaźnik prędkości - T max 190km/h

1.3 Sylwetka boczna samochodu:

1.4 Rozmieszczenie mas

Lp.	Elementy	mi	xi	yi
1	Masa karoserii	395	2260	550
2	Silnik, skrzynia biegów	170	700	450
3	Przednie zawieszenie, koło	90	550	320
4	Tylne zawieszenie, koło	140	3700	460
5	Zbiornik paliwa	65	3900	300
6	Przedni fotel 2 pasażerowie	195	2300	350
7	Tylny fotel 3 pasażerowie	280	2450	350
8	Bagaż	180	4220	400

Masa całkowita pojazdu M = 1515kg

1.5 Położenie środka masy i reakcje normalne drogi

Położenie środka masy:

• względem osi X:
  = 2460mm

• względem osi Y:
  = 425mm

Reakcje normalne drogi:

Masa całkowita: m_c= 1515 [kg]

Położenie środka ciężkości: x_c=2460 [mm] y_c=425 [mm]

Reakcje normalne drogi.

m_c= 1515 [kg]

l = 2620 [mm]

l₁=1910 [mm]

l₂=1240 [mm]

g=9,81 [m/s²]

Reakcja normalna drogi kół osi przedniej

[N]

Reakcja normalna drogi kół osi tylnej

[N]

2. Bilans mocy na kołach i mocy oporów przy założonej prędkości maksymalnej.

• sprawność mechaniczna samochodu

Sprawność sprzęgła: η_s = 0,99

Sprawność skrzyni biegów: η_b = 0,98

Sprawność wału napędowego: η_w = 0,98

Sprawność przekładni głównej: η_g = 0,96

Sprawność mechaniczna: η_m = η_sη_bη_wη_g = 0,99*0,98*0,98*0,96=0,91

• moce

współczynnik wypełnienia w=0,75

wysokość pojazdu h=1390 [mm]=1,39 [m]

szerokość pojazdu b=1700 [mm]=1,7 [m]

współczynnik oporu powietrza C_x= 0,33

współczynnik dla drogi gładkiej A=5⋅10^-5 [s²/m²]

współczynnik oporu toczenia f_o=0,012

Pole powierzchni czołowej pojazdu

[m²]

[m²]

Moc oporu toczenia

[kW]

Moc oporu powietrza

[kW]

Moc na kołach

[kW]

Moc silnika

[kW]

Silnikiem o zbliżonej mocy jest silnik 1.8 (1781) 65/88 RP stosowany w samochodach Seat Toledo, o pojemności 1,8 litra. Moc maksymalna tego silnika to 65kW przy 5250 obr/min, a maksymalny moment obrotowy 140Nm przy 3000obr/min.

P_max = 65 kW n_P = 5250obr/min

T_max = 140 Nm n_T = 3000obr/min

[kW]

[Nm]

Charakterystyka silnika:

n [obr/min]	1000	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5250	5700
Ps [kW]	12	26	37	44	48	53	58	61	64	60
Ts [Nm]	85,5	119	135	140	138	134	129	123	118	100

3. Przełożenie przekładni głównej.

W samochodach z napędem klasycznym mamy skrzynie trójwałkowe, a dla takich skrzyń przełożenie przekładni głównej równe jest przełożeniu całkowitemu:

Przyjmuję promień dynamiczny koła rd=0,3m

4. Przełożenie pierwszego biegu

4.1 Kryterium przyczepności

gdzie: λ = 1,15 dla samochodu z napędem klasycznym

μ = 0,7 - współczynnik przyczepności

ƒ₀ = 0,012 - współczynnik oporu toczenia

km/h

4.2 Kryterium wzniesień

Maksymalne wzniesienie, jakie może pokonać samochód.

Przyjmuje:

współczynnik przyczepności μ=0,7

współczynnik oporów toczenia f_o=0,012

4.3 Kryterium przyspieszeń

Przełożenie pierwszego biegu obliczamy ze wzoru:

gdzie:

- współczynnik nieustalonych warunków pracy silnika

gdzie:

k - liczba kół

k = 4

I_s - moment bezwładności ruchomych mas silników

I_s = 0,25 [kg · m²]

I_k - moment bezwładności kół

I_k = 0,7 [kg · m²]

km/h

Do dalszych obliczeń przyjmuję przełożenie biegu pierwszego według II kryterium (wzniesień).

5. Minimalna liczba biegów oraz przełożenia biegów pośrednich

1. Minimalna liczba biegów:

Obliczamy ze wzoru:

gdzie:

α_1z - rozpiętość przełożeń skrzynki biegów:

oraz iloraz q_max:

n_p - prędkość obrotowa silnika dla mocy maksymalnej

n_T - prędkość obrotowa silnika dla maksymalnego momentu

obrotowego

Tak więc minimalna liczba biegów to:

Przyjmuję liczbę biegów z = 4

5.2 Dobór przełożeń biegów pośrednich na podstawie prostego postępu geometrycznego

i_z = i₄

i_z-1 = i₃ = i₄ · q

i_z-2 = i₂ = i₄ · q²

i_z-3 = i₁ = i₄ · q³

gdzie:

; a_1z = 5,36 ;

Zatem:

i₁ = 5,36

i₄ = 1

5.3 Dobór przełożeń biegów pośrednich na podstawie podwójnego postępu geometrycznego.

i_z = i₄

i_z-1 = i₃ = i₄ · q₁

i_z-2 = i₂ = i₄ · q₁² · q₂

i_z-3 = i₁ = i₄ · q₁³ · q₂³

gdzie:

Podstawiając do wzorów otrzymuję następujące przełożenia:

pojedynczy postęp geometryczny	podwójny postęp geometryczny
i1= 5,360	i1= 5,065
i2= 3,063	i2= 2,894
i3= 1,750	i3= 1,654
i4= 1,000	i4= 1,000

Przyjmuje położenie biegów pośrednich według kryterium podwójnego postępu geometrycznego.

6. Wykresy

6.1 Bilans mocy na kołach na poszczególnych biegach

Wykres ten obrazuje zależność P_k = f(V), czyli zależność mocy na każdym biegu w funkcji prędkości. Prędkość maksymalna jest osiągana na biegu najwyższym przy mocy maksymalnej na kołach. Moc na kołach obliczam ze wzoru:

P_k = P_op = P_{s ∗} η_m

gdzie η_m=0,91

Prędkość auta obliczam ze wzoru:

n [obr/min]	1000	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5250	5700
Ps [kW]	12	26	37	44	48	53	58	61	64	60
Pk [kW]	11	24	34	40	44	48,3	52,2	55,5	58,3	54,6

n[obr/min]	1000	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5250	5700
Pk [kW]	11	24	34	40	44	48,3	52,2	55,5	58,3	54,6
V1 [km/h]	6,72	13,57	16,92	20,30	23,69	27,07	30,46	33,84	35,53	38,58
V2 [km/h]	11,87	23,69	29,61	35,54	41,46	47,38	53,31	59,23	62,19	67,52
V3 [km/h]	20,72	41,45	51,82	62,18	72,54	82,91	93,27	103,64	108,82	118,15
V4 [km/h]	34,28	68,59	85,71	102,85	119,99	137,13	154,28	171,42	179,99	195,42

6.2 Wykres trakcyjny i trakcyjny ulepszony

Wykres ten przedstawia zmiany siły napędowej na kołach w funkcji prędkości pojazdu: F_n=f(V), gdzie F_n obliczam ze wzoru:

gdzie: F_n - siła napędowa

T_s - moment obrotowy

η_m - sprawność mechaniczna

i_g - przełożenie przekładni głównej

i_b - przełożenie biegu

r_d - promień dynamiczny

Siła oporu powietrza

[N]

Prędkość jazdy

[km/h]

Wykres trakcyjny ulepszony przedstawia zależność F_nb - F_pb= f(V)

ns [obr/min]	1000	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5250	5700
Ts [Nm]	85,5	119	135	140	138	134	129	123	118	100
Fn1	4337,53	6037,03	6848,73	7102,33	7000,93	6798,05	6544,34	6239,95	5986,30	5073,13
Fp1	1,26	5,11	7,99	11,51	15,66	20,46	25,90	31,97	35,25	41,55
Fn1-Fp1	4336,27	6031,91	6840,74	7090,88	6985,26	6777,53	6518,44	6207,98	5951,04	5031,57
V1	6,72	13,57	16,92	20,30	23,69	27,07	30,46	33,84	35,53	38,58
Fn2	2478,35	3449,39	3913,17	4058,11	4000,13	3884,19	3739,25	3565,39	3420,40	2898,65
Fp2	3,93	15,67	24,48	35,26	47,99	62,69	79,34	97,95	107,99	127,30
Fn2-Fp2	2474,42	3433,72	3888,68	4022,84	3952,13	3821,50	3659,91	3467,38	3312,41	2771,34
V2	11,87	23,69	29,61	35,54	41,46	47,38	53,31	59,23	62,19	67,52
Fn3	1416,44	1971,42	2236,48	2319,32	2286,18	2219,92	2137,08	2037,68	1954,86	1656,65
Fp3	11,98	47,98	74,97	107,95	146,94	191,92	242,90	299,88	330,61	389,72
Fn3-Fp3	1404,46	1923,44	2161,51	2211,36	2139,24	2027,99	1894,18	1737,80	1624,23	1266,93
V3	20,72	41,45	51,82	62,18	72,54	82,91	93,27	103,64	108,82	118,15
Fn4	856,37	1191,91	1352,16	1402,24	1382,21	1342,15	1292,07	1231,97	1181,86	1101,60
Fp4	32,80	131,26	205,09	295,34	401,99	525,05	664,51	820,39	904,48	1066,18
Fn4-Fp4	823,57	1060,64	1147,07	1106,90	980,22	817,10	627,55	411,58	277,41	35,42
V4	34,28	68,59	85,71	102,85	119,99	137,13	154,28	171,42	179,99	195,42

6.3 Wykres charakterystyki dynamicznej

Charakterystyka przedstawia zależność współczynnika dynamicznego w funkcji prędkości pojazdu D = f(V). Wskaźnik dynamiczny obliczam ze wzoru:

gdzie: F_p= 0,669_*C_x*A_p*V²

ns [obr/min]	1000	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5250	5700
Ts [Nm]	85,5	119	135	140	138	134	129	123	118	100
Fn1	4337,53	6037,03	6848,73	7102,33	7000,93	6798,05	6544,34	6239,95	5986,30	5073,13
Fp1	1,26	5,11	7,99	11,51	15,66	20,46	25,90	31,97	35,25	41,55
D1	0,29	0,40	0,46	0,47	0,47	0,45	0,43	0,414	0,40	0,33
V1	6,72	13,57	16,92	20,30	23,69	27,07	30,46	33,84	35,53	38,58
Fn2	2478,35	3449,39	3913,17	4058,11	4000,13	3884,19	3739,25	3565,39	3420,40	2898,65
Fp2	3,93	15,67	24,48	35,26	47,99	62,69	79,34	97,95	107,99	127,30
D2	0,16	0,23	0,26	0,27	0,26	0,25	0,24	0,23	0,22	0,18
V2	11,87	23,69	29,61	35,54	41,46	47,38	53,31	59,23	62,19	67,52
Fn3	1416,44	1971,42	2236,48	2319,32	2286,18	2219,92	2137,08	2037,68	1954,86	1656,65
Fp3	11,98	47,98	74,97	107,95	146,94	191,92	242,90	299,88	330,61	389,72
D3	0,09	0,12	0,14	0,14	0,14	0,13	0,12	0,11	0,10	0,08
V3	20,72	41,45	51,82	62,18	72,54	82,91	93,27	103,64	108,82	118,15
Fn4	856,37	1191,91	1352,16	1402,24	1382,21	1342,15	1292,07	1231,97	1181,86	1101,60
Fp4	32,80	131,26	205,09	295,34	401,99	525,05	664,51	820,39	904,48	1066,18
D4	0,05	0,071	0,077	0,074	0,065	0,054	0,042	0,027	0,018	0,002
V4	34,28	68,59	85,71	102,85	119,99	137,13	154,28	171,42	179,99	195,42

6.4 Wykres przyspieszeń

Wykres ten przedstawia przebieg przyspieszeń samochodu na poszczególnych biegach w funkcji prędkości pojazdu a = f(V). Wartość przyspieszenia obliczyłem ze wzoru:

Przyjmuję : I_k=0,7 [kgm²], I_s=0,25 [kgm²], ϑ=0,96

[m/s²]

n [obr/min]	1000	2000	2500	3000	3900	4500	5000	5500	6000
V1	6,72	13,57	16,92	20,30	23,69	27,07	30,46	33,84	35,53
K1	0,26	0,37	0,42	0,43	0,43	0,41	0,40	0,38	0,37
	1,75	2,45	2,83	2,89	2,89	2,76	2,63	2,53	2,44
V2	11,87	23,69	29,61	35,54	41,46	47,38	53,31	59,23	62,19
K2	0,14	0,20	0,23	0,24	0,23	0,22	0,21	0,20	0,19
	1,18	1,74	1,98	2,06	1,97	1,89	1,81	1,72	1,64
V3	20,72	41,45	51,82	62,18	72,54	82,91	93,27	103,64	108,82
K3	0,074	0,10	0,12	0,12	0,11	0,10	0,09	0,08	0,07
	0,67	0,93	1,10	1,09	1,09	0,99	0,89	0,79	0,70
V4	34,28	68,59	85,71	102,85	119,99	137,13	154,28	171,42	179,99
K4	0,03	0,05	0,05	0,05	0,04	0,02	0,01	-0,03	-0,01
	0,33	0,50	0,54	0,49	0,39	0,26	0,13	-0,03	-0,13

6.5 Wykres rozpędzania samochodu

Wykres przedstawia zależność prędkości w funkcji czasu V=f(t). Wykreślając ten wykres pominąłem czas przełączania biegów przez kierowcę.

V [km/h]	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
t[s]	2,46	6,41	10,04	15,08	20,32	25,94	35,2	44,82	55,2	66,81
V1[km/h]	10	20	30	40
X"1[m/s2]	2,25	2,89	2,63	2,05
V2[km/h]	10	20	30	40	50	60
X"2[m/s2]	1,1	1,69	2	1,97	1,85	1,71
V3[km/h]		20	30	40	50	60	70	80	90	100
X"3[m/s2]		0,67	0,74	0,92	1,1	1,09	1,07	1,01	0,92	0,81
V4[km/h]			30	40	50	60	70	80	90	100
X"4[m/s2]			0,32	0,36	0,42	0,48	0,5	0,52	0,53	0,49
		I		II		III			IV
dt[s]	2,46	3,95	3,63	5,04	5,24	5,62	9,26	9,62	10,38	11,61

110	120	130	140	150	160	170	180
80,23	104,68	133,63	168,99	223,93	309,64	422,14	651,31
110
0,69
110	120	130	140	150	160	170	180
0,43	0,39	0,31	0,26	0,14	0,1	0,08	0,03
13,42	24,45	28,95	35,36	54,94	85,71	112,5	229,17

n_p

n_T

3000

P[kW]

P_T

T_p

P_max

T[Nm]

65

140

44

T_max

n [obr/min]

5250

---