Teoria Ruchu Pojazdów Samochodowych

Projekt nr 1:

TEMAT: Obliczenia Trakcyjne Samochodu

Wykonał: Artur Korolczuk

LTS

Określenie podstawowych danych

-masa skorupy nadwozia: m_s = 345 kg

-prędkość maksymalna: V_max=168 km/h

-liczba pasażerów: LP=5

-napęd: P

Dobieram ogumienie 185/70 R13 83S

Są to opony radialne, o szerokości 185[mm], promień dynamiczny: rd=0,292[m]

Rozmieszczenie mas:

Lp.	Elementy	mi	xi	yi
1	Masa karoserii	345	1800	1400
2	Silnik, skrzynia biegów	290	600	800
3	Przednie zawieszenie, koło	80	300	900
4	Tylne zawieszenie, koła	60	2500	800
5	Zbiornik paliwa	60	2300	400
6	Przedni fotel 2 pasażerowie	180	1200	700
7	Tylny fotel 3 pasażerowie	270	2200	700
8	Bagaż	200	2500	800

Względem osi x

x_c=1628 [mm]

Względem osi y

y_c=898 [mm]

Masa całkowita: m_c=1485[kg]

Znając masę pojazdu, rozstaw osi i położenie środka ciężkości możemy wyznaczyć reakcje normalne drogi:

m_c=1485[kg] l=2750 l₁=1028 l₂=1722

Oś przednia:
9124[N]

[N]

Oś tylna:
[N]

Sprawność układu napędowego

Sprawność sprzęgła: η_s=0,99

Sprawność skrzyni biegów: η_b=0,98

Sprawność układu napędowego: η_w=0,98

Sprawność przekładni głównej: η_g=0,95

Sprawność mechaniczna: η_m=η_sη_bη_wη_g=0,99*0,98*0,98*0,95=0,9

Charakterystyka silnika

Przyjmuje :

współczynnik wypełnienia w=0,78

wysokość pojazdu h=1430[mm]

szerokość pojazdu b=1700[mm]

współczynnik oporu powietrza Cx=0,33

współczynnik dla drogi gładkiej a=5⋅10^-5

współczynnik oporu toczenia fo=0,012

Pole powierzchni czołowej pojazdu
A= w⋅h⋅b=1,9

Moc oporu powietrza:

P_p=0,047⋅A⋅Cx⋅V³_max

P_p=0,047⋅1,9[m²]⋅0,33⋅(168[km/h])³ = 38,7362 [kW]

Moc oporu toczenia:

P_t=m_c⋅g⋅f_o(1+a⋅V²_max)V_max

P_t=1040⋅9,81⋅0,012(1+5⋅10^-5⋅168²)168=19,7 [kW]

Moc na kołach:

P_k= P_t +P_p [kW]

P_k= 19,7+ 38,7362 = 58,5 [kW]

P_max = 58,5 [kW] n_p=6000[obr/min]

T_max=146[Nm] n_T=2000[obr/min]

Moc silnika:

P_s =89 KM

N[obr/min]	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500	6000	6500
P[kW]	11	22,5	30,5	38	43	48	51,5	54,5	56	57,5	58,3	57
T[Nm]	105	143	145	146	137	131	123	116	107	99,8	92,8	83,7

T_max= 146Nm przy 2000 obr/min

Dobór przełożenia przekładni głównej:

Dobór przełożenia biegu pierwszego

I kryterium przyczepności

D₁=0,3924≈0,39

II kryterium wzniesień

Maksymalne wzniesienie, jakie może pokonać samochód Przyjmuje:

współczynnik przyczepności μ=0,7

współczynnik oporów toczenia f_o=0,012 napęd przedni ,,P”

III kryterium przyspieszeń

Przełożenie biegu pierwszego i₁ przy założeniu V_1max

Przyjmuje do dalszych obliczeń i₁=2,9

Minimalna liczba biegów z_min

Rozpiętość przełożeń

Iloraz postępu

Gdzie przyjmuje: n_T<n_p n₂=5900[obr/min]

n₁>n_T n₁=4500[obr/min]

Z=5

Obliczam podwójny ciąg geometryczny

i₁= 2,9

Zestawienie wyników:

Pojedynczy postęp geometryczny Podwójny postęp geometryczny

i₁= 2,9 i₁= 2,9

i₂= 1,2239 i₂= 2,339

i₃= 1,703 i₃= 1,737

i₄= 1,305 i₄= 1,366

i₅= 1,0031 i₅= 1,136

Przyjmuje położenie biegów pośrednich według kryterium podwójnego postępu geometrycznego

P_k=P_op=P_s∗η_m η_m=0,9

N[obr/min]	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500	6000
Ps[kW]	11	22,5	30,5	38	43	48	51,5	54,5	56	57,5	58,3
Ts[Nm]	105	143	145	146	137	131	123	116	107	99,8	92,8
Pk [kW]	9,9	20,3	27,5	34,2	38,7	43,2	46,4	49,1	50,4	51,8	52,5

i₁=2,9

i₂=2,339

i₃=1,737

i₄=1,366

i₅=1,136

r_d=0,292[m]

i_g=3,935

n[obr/min]	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500	6000
Pk [kW]	9,9	13,5	16,2	20,7	25,2	32,4	38,7	43,2	52,2	57,6	62,1
V1 [km/h]	9,66	14,5	19,3	24,1	29	33,8	38,6	43,5	48,3	53,1	57,9
V2 [km/h]	12	18	23,9	29,9	35,9	41,9	47,9	53,9	59,8	65,8	71,8
V3 [km/h]	16,1	24,1	32,2	40,2	48,3	56,3	64,4	72,4	80,5	88,5	96,6
V4 [km/h]	20,4	30,7	40,9	51,1	61,3	71,5	81,8	92	102	112	123
V5 [km/h]	24,6	36,8	49,1	73,7	89,4	105	127,8	135	147,3	159,5	168,3

Wykres trakcyjny

Siła napędowa na b-tym biegu

Prędkość postępowa samochodu na b-tym biegu

[km/h]

X_nb=12,13∗T_b∗i_b

i₁=2,9

i₂=2,339

i₃=1,737

i₄=1,366

i₅=1,136

r_d=0,292[m]

i_g=3,935

η_m=0,9

n[obr/min]	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500	6000
Ts [Nm]	105	143	145	146	137	131	123	116	107	99,8	92,8
V1 [km/h]	9,66	14,5	19,3	24,1	29	33,8	38,6	43,5	48,3	53,1	57,9
Xn1[N]	3696	5034	5104	5139	4822	4611	4330	4083	3766	3513	3267
Xp1[N]	2,75	6,18	11	17,2	24,7	33,7	44	55,6	68,7	83,1	98,9
Xn1-Xp1[N]	3693	5027	5093	5122	4798	4578	4286	4028	3698	3430	3168
V2 [km/h]	12	18	23,9	29,9	35,9	41,9	47,9	53,9	59,8	65,8	71,8
Xn2[N]	2980	4059	4116	4144	3889	3718	3491	3293	3037	2833	2634
Xp2[N]	4,22	9,5	16,9	26,4	38	51,7	67,5	85,5	106	128	152
Xn2-Xp2[N]	2976	4049	4099	4118	3851	3667	3424	3207	2932	2705	2482
V3 [km/h]	16,1	24,1	32,2	40,2	48,3	56,3	64,4	72,4	80,5	88,5	96,6
Xn3[N]	2216	3018	3060	3082	2892	2765	2596	2448	2258	2106	1959
Xp3[N]	7,63	17,2	30,5	47,7	68,7	93,5	122	155	191	231	275
Xn3-Xp3[N]	2209	3001	3030	3034	2823	2671	2474	2294	2068	1876	1684
V4 [km/h]	20,4	30,7	40,9	51,1	61,3	71,5	81,8	92	102	112	123
Xn4[N]	1707	2324	2357	2373	2227	2129	1999	1885	1739	1622	1508
Xp4[N]	12,3	27,7	49,2	76,9	111	151	197	249	308	372	443
Xn4-Xp4[N]	1694	2297	2308	2296	2116	1978	1802	1636	1431	1250	1065
V5 [km/h]	24,6	36,8	49,1	73,7	89,4	105	127,8	135	147,3	159,5	168,3
Xn5[N]	1452	1977	2005	2019	1894	1811	1701	1604	1480	1380	1283
Xp5[N]	17,8	0,1	0,14	160	233	325	481	537	637	745	839
Xn5-Xp5[N]	1434	1977	2005	1859	1661	1487	1220	1067	843	635	445

Wykres trakcyjny ulepszony

Wykres ten przedstawia zależność : X_nb-X_p=f(V)

Siła oporów powietrza :

X_p=0,047∗A_p∗C_x∗V² A_p=1,9[m²] C_x=0,33

X_p=0,029469∗ V²

V [km/h]		10,00	20,00		30,00		40,00	50,00		60,00		70,00		80,00	90,00		100,00
Xp[N]		2,95	11,8		26,5		47,2	73,7		106		144		189	239		295
110,00	120,00			130,00		140,00			150,00		160,00		168,30
357	424			498		578			663		754		834,7

Siła oporów toczenia : X_T=Q_c*f=14567,85*0,012=174,8142 [N]

Charakterystyka dynamiczna

Przedstawia zależność wskaźnika dynamicznego od prędkości postępowej pojazdu

Q_c=mg=1485∗9,81=14567,85 [N]

X_p=0,047∗A_p∗C_x∗V² A_p=1,9[m²] C_x=0,33

X_p=0,029469∗ V²

n[obr/min]	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000	5500	6000
Ts [Nm]	105	143	145	146	137	131	123	116	107	99,8	92,8
V1 [km/h]	9,66	14,5	19,3	24,1	29	33,8	38,6	43,5	48,3	53,1	57,9
Xn1[N]	3696	5034	5104	5139	4822	4611	4330	4083	3766	3513	3267
Xp1[N]	2,75	6,18	11	17,2	24,7	33,7	44	55,6	68,7	83,1	98,9
Xn1-Xp1[N]	3693	5027	5093	5122	4798	4578	4286	4028	3698	3430	3168
D1	0,25	0,35	0,35	0,35	0,33	0,31	0,29	0,28	0,25	0,24	0,22
V2 [km/h]	12	18	23,9	29,9	35,9	41,9	47,9	53,9	59,8	65,8	71,8
Xn2[N]	2980	4059	4116	4144	3889	3718	3491	3293	3037	2833	2634
Xp2[N]	4,22	9,5	16,9	26,4	38	51,7	67,5	85,5	106	128	152
Xn2-Xp2[N]	2976	4049	4099	4118	3851	3667	3424	3207	2932	2705	2482
D2	0,2	0,28	0,28	0,28	0,26	0,25	0,24	0,22	0,2	0,19	0,17
V3 [km/h]	16,1	24,1	32,2	40,2	48,3	56,3	64,4	72,4	80,5	88,5	96,6
Xn3[N]	2216	3018	3060	3082	2892	2765	2596	2448	2258	2106	1959
Xp3[N]	7,63	17,2	30,5	47,7	68,7	93,5	122	155	191	231	275
Xn3-Xp3[N]	2209	3001	3030	3034	2823	2671	2474	2294	2068	1876	1684
D3	0,15	0,21	0,21	0,21	0,19	0,18	0,17	0,16	0,14	0,13	0,12
V4 [km/h]	20,4	30,7	40,9	51,1	61,3	71,5	81,8	92	102	112	123
Xn4[N]	1707	2324	2357	2373	2227	2129	1999	1885	1739	1622	1508
Xp4[N]	12,3	27,7	49,2	76,9	111	151	197	249	308	372	443
Xn4-Xp4[N]	1694	2297	2308	2296	2116	1978	1802	1636	1431	1250	1065
D4	0,12	0,16	0,16	0,16	0,15	0,14	0,12	0,11	0,1	0,09	0,07
V5 [km/h]	24,6	36,8	49,1	73,7	89,4	105	127,8	135	147,3	159,5	168,3
Xn5[N]	1452	1977	2005	2019	1894	1811	1701	1604	1480	1380	1283
Xp5[N]	17,8	0,1	0,14	160	233	325	481	537	637	745	839
Xn5-Xp5[N]	1434	1977	2005	1859	1661	1487	1220	1067	843	635	445
D5	0,1	0,14	0,14	0,13	0,11	0,1	0,08	0,07	0,06	0,04	0,03

Wykres przyspieszeń

Przyjmuję : I_k=0,8[kgm²], I_s=0,2[kgm²], ϑ=0,96

n[obr/min]	1000,00	1500,00	2000,00	2500,00	3000,00	3500,00	4000,00	4500,00	5000,00	5500,00	6000,00
V1 [km/h]	9,66	14,5	19,3	24,1	29	33,8	38,6	43,5	48,3	53,1	57,9
D1	0,25	0,35	0,35	0,35	0,33	0,31	0,29	0,28	0,25	0,24	0,22
f1	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
d1	1,42
X"1[m/s2]	1,87	2,62	2,63	2,46	2,35	2,19	2,05	1,88	1,74	1,6	1,08
V2 [km/h]	12	18	23,9	29,9	35,9	41,9	47,9	53,9	59,8	65,8	71,8
D2	12	18	23,9	29,9	35,9	41,9	47,9	53,9	59,8	65,8	71,8
f2	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
d2	1,20
X"2[m/s2]	1,59	2,19	2,22	2,23	2,08	1,98	1,84	1,72	1,56	1,44	1,31
V3 [km/h]	16,1	24,1	32,2	40,2	48,3	56,3	64,4	72,4	80,5	88,5	96,6
D3	16,1	24,1	32,2	40,2	48,3	56,3	64,4	72,4	80,5	88,5	96,6
f3	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,02	0,02	0,02
d3	1,11
X"3[m/s2]	1,21	1,67	1,69	1,69	1,57	1,48	1,36	1,26	1,13	1,01	0,9
V4 [km/h]	20,4	30,7	40,9	51,1	61,3	71,5	81,8	92	102	112	123
D4	0,12	0,16	0,16	0,16	0,15	0,14	0,12	0,11	0,1	0,09	0,07
f4	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02
d4	1,07
X"4[m/s2]	0,93	1,3	1,3	1,3	1,19	1,1	1	0,9	0,77	0,66	0,55
V5 [km/h]	24,6	36,8	49,1	73,7	89,4	105	127,8	135	147,3	159,5	168,3
D5	24,6	36,8	49,1	73,7	89,4	105	127,8	135	147,3	159,5	168,3
f5	0,01	0,01	0,01	0,01	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,03	0,03
d5	1,06
X"5[m/s2]	0,78	1,11	1,13	1,04	0,92	0,81	0,65	0,56	0,42	0,29	0,18

Wykres rozpędzania

Przyjmuję ΔV=10[km/h]=2,78[m/s]

V1[km/h]	10	20	30
X"1[m/s2]	2,7	3,09	2,87
V2[km/h]	10	20	30	40	50
X"2[m/s2]	2,63	2,4	2,46	2,23	1,98
V3[km/h]	10	20	30	40	50	60	70	80
X"3[m/s2]		1,88	1,82	1,81	1,68	1,53	1,33	1,37
V4[km/h]	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
X"4[m/s2]			1,83	1,42	1,42	1,33	1,23	1,11	1,02	0,911
V5[km/h]		20	30	40	50	60	70	80	90	100
X"5[m/s2]				1,14	1,15	1,15	1,07	1	0,91	0,81
		I		II		III			IV
dt[s]	1,85	3,60	3,58	4,19	4,89	5,88	6,86	7,64	9,31	10,76

110	120
0,76	0,66
110	120		130		140		150		160		168
0,71	0,61		0,5		0,39		0,29		0,17		0,06
			V
12,50		15,28		20,24		28,57		41,67		58,33		66,67

Ocena własności konstrukcyjnych oraz wnioski

Celem projektu było zapoznanie z podstawowymi parametrami oraz sposobem ich wyznaczania. Możemy zauważyć ze skonstruowanie prawdziwego pojazdu jest rzeczą bardzo trudna i wymagającą wielu godzin pracy wieloosobowych grup ludzi, dzięki pomocy komputerów możliwe jest skrócenie tego czasu oraz szybsze i prostsze uzyskanie charakterystyk. Pojazd który skonstruowałem posiada własności zbliżone do istniejącego samochodu Dewo Lanos wyposażonego w silnik 1.6 l. Możemy zauważyć ze jedna z najważniejszych charakterystyk pojazdu jest przebieg krzywej momentu oraz mocy. W zależności od tego czy będzie nam zależało na maksymalnym przyspieszeniu oraz łatwym pokonywaniu oporów ruchu czy na wysokiej prędkości możemy wyposażyć pojazd w silnik o wysokim momencie lub wysokiej mocy.

Dzieki zamieszczonej tabelce możliwe jest porównanie istneijacych konstrukcji z moja:

Wymiary i masy	Civic 1.4i s	Lanos 1,6	Model Concept
Długość [mm]	4190	4237	4074
Szerokość [mm]	1695	1678	1700
Wysokość [mm]	1375	1432	1430
Rozstaw osi [mm]	2620	2520	2750
Pojemność bagażnika	225	395	200
Masa całkowita [kg]	1540	1595	1485
Silnik i moc	66 przy 6300 obr/min	73,2 przy 5800 obr/min	65 przy 6000 obr/min
Maksymalny moment Obr.	124 przy 4500 obr/min	130,8 przy 3400 obr/min	146 przy 2500 obr/min
Przełożenie główne	4,058	4,17	3,935
Skrzynia biegów	Pięciobiegowa, ręczna	Pięciobiegowa, ręczna	Pięciobiegowa, ręczna
Osiągi
Prędkość maks. (km/h)	177	176	168
Przysp. 0-100 km/h (s)	10,8	12,0	10,29
Ogumienie typ	175/70 R13	185/60 R14	185/70 R13

n[obr/min]

n_p

n_T

6000

2500

146

T[Nm]

P[kW]

P_T

T_max

T_p

58,4

---