Dane
Nr zestawu |
ms [kg] |
Vmax [km/h] |
L.P. [-] |
Napęd |
22 |
355 |
170 |
5 |
Klasyczny |
1. Konstrukcja samochodu
1.1 Wymiary gabarytowe samochodu:
Długość: 4238mm
Szerokość: 1765mm
Wysokość: 1421mm
1.2 Wymiar ogumienia:
Oznaczenie ogumienia: 185/60 R15 80S
Szerokość opony: 185mm
Wysokość profilu opony: 60%*185mm = 111mm
R - opona radialna
Średnica osadzenia 15”
Wskaźnik nośności - 80 max 450kg
Wskaźnik prędkości - T max 180km/h
1.3 Sylwetka boczna samochodu:
1.4 Rozmieszczenie mas
Lp. |
Elementy |
mi |
xi |
yi |
1 |
Masa karoserii |
355 |
2119 |
550 |
2 |
Silnik, skrzynia biegów |
170 |
600 |
480 |
3 |
Przednie zawieszenie, koło |
100 |
881 |
300 |
4 |
Tylne zawieszenie, koło |
130 |
3459 |
430 |
5 |
Zbiornik paliwa |
65 |
3400 |
300 |
6 |
Przedni fotel 2 pasażerowie |
180 |
2000 |
350 |
7 |
Tylny fotel 3 pasażerowie |
220 |
2500 |
350 |
8 |
Bagaż |
100 |
4000 |
400 |
Masa całkowita pojazdu M = 1320kg
1.5 Położenie środka masy i reakcje normalne drogi
Położenie środka masy:
Oś X:
= 2214mm Oś Y:
= 426mm
Reakcje normalne drogi:
Masa całkowita: mc= 1320 [kg]
Położenie środka ciężkości: xc=2214 [mm] yc=426 [mm]
Reakcje normalne drogi.
mc= 1320 [kg]
l = 2578 [mm]
l1=1333 [mm]
l2=1245 [mm]
g=9,81 [m/s2]
Reakcja normalna drogi kół osi przedniej
[N]
Reakcja normalna drogi kół osi tylnej
[N]
Bilans mocy na kołach i mocy oporów przy założonej prędkości maksymalnej.
sprawność mechaniczna samochodu
Sprawność sprzęgła: ηsp = 0,99
Sprawność skrzyni biegów: ηb = 0,98
Sprawność wału napędowego: ηw = 0,99
Sprawność przekładni głównej: ηg = 0,96
Sprawność mechaniczna: ηm = ηspηbηwηg = 0,99*0,98*0,99*0,96=0,92
moce
współczynnik wypełnienia w=0,75
wysokość pojazdu h=1421 [mm]=1,42 [m]
szerokość pojazdu b=1765 [mm]=1,77 [m]
współczynnik oporu powietrza Cx= 0,35
współczynnik dla drogi gładkiej A=5⋅10-5 [s2/m2]
współczynnik oporu toczenia fo=0,012
Pole powierzchni czołowej pojazdu
[m2]
Moc oporu toczenia
[kW]
Moc oporu powietrza
[kW]
Moc na kołach
[kW]
Moc silnika
[kW]
Silnik o zbliżonej mocy stosowany jest w samochodach Volkswagen Polo (pojemności 1,4). Moc maksymalna tego silnika to 59kW przy 5000 obr/min, a maksymalny moment obrotowy 132Nm przy 3800obr/min.
Pmax = 59 kW nP = 5000obr/min
Tmax = 132 Nm nT = 3800obr/min
[kW]
[Nm]
Charakterystyka silnika:
n [obr/min] |
1000 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
3800 |
4000 |
4500 |
5000 |
5500 |
Ps [kW] |
14 |
28 |
35 |
41 |
48 |
52,5 |
54 |
57 |
59 |
56 |
Ts [Nm] |
88 |
102 |
111 |
122 |
129 |
132 |
128 |
120 |
112,7 |
102 |
3. Przełożenie przekładni głównej.
W samochodach z napędem klasycznym mamy skrzynie trójwałkowe, dla których przełożenie przekładni głównej równe jest przełożeniu całkowitemu:
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 fo=0,012
4.3 Kryterium przyspieszeń
Przełożenie pierwszego biegu obliczamy ze wzoru:
gdzie:
- współczynnik nieustalonych warunków pracy silnika
gdzie:
k - liczba kół
k = 4
Is - moment bezwładności ruchomych mas silników
Is = 0,25 [kg · m2]
Ik - moment bezwładności kół
Ik = 0,7 [kg · m2]
km/h
Do dalszych obliczeń przyjmuję przełożenie biegu pierwszego według II kryterium (wzniesień).
Minimalna liczba biegów oraz przełożenia biegów pośrednich
Minimalna liczba biegów:
Obliczamy ze wzoru:
gdzie:
α1z - rozpiętość przełożeń skrzynki biegów:
oraz iloraz qmax:
np - prędkość obrotowa silnika dla mocy maksymalnej
nT - prędkość obrotowa silnika dla maksymalnego momentu
obrotowego
Minimalna liczba biegów:
Przyjmuję liczbę biegów z = 5
5.2 Dobór przełożeń biegów pośrednich na podstawie prostego postępu geometrycznego
iz = i5
iz-1 = i4 = i5 · q
iz-2 = i3 = i5 · q2
iz-3 = i2 = i5 · q3
iz-4 = i1 = i5 · q4
gdzie:
; a1z = 3,65 ;
Zatem:
i1 = 3,65
I5 = 1
5.3 Dobór przełożeń biegów pośrednich na podstawie podwójnego postępu geometrycznego.
iz = i4
iz-1 = i3 = i4 · q1
iz-2 = i2 = i4 · q12 · q2
iz-3 = i1 = i4 · q13 · q23
iz-3 = i1 = i4 · q14 · q26
gdzie:
Podstawiając do wzorów otrzymuję następujące przełożenia:
pojedynczy postęp geometryczny |
podwójny postęp geometryczny |
i1= 3,65 |
i1= 3,61 |
i2= 2,64 |
i2= 2,47 |
i3= 1,92 |
i3= 1,76 |
i4= 1,38 |
i4= 1,3 |
i5= 1 |
i5= 1 |
Przyjmuję przełożenie biegów pośrednich według kryterium podwójnego postępu geometrycznego.
Wykresy
6.1 Bilans mocy na kołach na poszczególnych biegach
Wykres ten obrazuje zależność Pk = 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:
Pk = Pop = Ps ∗ ηm
gdzie ηm=0,92
Prędkość auta obliczam ze wzoru:
n[obr/min] |
1000 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
3800 |
4000 |
4500 |
5000 |
5500 |
Ps [kW] |
14 |
28 |
35 |
41 |
48 |
52,5 |
54 |
57 |
59 |
56 |
Ts [Nm] |
88 |
102 |
111 |
122 |
129 |
132 |
128 |
120 |
112,7 |
102 |
n[obr/min] |
1000 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
3800 |
4000 |
4500 |
5000 |
5500 |
Pk [kW] |
14 |
28 |
35 |
41 |
48 |
53 |
54 |
57 |
59 |
56 |
V1 [km/h] |
9,42 |
18,83 |
23,54 |
28,25 |
32,96 |
35,79 |
37,67 |
42,38 |
47,09 |
51,79 |
V2 [km/h] |
13,76 |
27,53 |
34,41 |
41,29 |
48,17 |
52,30 |
55,05 |
61,94 |
68,82 |
75,70 |
V3 [km/h] |
19,32 |
38,63 |
48,29 |
57,95 |
67,61 |
73,40 |
77,26 |
86,92 |
96,58 |
106,24 |
V4 [km/h] |
26,15 |
52,30 |
65,38 |
78,45 |
91,53 |
99,37 |
104,60 |
117,68 |
130,75 |
143,83 |
V5 [km/h] |
34,00 |
67,99 |
84,99 |
101,99 |
118,99 |
129,19 |
135,99 |
152,98 |
169,98 |
186,98 |
6.2 Wykres trakcyjny i trakcyjny ulepszony
Wykres ten przedstawia zmiany siły napędowej na kołach w funkcji prędkości pojazdu: Fn=f(V), gdzie Fn obliczam ze wzoru:
gdzie: Fn - siła napędowa
Ts - moment obrotowy
ηm - sprawność mechaniczna
ig - przełożenie przekładni głównej
ib - przełożenie biegu
rd - promień dynamiczny
Siła oporu powietrza
[N]
Prędkość jazdy
[km/h]
ns[obr/min] |
1000 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
3800 |
4000 |
4500 |
5000 |
5500 |
Ts [Nm] |
88 |
102 |
111 |
122 |
129 |
132 |
128 |
120 |
112,7 |
102 |
fn1 |
3244,148 |
3760,263 |
4092,051 |
4497,569 |
4755,626 |
4866,222 |
4718,761 |
4423,838 |
4154,722 |
3760,263 |
fp |
2,757247 |
11,02899 |
17,23279 |
24,81522 |
33,77627 |
39,81464 |
44,11594 |
55,83424 |
68,93116 |
83,40671 |
fn1- fp |
3241,391 |
3749,234 |
4074,818 |
4472,754 |
4721,85 |
4826,408 |
4674,645 |
4368,004 |
4085,79 |
3676,856 |
v1 |
9,417247 |
18,83449 |
23,54312 |
28,25174 |
32,96036 |
35,78554 |
37,66899 |
42,37761 |
47,08623 |
51,79486 |
fn2 |
2219,68 |
2572,811 |
2799,824 |
3077,284 |
3253,85 |
3329,52 |
3228,626 |
3026,837 |
2842,704 |
2572,811 |
fp |
5,88974 |
23,55896 |
36,81087 |
53,00766 |
72,14931 |
85,04784 |
94,23583 |
119,2672 |
147,2435 |
178,1646 |
fn2- fp |
2213,791 |
2549,252 |
2763,013 |
3024,276 |
3181,7 |
3244,473 |
3134,39 |
2907,57 |
2695,461 |
2394,647 |
v2 |
13,76367 |
27,52734 |
34,40917 |
41,291 |
48,17284 |
52,30194 |
55,05467 |
61,93651 |
68,81834 |
75,70018 |
fn3 |
1581,635 |
1833,258 |
1995,016 |
2192,721 |
2318,532 |
2372,452 |
2300,559 |
2156,774 |
2025,571 |
1833,258 |
fp |
11,60018 |
46,40071 |
72,50111 |
104,4016 |
142,1022 |
167,5066 |
185,6029 |
234,9036 |
290,0045 |
350,9054 |
fn3- fp |
1570,034 |
1786,858 |
1922,515 |
2088,319 |
2176,43 |
2204,945 |
2114,957 |
1921,871 |
1735,566 |
1482,353 |
v3 |
19,31606 |
38,63211 |
48,29014 |
57,94817 |
67,6062 |
73,40102 |
77,26423 |
86,92226 |
96,58029 |
106,2383 |
fn4 |
1168,253 |
1354,111 |
1473,592 |
1619,623 |
1712,552 |
1752,379 |
1699,277 |
1593,072 |
1496,16 |
1354,111 |
fp |
21,26196 |
85,04784 |
132,8872 |
191,3576 |
260,459 |
307,0227 |
340,1914 |
430,5547 |
531,549 |
643,1743 |
fn4- fp |
1146,991 |
1269,063 |
1340,704 |
1428,266 |
1452,093 |
1445,356 |
1359,085 |
1162,517 |
964,6111 |
710,9369 |
v4 |
26,15097 |
52,30194 |
65,37742 |
78,45291 |
91,52839 |
99,37368 |
104,6039 |
117,6794 |
130,7548 |
143,8303 |
fn5 |
898,656 |
1041,624 |
1133,532 |
1245,864 |
1317,348 |
1347,984 |
1307,136 |
1225,44 |
1150,892 |
1041,624 |
fp |
35,93271 |
143,7308 |
224,5795 |
323,3944 |
440,1757 |
518,8684 |
574,9234 |
727,6374 |
898,3178 |
1086,965 |
fn5- fp |
862,7233 |
897,8932 |
908,9525 |
922,4696 |
877,1723 |
829,1156 |
732,2126 |
497,8026 |
252,5746 |
-45,3405 |
v5 |
33,99626 |
67,99252 |
84,99065 |
101,9888 |
118,9869 |
129,1858 |
135,985 |
152,9832 |
169,9813 |
186,9794 |
Wykres trakcyjny ulepszony przedstawia zależność Fnb - Fpb= f(V)
6.3 Wykres charakterystyki dynamicznej
Charakterystyka przedstawia zależność współczynnika dynamicznego w funkcji prędkości pojazdu D = f(V). Wskaźnik dynamiczny obliczam ze wzoru:
ns[obr/min] |
1000 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
3800 |
4000 |
4500 |
5000 |
5500 |
Ts [Nm] |
88 |
102 |
111 |
122 |
129 |
132 |
128 |
120 |
112,7 |
102 |
fn1 |
3244,15 |
3760,26 |
4092,05 |
4497,57 |
4755,63 |
4866,22 |
4718,76 |
4423,84 |
4154,72 |
3760,26 |
v1 |
9,42 |
18,83 |
23,54 |
28,25 |
32,96 |
35,79 |
37,67 |
42,38 |
47,09 |
51,79 |
fp |
2,76 |
11,03 |
17,23 |
24,82 |
33,78 |
39,81 |
44,12 |
55,83 |
68,93 |
83,41 |
d1 |
0,25 |
0,29 |
0,31 |
0,35 |
0,36 |
0,37 |
0,36 |
0,34 |
0,32 |
0,28 |
fn2 |
2219,68 |
2572,81 |
2799,82 |
3077,28 |
3253,85 |
3329,52 |
3228,63 |
3026,84 |
2842,70 |
2572,81 |
v2 |
13,76 |
27,53 |
34,41 |
41,29 |
48,17 |
52,30 |
55,05 |
61,94 |
68,82 |
75,70 |
fp |
5,89 |
23,56 |
36,81 |
53,01 |
72,15 |
85,05 |
94,24 |
119,27 |
147,24 |
178,16 |
d2 |
0,17 |
0,20 |
0,21 |
0,23 |
0,25 |
0,25 |
0,24 |
0,22 |
0,21 |
0,18 |
fn3 |
1581,63 |
1833,26 |
1995,02 |
2192,72 |
2318,53 |
2372,45 |
2300,56 |
2156,77 |
2025,57 |
1833,26 |
v3 |
19,32 |
38,63 |
48,29 |
57,95 |
67,61 |
73,40 |
77,26 |
86,92 |
96,58 |
106,24 |
fp |
11,60 |
46,40 |
72,50 |
104,40 |
142,10 |
167,51 |
185,60 |
234,90 |
290,00 |
350,91 |
d3 |
0,12 |
0,14 |
0,15 |
0,16 |
0,17 |
0,17 |
0,16 |
0,15 |
0,13 |
0,11 |
fn4 |
1168,25 |
1354,11 |
1473,59 |
1619,62 |
1712,55 |
1752,38 |
1699,28 |
1593,07 |
1496,16 |
1354,11 |
v4 |
26,15 |
52,30 |
65,38 |
78,45 |
91,53 |
99,37 |
104,60 |
117,68 |
130,75 |
143,83 |
fp |
21,26 |
85,05 |
132,89 |
191,36 |
260,46 |
307,02 |
340,19 |
430,55 |
531,55 |
643,17 |
d4 |
0,09 |
0,10 |
0,10 |
0,11 |
0,11 |
0,11 |
0,10 |
0,09 |
0,07 |
0,05 |
fn5 |
898,66 |
1041,62 |
1133,53 |
1245,86 |
1317,35 |
1347,98 |
1307,14 |
1225,44 |
1150,89 |
1041,62 |
v5 |
34,00 |
67,99 |
84,99 |
101,99 |
118,99 |
129,19 |
135,99 |
152,98 |
169,98 |
186,98 |
fp |
35,93 |
143,73 |
224,58 |
323,39 |
440,18 |
518,87 |
574,92 |
727,64 |
898,32 |
1086,96 |
d5 |
0,07 |
0,07 |
0,07 |
0,07 |
0,07 |
0,06 |
0,06 |
0,04 |
0,02 |
0,00 |
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 : Ik=0,7 [kgm2], Is=0,25 [kgm2], ϑ=0,96
[m/s2]
ns[obr/min] |
1000,00 |
2000,00 |
2500,00 |
3000,00 |
3500,00 |
3800,00 |
4000,00 |
4500,00 |
5000,00 |
5500,00 |
v1 |
9,42 |
18,83 |
23,54 |
28,25 |
32,96 |
35,79 |
37,67 |
42,38 |
47,09 |
51,79 |
k1 |
0,23 |
0,27 |
0,29 |
0,32 |
0,33 |
0,34 |
0,33 |
0,31 |
0,29 |
0,26 |
a1 |
1,72 |
2,01 |
2,16 |
2,45 |
2,52 |
2,59 |
2,51 |
2,37 |
2,22 |
1,93 |
v2 |
13,76 |
27,53 |
34,41 |
41,29 |
48,17 |
52,30 |
55,05 |
61,94 |
68,82 |
75,70 |
k2 |
0,15 |
0,18 |
0,19 |
0,21 |
0,23 |
0,23 |
0,22 |
0,20 |
0,19 |
0,16 |
a2 |
1,29 |
1,53 |
1,61 |
1,77 |
1,93 |
1,93 |
1,84 |
1,68 |
1,59 |
1,34 |
v3 |
19,32 |
38,63 |
48,29 |
57,95 |
67,61 |
73,40 |
77,26 |
86,92 |
96,58 |
106,24 |
k3 |
0,10 |
0,12 |
0,13 |
0,14 |
0,15 |
0,15 |
0,14 |
0,13 |
0,11 |
0,09 |
a3 |
0,93 |
1,09 |
1,18 |
1,26 |
1,34 |
1,33 |
1,24 |
1,15 |
0,96 |
0,78 |
v4 |
26,15 |
52,30 |
65,38 |
78,45 |
91,53 |
99,37 |
104,60 |
117,68 |
130,75 |
143,83 |
k4 |
0,07 |
0,08 |
0,08 |
0,09 |
0,09 |
0,09 |
0,08 |
0,07 |
0,04 |
0,02 |
a4 |
0,68 |
0,76 |
0,75 |
0,83 |
0,82 |
0,81 |
0,72 |
0,61 |
0,42 |
0,22 |
v5 |
34,00 |
67,99 |
84,99 |
101,99 |
118,99 |
129,19 |
135,99 |
152,98 |
169,98 |
186,98 |
k5 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,04 |
0,03 |
0,01 |
-0,01 |
-0,03 |
a5 |
0,51 |
0,49 |
0,48 |
0,46 |
0,44 |
0,33 |
0,32 |
0,12 |
-0,10 |
-0,31 |
6.5 Wykres rozpędzania samochodu
Wykres przedstawia zależność prędkości w funkcji czasu V=f(t). Wykreślając ten wykres pominąłem czas przełączania biegów przez kierowcę.
7.1 Ocena właściwości trakcyjnych projektowanego samochodu na tle istniejących konstrukcji
Analizując mój projekt i porównując go do istniejących już produkcji można powiedzieć, że posiadają one zbliżone parametry. Wykonując ten projekt dowiedziałem się jak trudne jest projektowanie samochodów i wymaga dużego wkładu pracy wielu ludzi. Na tle istniejących konstrukcji musze powiedzieć, że mój samochód mógłby być trochę bardziej dynamiczny.
np
nT
3800
P[kW]
PT
Tp
Pmax
T[Nm]
59
132
52,5
Tmax
n [obr/min]
5000