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: m_c= 1320 [kg]

Położenie środka ciężkości: x_c=2214 [mm] y_c=426 [mm]

Reakcje normalne drogi.

m_c= 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]

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

• sprawność mechaniczna samochodu

Sprawność sprzęgła: η_sp = 0,99

Sprawność skrzyni biegów: η_b = 0,98

Sprawność wału napędowego: η_w = 0,99

Sprawność przekładni głównej: η_g = 0,96

Sprawność mechaniczna: η_m = η_spη_bη_wη_g = 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 C_x= 0,35

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

współczynnik oporu toczenia f_o=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.

P_max = 59 kW n_P = 5000obr/min

T_max = 132 Nm n_T = 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 r_d=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

Minimalna liczba biegów:

Przyjmuję liczbę biegów z = 5

5.2 Dobór przełożeń biegów pośrednich na podstawie prostego postępu geometrycznego

i_z = i₅

i_z-1 = i₄ = i₅ · q

i_z-2 = i₃ = i₅ · q²

i_z-3 = i₂ = i₅ · q³

i_z-4 = i₁ = i₅ · q⁴

gdzie:

; a_1z = 3,65 ;

Zatem:

i₁ = 3,65

I₅ = 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

i_z-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.

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=0,92

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: 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]

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 F_nb - F_pb= 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 : I_k=0,7 [kgm²], I_s=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.

n_p

n_T

3800

P[kW]

P_T

T_p

P_max

T[Nm]

59

132

52,5

T_max

n [obr/min]

5000

---