Цель разработки и область применения автомобиля, технические требования к нему и порядок проведения тягово-экономического расчета. Эксплуатационные качества автомобиля, анализ его конструкции, оценка и пути повышения безопасности, технологичность.
Аннотация к работе
В 1998 году на смену модели Escort VII пришел Ford Focus. Дебют состоялся на автошоу в Женеве, где новинка произвела фурор. Модельный ряд предоставляет полную свободу выбора: трех - и пятидверный хэтчбек, седан и универсал Focus Turnier. Дизайн выполнен в соответствии с концепцией New Edge, в основе которой смешение острых углов и обтекаемых линий. Создатели попытались собрать все мыслимые геометрические фигуры, например, поворотник в форме треугольника, а рядом - трапеции, эллипсы, острые углы и гнутые линии. Витиеватая приборная панель и центральная каплевидная консоль смотрятся довольно авангардно. Овальные нетипичные шкалы спидометра и тахометра имеют классическую компоновку. За счет всего этого внешность автомобиля получилась весьма оригинальной и необычной.
Подвеска на Фокусе заслуживает отдельного разговора, спереди - MCPHERSON, сзади - независимая многорычажная подвеска с эффектом подруливания колес на повороте Control Blade. Обеспечивает автомобилю невероятную устойчивость на поворотах и комфорт на любом покрытии. В остальном Focus сделан по канонам класса В: передний привод, поперечно расположенные бензиновые и дизельные двигатели, передняя подвеска MCPHERSON, механическая или автоматическая трансмиссия.
Focus получил несколько вариантов оснащения. Базовая комплектация (Ambiente) предлагала: усилитель руля, регулируемую рулевую колонку и подушку безопасности для водителя. В исполнении Comfort: передние электростеклоподъемники, кондиционер, дистанционное отпирание багажника, центральный замок и вещевые карманы в передних дверях. Комплектация Trend порадует передними «противотуманниками», кожаной отделкой руля и подсветкой багажника. Для самых взыскательных и требовательных клиентов предлагалось исполнение-люкс под названием Ghia. Здесь уже в стандартном оснащении 15-дюймовые колеса вместо 14-дюймовых, пассажирская подушка безопасности, зимний пакет (обогрев сидений, зеркал, лобового стекла, форсунок омывателя, электропривод регулировки зеркал), задние электростеклоподъемники и центральный замок с ДУ.
Салон «Фокуса» на первый взгляд не изобилует всевозможными полезными емкостями. Основной бардачок невелик, зато в дверях есть весьма просторные ниши, перед рычагом передач - площадка, куда можно положить небольшие предметы, например, мобильный телефон, в сиденьях предусмотрены кармашки. Сидения имеют стандартные механические регулировки взад-вперед, по углу наклона спинки и величины поясничного подпора. В дорогих версиях предусмотрена электрическая регулировка водительского кресла по высоте и убираемый подлокотник. По вылету и наклону, причем в весьма широком диапазоне, регулируется и рулевая колонка.
Благодаря всем вышеперечисленным качествам Focus был признан «Автомобилем года Европы» в 1999 и «Автомобилем года США» в 2000.
В 2001 году Focus подвергся незначительному рестайлингу- изменились фары, передний бампер, радиаторная решетка, а также детали интерьера.
В 2002 году появились две «заряженные» модификации с форсированными моторами объемом 2.0 л - Focus ST170 с двигателем мощностью 172 л.с. и Focus RS мощностью 215 л.с., производство которого было прекращено всего через 394 дня после его начала.
Новое поколение Ford Focus II дебютировало в сентябре 2004 года на Парижском автосалоне. Производство автомобиля первоначально началось в октябре 2004 года на головном заводе для Focus в Саарлуи (Германия) и в Валенсии (Испания), весной 2005 года - в России (завод во Всеволожске), в КНР и на Тайване. Базируется автомобиль на платформе концерна Ford - С1, которая уже дала жизнь таким моделям как Ford Focus C-MAX, Mazda3 и Volvo S40/V50. Визуально он смотрится солиднее предшественника. И дело здесь не только в кузовной стилистике. Второе поколение шире и длиннее (на 50 мм) первого. Колесная база увеличена на 25 мм, колея - на 40 мм. Колеса теперь - на 15, 16 или 17 дюймов. Вот почему в салоне так просторно даже задним пассажирам. А покатая крыша, придающая облику автомобиля стремительность, находится достаточно высоко над головами пассажиров.
Таком образом, в России с конца лета 2005 года предлагается только новый Ford Focus II местной сборки с кузовами 5-дверный хэчбэк (3-дверный хэчбэк - с августа 2005), седан и универсал. В Российскую комплектацию также вошли защита моторного отсека, усиленные диски и шины, защита порогов, брызговики и полноразмерное запасное колесо.
В профиль новый Focus выглядит стильно и гармонично. Каждый элемент его дизайна имеет и функциональное предназначение. Так, козырек над задним стеклом оптимизирует воздушный поток. Даже боковые зеркала тщательно проработали и это сказалось на акустическом комфорте. В соответствии с наружностью интерьер второго Focus стал серьезнее. Фундаментализм подчеркивается не только архитектурой внутреннего убранства, но и качеством отделочных материалов. Так, передняя панель теперь выполнена из эластичного пластика. «Фордовские» инженеры придумали еще и регулируемый педальный узел. Он «подъезжает» к сидению на 50 мм.
Введение
В 1998 году на смену модели Escort VII пришел Ford Focus. Дебют состоялся на автошоу в Женеве, где новинка произвела фурор. Модельный ряд предоставляет полную свободу выбора: трех - и пятидверный хэтчбек, седан и универсал Focus Turnier. Дизайн выполнен в соответствии с концепцией New Edge, в основе которой смешение острых углов и обтекаемых линий. Создатели попытались собрать все мыслимые геометрические фигуры, например, поворотник в форме треугольника, а рядом - трапеции, эллипсы, острые углы и гнутые линии. Витиеватая приборная панель и центральная каплевидная консоль смотрятся довольно авангардно. Овальные нетипичные шкалы спидометра и тахометра имеют классическую компоновку. За счет всего этого внешность автомобиля получилась весьма оригинальной и необычной.
Подвеска на Фокусе заслуживает отдельного разговора, спереди - MCPHERSON, сзади - независимая многорычажная подвеска с эффектом подруливания колес на повороте Control Blade. Обеспечивает автомобилю невероятную устойчивость на поворотах и комфорт на любом покрытии. В остальном Focus сделан по канонам класса В: передний привод, поперечно расположенные бензиновые и дизельные двигатели, передняя подвеска MCPHERSON, механическая или автоматическая трансмиссия.
Focus получил несколько вариантов оснащения. Базовая комплектация (Ambiente) предлагала: усилитель руля, регулируемую рулевую колонку и подушку безопасности для водителя. В исполнении Comfort: передние электростеклоподъемники, кондиционер, дистанционное отпирание багажника, центральный замок и вещевые карманы в передних дверях. Комплектация Trend порадует передними «противотуманниками», кожаной отделкой руля и подсветкой багажника. Для самых взыскательных и требовательных клиентов предлагалось исполнение-люкс под названием Ghia. Здесь уже в стандартном оснащении 15-дюймовые колеса вместо 14-дюймовых, пассажирская подушка безопасности, зимний пакет (обогрев сидений, зеркал, лобового стекла, форсунок омывателя, электропривод регулировки зеркал), задние электростеклоподъемники и центральный замок с ДУ.
Салон «Фокуса» на первый взгляд не изобилует всевозможными полезными емкостями. Основной бардачок невелик, зато в дверях есть весьма просторные ниши, перед рычагом передач - площадка, куда можно положить небольшие предметы, например, мобильный телефон, в сиденьях предусмотрены кармашки. Сидения имеют стандартные механические регулировки взад-вперед, по углу наклона спинки и величины поясничного подпора. В дорогих версиях предусмотрена электрическая регулировка водительского кресла по высоте и убираемый подлокотник. По вылету и наклону, причем в весьма широком диапазоне, регулируется и рулевая колонка.
Благодаря всем вышеперечисленным качествам Focus был признан «Автомобилем года Европы» в 1999 и «Автомобилем года США» в 2000.
В 2001 году Focus подвергся незначительному рестайлингу- изменились фары, передний бампер, радиаторная решетка, а также детали интерьера.
В 2002 году появились две «заряженные» модификации с форсированными моторами объемом 2.0 л - Focus ST170 с двигателем мощностью 172 л.с. и Focus RS мощностью 215 л.с., производство которого было прекращено всего через 394 дня после его начала.
Новое поколение Ford Focus II дебютировало в сентябре 2004 года на Парижском автосалоне. Производство автомобиля первоначально началось в октябре 2004 года на головном заводе для Focus в Саарлуи (Германия) и в Валенсии (Испания), весной 2005 года - в России (завод во Всеволожске), в КНР и на Тайване. Базируется автомобиль на платформе концерна Ford - С1, которая уже дала жизнь таким моделям как Ford Focus C-MAX, Mazda3 и Volvo S40/V50. Визуально он смотрится солиднее предшественника. И дело здесь не только в кузовной стилистике. Второе поколение шире и длиннее (на 50 мм) первого. Колесная база увеличена на 25 мм, колея - на 40 мм. Колеса теперь - на 15, 16 или 17 дюймов. Вот почему в салоне так просторно даже задним пассажирам. А покатая крыша, придающая облику автомобиля стремительность, находится достаточно высоко над головами пассажиров.
Таком образом, в России с конца лета 2005 года предлагается только новый Ford Focus II местной сборки с кузовами 5-дверный хэчбэк (3-дверный хэчбэк - с августа 2005), седан и универсал. В Российскую комплектацию также вошли защита моторного отсека, усиленные диски и шины, защита порогов, брызговики и полноразмерное запасное колесо.
В профиль новый Focus выглядит стильно и гармонично. Каждый элемент его дизайна имеет и функциональное предназначение. Так, козырек над задним стеклом оптимизирует воздушный поток. Даже боковые зеркала тщательно проработали и это сказалось на акустическом комфорте. В соответствии с наружностью интерьер второго Focus стал серьезнее. Фундаментализм подчеркивается не только архитектурой внутреннего убранства, но и качеством отделочных материалов. Так, передняя панель теперь выполнена из эластичного пластика. «Фордовские» инженеры придумали еще и регулируемый педальный узел. Он «подъезжает» к сидению на 50 мм. В целом все эстетично и удобно.
В интерьере все добротно, основательно и современно. В первую очередь это заслуга более высококачественных материалов. Очень неплохо смотрится комбинированный салон со светлым «низом» и добротный материал сидений. Кроме того, салон лишился острых граней, присущих Focus первого поколения. Из приятных мелочей - выросший до 12 литров бардачок, также к услугам пассажиров - подстаканники, отсеки для бумаг и лампы подсветки. Найдется куда положить мелкие вещи - рядом с сидениями есть отсеки. Задний диван вполне удобный, на нем можно устроится втроем.
Объем багажника вырос на 10% до 385 литров (1.245 литров при сложенных сиденьях) на хэтчбеке и до 475 литров (1.525 литров при сложенных сиденьях) на универсале.
Руль на регулируемой по двум направлениям рулевой колонке тоже на уровне. К слову, усилие на нем можно менять, выбрав в настройках бортового компьютера подходящий режим. В Focus II можно выбрать любой из трех режимов электроусилителя: спортивный, стандартный, комфортный. В режим «Спортивная» руль становится чуточку туже и обратная реакция в повороте более отчетлива. Режим «Комфортный» явно с прицелом на город: в этом режиме руль легкий. В «Стандартном» режиме можно ездить все оставшееся время.
Подвеска достаточно комфортна. Ford Focus II отлично проходит неровности, быстро справляется с колебаниями, четко стоит в повороте. Тормозные механизмы, сохранившие преемственность, адекватно и надежно замедляют автомобиль без траекторных искажений.
Безопасность обеспечивают: боковые занавески и надувные подушки безопасности, которые надуваются от передней до задней стойки. В рейтинге Euro NCAP Focus II признан самым безопасным автомобилем в классе.
Баланс привлекательных потребительских качеств и цены сделал Ford Focus II лидером продаж в Росси среди иномарок «гольф-класса».
В 2008 году Ford Focus подвергли рестайлингу. Философия «кинетического дизайна» добралась и до этой популярной модели. Модернизированный автомобиль не имеет практически ни одной старой кузовной детали. Разве что крыша осталась без изменений. А все остальное - фары, капот, крылья, бампера, зеркала - стали другими. Модернизированный Focus приобрел более динамичный внешний вид, удачно подчеркивающий стремительность и маневренность этого автомобиля. Внутри модель также изменилась. Новая приборная панель стала выглядеть гораздо благородней. «Коэффициент мягкости» пластика увеличился, причем намного. К тому же, теперь создатели Ford Focus предлагают 2 варианта исполнения панели: «под дерево», либо стального цвета.
Слон рестайлингового Ford Focus II также хорош. Черты кинетического дизайна проглядывают и здесь, напримером тому плавные очертания новой центральной консоли. Все приборы расположены очень удобно, все на своих местах. Эргономика и после рестайлинга осталась на высоком уровне. Панель приборов подсвечивается красным светом, что делает показатели более удобными для чтения. Удобные кресла с выраженной боковой поддержкой обтянуты качественным, приятным на ощупь материалом. Пластик тоже выглядит очень прилично. Помимо «кинетического» дизайна автомобиль получил новые опции. Под заказ автомобиль можно оснастить кондиционером, музыкой, подогревом сидений, подогревом лобового стекла, складывающимися электрозеркала, системой курсовой устойчивости, 6 подушками безопасности, управлением магнитолой с рулевой колонки и т.д.
Модернизированный Focus также богат на новые функции и дополнительное оборудование. Удобная горловина топливного бака без крышки - EASYFUEL - поможет избежать ошибок при заправке, а система предупреждения о низком давлении - заранее узнать о возможных проблемах с шинами. В салоне предусмотрена розетка питания 230 В, к которой можно подключать различное электрооборудование. Новая аудиосистема Sony отличается превосходным качеством звучания, а кроме этого, предлагает возможность прослушивать файлы формата MP3 и подключать к системе Ваш мобильный телефон через Bluetooth, устанавливая таким образом громкую связь. Дополняют картину светодиодные задние фонари, создающие уникальный визуальный эффект.
Линейка моторов рестайлингового Ford Focus, предлагаемых на российском рынке, не претерпела особых изменений: автомобиль будет оснащаться бензиновыми агрегатами 1.4 (80 л.с.), 1.6 (100 и 115 л.с.), 1.8 (125 л.с.) и 2.0 (145 л.с.). Турбодизельный мотор один - объемом 1,8 л и мощностью 115 л.с.
Система безопасности автомобиля получила высший 5-звездочный рейтинг на тестах Euro NCAP в категории «безопасность взрослых пассажиров». Такой высокий уровень безопасности обеспечивает впечатляющий набор передовых технологий в том числе интеллектуальная система безопасности (IPS).Технологии освещения, примененные в новом Focus, делают ночное вождение увереннее и безопаснее. На автомобиль можно установить фары, которые включаются автоматически, как только становится темно, а также биксеноновые фары, либо адаптивную систему головного освещения. Адаптивная система головного освещения автоматически смещает световой пучок в горизонтальной плоскости в зависимости от скорости движения автомобиля и угла поворота рулевого колеса. Это означает, что при повороте руля фары поворачиваются, освещая именно дорогу, а не окружающий пейзаж. Такое освещение особенно эффективно на виражах. Оно улучшает видимость изгибов дороги и делает вождение более безопасным. В то же время, новые светодиодные задние фонари, идущие в комплекте с биксеноновыми фарами или адаптивной системой головного освещения, загораются быстрее и светят ярче, чем обычные лампы накаливания. Это делает автомобиль заметнее для других водителей.
Автомобиль по-прежнему доступен в нескольких кузовах: 3- и 5-дверный хетчбэк, 4-дверный седан и 5-дверный универсал. Флагманская модель - Focus ST - это невероятная динамика, уникальный спортивный дизайн, мощные тормоза и 18-дюймовые легкосплавные диски.
Ford Focus третьего поколения впервые был продемонстрирован широкой публике на Межнурадном автосалоне в Детройте в начале 2010 года. Летом того же года новинку представили и в России на августовском автосалоне в Москве, правда, возможность купить Focus III у россиян появилась лишь в 2011 году. Производитель предлагает теперь всего три типа кузова - пятидверный хэтчбек, седан и универсал - трехдверный хэтчбек из линейки выбыл.
По сравнению с предшественником, Focus III прибавил в длину 21 мм (4358 мм), но при этом стал на 16 мм ниже (1484 мм) и на 16 мм уже (1823 мм). Колесная база выросла на дополнительные 8 мм (2648 мм), а вот объем багажника несколько уменьшился. В версии с полноразмерной запаской он составляет 372 литра для седана и 277 литров для хэтчбека (1062 литра при сложенных задних сиденьях).
Автомобиль получил полностью новый дизайн кузова, но сохранил лучшие качества предыдущих поколений - узнаваемая внешность, простор салона, универсальность и приемлемые цены. Экстерьер получился эффектным и современным. Передний бампер выделяется огромным воздухозаборником поделенным на три секции. В задней части все внимание наблюдателя занимают фонари необычной формы, далеко заходящие на крылья. Построенный с учетом новых материалов, кузов создан из нескольких сортов стали, позволивших снизить массу и повысить жесткость. Новый кузов пятидверной версии прочнее предшественника на 45% и на 15% жестче.
Интерьер также заметно преобразился. Он выполнен в современном стиле: множество кнопок, приятная подсветка. Подсветка заслуживает отдельного внимания. Лампочки горят везде: над торпедо, в кнопках, в карманах дверей, в подстаканниках, в ногах. Причем цвет подсветки можно сменить, нажав на кнопку в потолке. Варианты расцветки различные от белого до оранжевого. Рядом с этой кнопкой есть и регулировка яркости подсветки.
Автомобиль получил полностью новую центральную консоль и панель приборов, каждая из которых оснащена ЖК-дисплеем. Панель приборов выполнена в яркой сине-голубой расцветке. Дисплей бортового компьютера тоже с голубой подсветкой. На него выводятся показания средней скорости и расхода, одометра, моментального расхода и расстояния до заправки. Справа от дисплея показано состояние автомобиля - на нарисованном силуэте машины загораются габариты и фары, открываются двери. А под всей этой анимацией выведены показания режима коробки (на механической коробке система советует, когда надо переключаться на следующую передачу, показывая стрелочки вверх), температура за бортом и общий путь автомобиля.
В качестве базового силового агрегата европейский Ford Focus III получил полностью новый четрехцилиндровый 1,6 - литровый бензиновый турбомотор семейства ECOBOOST, доступный в двух версиях - мощностью 150 и 182 л.с. В качестве трансмиссий предлагаются 6-ступенчатая механическая коробка и 6-ступенчатый «робот» POWERSHIFT. На российском рынке двигатели ECOBOOST пока представлены не будут. Покупатель может выбрать бензиновый двигатель объемом 1,6 литра мощностью 105 и 124 л.с., а также более мощный бензиновый 2,0 - литровый силовой агрегат мощностью 150 л.с. Шестиступенчатой механики также не будет, моторы объемом 1,6 литра получат 5-ступенчатую коробку. Двухлитровый турбодизель мощностью 140 л.с. предлагается только с АКПП.
Двигатель заводится с кнопки, но доступ в машину не бесключевой - двери и багажник отпираются с кнопок на ключе. Кстати, капот у Focus III теперь открывается традиционно - с помощью рычага в салоне, отпирание с ключом логотипа ушло в прошлое. Заправочная горловина не запирается пробкой. Получить доступ к баку можно только пистолетом или шлангом необходимого диаметра, и только когда машина отперта. Кстати, питается Focus бензином не ниже 95-го.
Лишилась российская версия и множества новомодных электронных систем, которые подготовили для Focus III в количестве тринадцати штук. Из них нам достанутся навигационная система с голосовым управлением, система слежения за «мертвыми» зонами, система экстренного торможения, направленная на предотвращение столкновений на малых скоростях, а также система автоматической парковки. В опциональный пакет «Премиум свет» входят биксеноновые фары, светодиодные огни дневного света и задние диодные фонари.
1.1 Цель разработки и область применения автомобиля
Ford Focus - пятиместный легковой автомобиль малого класса с закрытым несущим пятидверным кузовом типа «хечбек». Устанавливается инжекторный двигатель с рабочим объемом 1,4 л.
Предназначен для эксплуатации при температуре окружающего воздуха от минус 40° до плюс 45°С. Конструкция двигателя и применение высококачественных масел обеспечивают его надежный пуск при температуре минус 25° С.
Предназначен для перевозки пассажиров в количестве пяти человек, включая водителя, и грузов массой не более 400 кг (включая массу пассажиров), по любым дорогам кроме грунтовых дорог с глубокими колеями. Этот автомобиль условно обозначается колесной формулой 4X2.
1.2 Технические требования к автомобилю
Данные краткой эксплуатационно-технической характеристики представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1. Краткая эксплуатационно-техническая характеристика автомобиля Ford Focus
№ п/п Наименование данных Ед. измерения Условные обозначения Данные по автомобилю принятому к расчету
5 Собственный вес автомобиля (без груза) КН G0 11,29
6 Полный вес автомобиля КН Ga 18,29
7 Распределение нагрузки автомобиля по осям: а) с грузом на переднюю ось - с грузом на заднюю ось (тележку) б) без груза на переднюю ось - без груза на заднюю ось КН G1 G2 G01 G02 835 994 679 450
8 База автомобиля мм L 2640
9 Колея колес: - передних - задних мм В 1535 1531
10 Наименьший габаритный радиус поворота м Rmin 10,4
11 Наименьший дорожный просвет мм 155
12 Габаритные размеры автомобиля: - длина - ширина - высота мм 4340 1840 1450
Двигатель
13 Тип двигателя Рядный, четырех - тактный
14 Число цилиндров шт. 4
15 Диаметр цилиндра мм 76
16 Ход поршня мм 76,5
17 Рабочий объем цилиндров л 1,388
18 Порядок работы цилиндров 1-3-4-2
19 Степень сжатия 11
20 Наибольшая эффективная мощность КВТ Ne max 52,3
21 Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности мин-1 NN 5600
26 Минимальный удельный расход топлива г/(КВТ*ч) ge min 300
Шасси
27 Тип сцепления Однодисковое, сухое
28 Тип коробки передач М5
29 Передаточные числа коробки передач: 1-ой i 3,67
2-ой 3-ей 4-ой 5-ой 2,1 1,36 1 0,82
30 Тип главной передачи Гипоидная
31 Передаточное число главной передачи i0 4,1
32 Тип привода ножного тормоза Гидравлический, двухконтурный
33 Тип рулевого механизма Реечный с гидроусилителем
34 Размер шин мм 195/65R15
37 Давление воздуха в шинах: - передних - задних МПА 0,23 0,20
Эксплуатационные данные
38 Максимальная скорость км/ч ха max 165
39 Контрольный расход топлива л/100 км 7,53
2. Тягово-экономический расчет автомобиля
Внешняя скоростная характеристика двигателя представляет собой зависимость эффективной мощности и крутящего момента двигателя от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива. Ее строят по результатам испытаний двигателя на тормозном стенде и часто приводят в инструкциях заводов-изготовителей автомобилей. Студенту необходимо сравнить экспериментальную внешнюю скоростную характеристику двигателя с полученной при расчетах.
Если данные по испытанию двигателя отсутствуют, эффективная мощность (КВТ) его может быть определена по эмпирической формуле:
(2.1) где: - наибольшая эффективная мощность двигателя, КВТ;
- частота вращения коленчатого вала, при которой определяется мощность, ;
- частота вращения коленчатого вала при наибольшей мощности, .
(2)
Крутящий момент (Н·м) двигателя определяют в зависимости от мощности (КВТ) и соответствующей частоты вращения (мин-1) коленчатого вала по формуле:
(2.2)
Таблица 2.1 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя
Исходные данные nn Ne max Me max Nm
5600 52,3 103,9 3400
Ne ne/nn (ne/nn)І (ne/nn)і Ne max Ne Ne/ne MEN
Об/мин КВТ КВТ Н*м
1 800 0,143 0,020 0,003 52,3 8,4 0,010 100,3
2 1300 0,232 0,054 0,013 14,3 0,011 105,3
3 1800 0,321 0,103 0,033 20,5 0,011 108,9
4 2500 0,446 0,199 0,089 29,1 0,012 111,5
5 3000 0,536 0,287 0,154 35,0 0,012 111,6
6 3500 0,625 0,391 0,244 40,3 0,012 110,3
7 4000 0,714 0,510 0,364 45,0 0,011 107,6
8 4500 0,804 0,646 0,519 48,7 0,011 103,5
9 5000 0,893 0,797 0,712 51,2 0,010 97,9
10 5600 1,000 1,000 1,000 52,3 0,009 89,4
По данным таблицы 2.1 строим графики зависимости: а) мощности от частоты вращения коленчатого вала, б) крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала.
Рисунок 2.1. - Внешняя скоростная характеристика двигателя автомобиля
2.2 Тяговый расчет автомобиля
Тяговая характеристика автомобиля представляет собой зависимость между силой тяги ( , Н) и скоростью( , км/ч) движения автомобиля.
Силу тяги( ) на ведущих колесах автомобиля рассчитывают по формуле:
(2.3) где: - крутящий момент двигателя, Н·м;
- передаточное число коробки передач;
- передаточное число главной передачи;
- радиус качания колеса, м;
- к.п.д. трансмиссии, которое принимаем 0,89
Входящий в формулу (2.3) крутящий момент ( ) берут из таблицы 2.1. Он зависит от частоты вращения ( ) коленчатого вала двигателя. Скорость движения автомобиля ( ) определяют по формуле: км/ч. (2.4)
Радиус ( ) качения колеса, входящий в формулы (2.3), (2.4), приближенно определяется по формуле: мм (2.5)
где: d - внутренний диаметр шины (диаметр обода колеса), м;
Н - высота профиля шины в свободном состоянии, м;
ЛШ - коэффициент нормальной деформации шины.
Для шин дорожной проходимости коэффициент (ЛШ) принимаем равным 0,12.
Таблица 2.2 Расчет тяговой характеристики автомобиля
Исходные данные rk i0 зт i1 i2 i3 i4 i5 d H
0,286 4,100 0,890 3,670 2,100 1,360 1,000 0,820 0,330 0,122 ne MEN Первая передача Вторая передача Третья передача Четвертая передача Пятая передача
Скорость ( ) и сила тяги ( ) при движении на любой другой i-и передаче можно определить по соотношениям:
где: -скорость автомобиля на прямой передаче при заданном км/ч;
- сила тяги на прямой передаче, КН;
- передаточное число коробки передач на i-й передаче.
Суммарная сила сопротивления дороги ( ) определяется по формуле:
(2.6) где: ш - коэффициент суммарного сопротивления дороги;
- полный вес автомобиля, КН.
Коэффициент суммарного сопротивления дороги рассчитывается так:
(2.7) где: f - коэффициент сопротивления качения;
a - угол подъема дороги.
При расчете тягового баланса принимаем, что автомобиль движется по горизонтальной дороге (a=0) с асфальтобетонным покрытием. Тогда коэффициент (ш) суммарного сопротивления дороги (2.7) равен коэффициенту (f) сопротивления качению.
При скоростях движения автомобиля, превышающих 60-80 км/ч коэффициент (f) надо определять по эмпирической формуле:
(2.8) где: - коэффициент сопротивления качению, относящийся к малым скоростям движения автомобиля;
- скорость движения автомобиля, км/ч.
Сила, суммарного сопротивления дороги в этих условиях такова:
(2.9)
Для дорог с асфальтобетонным покрытием, находящихся в хорошем состоянии, коэффициент ( ) принимаем равным 0.015.
Силу сопротивления воздуха ( ) в КН определяют по формуле:
(2.10) где: - коэффициент сопротивления воздуха;
F - лобовая площадь автомобиля, м2.
Коэффициент ( ) сопротивления воздуха можно принять (в Н·с2/м4), для легковых автомобилей 0,25.
Все полученные результаты сводим в таблицу 2.3, расчет значений сил ( и ), определяемых для скоростей движения автомобиля от 0 до наибольшей скорости на высшей передаче. Промежуточные значения скорости ( ) следует взять по табл. 3 для высшей передачи. По результатам расчета строят зависимости силы ( ) и суммарной ( ) от скорости автомобиля, приведенные на рис. 2.2
Таблица 2.3 Расчет сил сопротивления движению
Исходные данные f0 kw Ga ma F
0,015 0,250 13,950 1395,000 1,827 ne MEN
Va VAI VAI/20000 1 (VAI/20000) ш Рш Pw Рш Pw об/мин Н*м
На рис. 2.2 показан запас ( ) силы тяги, равный (при равномерном движении автомобиля по горизонтальной дороге)
(2.11)
Запас силы тяги может использоваться для разгона автомобиля, преодоления подъемов и буксировки прицепа.
По данным таблиц 2.2 и 2.3 строим график тягового баланса автомобиля рисунок 2.2.
Рисунок 2.2.-График тягового баланса автомобиля
2.3 Динамический паспорт автомобиля
Динамической характеристикой автомобиля называют график изменения динамического фактора от скорости движения на различных передачах. Динамический фактор при полной нагрузке автомобиля ( ) определяют по формуле:
(2.12) где: - сила тяги на ведущих колесах автомобиля, КН;
- сила сопротивления воздуха, КН;
- полный вес автомобиля, КН.
При малых скоростях движения автомобиля сила ( ) имеет очень малую величину, в то время как сила тяги( ) на низших передачах и малых скоростях движения имеет большие числовые значения (см. рис. 2). В этих случаях можно принимать = 0 и определять динамический фактор по упрощенной формуле: (2.13)
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.4. По данным этой таблицы на рис. 2.3, динамическая характеристика автомобиля Ford Focus с пятиступенчатой коробкой передач. Диапазон скоростей ( ) движения автомобиля сохраняется таким же, что и на рис. 2.2.
Таблица 2.4 Результаты расчета динамического фактора автомобиля
Рисунок 2.3-Динамическая характеристика автомобиля
Коэффициент суммарного сопротивления дороги может рассчитываться по следующей формуле:
(2.14) где: i - величина уклона (подъема) дороги в сотых долях, приближенно ( - угол подъема дороги).
Из формулы (2.14) , т.е. по динамической характеристике автомобиля и найденному значению коэффициента ( ) суммарного сопротивления дороги при известном значении коэффициента ( ) сопротивления качению, можно определить величину максимального подъема, преодолеваемого автомобилем.
Номограмма нагрузок соответствует изменению нагрузок от 0 до 100%. Для проверки возможности движения автомобиля на заданных маршрутах.
Для получения номограммы нагрузок используют формулы: и (2.15) где: и - динамический фактор по сцеплению для автомобиля без груза и с полной нагрузкой соответственно;
ц - коэффициент сцепления шин ведущих колес автомобиля с дорогой;
-вес, приходящийся на ведущие колеса автомобиля без груза, КН;
- вес автомобиля без груза, КН;
- вес, приходящийся на ведущие колеса полностью груженого автомобиля, КН;
- полный вес автомобиля, КН.
Для определения динамического фактора по сцеплению по формулам (2.15) надо задаться значениями коэффициента сцепления (ц) в диапазоне 0,1 - 0,8 с интервалом 0,1. Результаты расчета сводим в табл. 2.5 и строим график номограммы нагрузок рис. 2.4.
Таблица 2.5 Результаты расчета динамического фактора по сцеплению ц 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
0,045 0,09 0,136 0,181 0,226 0,271 0,317 0,362
0,054 0,109 0,163 0,218 0,272 0,327 0,381 0,436
Рисунок 2.4 График номограммы нагрузок
2.4 Ускорение, время и путь разгона автомобиля
Ускорение автомобиля (j, м/с2) определяют по формуле: (2.16) где: D - динамический фактор автомобиля;
ш - коэффициент суммарного сопротивления дороги;
д - коэффициент учета влияния вращающихся масс;
g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с. для легковых автомобилей:
(2.17)
Расчет ускорений в зависимости от скорости движения производят для полностью груженого автомобиля при его движении по горизонтальной дороге с твердым покрытием в хорошем состояния, для которой коэффициент (ш) принимаем равным 0,015.
Коэффициент (д) может быть определен по формуле: (2.18) где: и - постоянные (для данного автомобиля) коэффициенты;
- передаточное число коробки передач.
Результаты подсчета ускорений автомобиля па передачах сводим в таблицу 2.6.
Таблица 2.6 Результаты подсчета ускорений автомобиля на передачах
Общая зависимость времени t разгона от скорости V и ускорения j выражается интегралом: (2.19)
Приближенное интегрирование по графику (см. рис. 2.4) позволяет определить время разгона (t, сек) при принятых размерностях скорости (км/ч) и ускорения j (м/с2) по формуле: (2.20)
Расчет времени разгона проводим непосредственно в таблицу 2.7.
Время разгона на участке (ti), с 5,521 7,888 15,284 29,031 69,881
Суммарное время разгона (t), с 127,605 127,605 127,605 127,605 127,605
Средняя скорость на участке Va cp i 22,931 55,128 89,207 127,778 163,433
Путь разгона на участке, Si, м 35,167 120,787 378,733 1030,424 3172,457
Суммарный путь разгона, Sq, м 4737,567 4737,567 4737,567 4737,567 4737,567
Рисунок 2.6.-График времени разгона автомобиля
Общая закономерность пути S разгона от времени разгона и скорости движения выражается интегралом: (2.21)
Приближенное интегрирование по графику (см. рис. 2.5) позволяет определить путь разгона (S, м) при принятых размерностях скорости , (км/ч) и времени t (сек.) по формуле: (2.22) где: - средняя скорость на участке, км/ч;
- время разгона на участке, с.
Для повышения точности расчет пути разгона проводят с использованием данных по определению времени разгона. При этом определяют как середину интервала скоростей на каждом участке предыдущего расчета, а приращение времени принимают равным , т.е. различным для каждого участка. Без ввода дополнительной информации, определяя последовательно: 1) путь разгона на участке - ;
2) суммарный путь разгона -
Расчет приводим в таблицу 2.7, расчет времени разгона.
По результатам расчета строим график пути разгона (рис. 2.7).
Рисунок 2.7.-График пути разгона автомобиля
2.5 Мощностной баланс автомобиля
Графиком мощностного баланса автомобиля называют график, имеющий кривые мощности, подводимой к ведущим колесам на передачах, и кривые мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления качению и сопротивления воздуха, в зависимости от скорости движения.
Список литературы
1. Илларионов В.А., Морин М.М.и др. Теория и конструкция автомобиля. - М.: Машиностроение, 1985.
2. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение, 1989.-304 с.