Расчет тягового усилия, определение динамического фактора и определение максимальной скорости автомобиля в различных дорожных условиях - Курсовая работа

В данной работе рассматривается автомобиль Ford Fusion - субкомпактвэн, выпускавшийся компанией Ford Motor Company и разработанный ее европейским отделением. Среди автомобилей Ford занимал второе место по количествам продаж, уступая лишь Ford Focus. Разработчики пытались подчеркнуть, что создали автомобиль, который вобрал в себе свойства хэтчбека гольф-класса и «паркетного» вседорожника. Скорость движения автомобиля на каждой передаче рассчитывается по формуле частота вращения коленчатого вала, Данные расчета приведены в таблице 2. Сила сопротивления воздуха находится по формуле коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля, лобовая площадь, скорость движения автомобиля.При заданных технических характеристиках был выполнен расчет тягового усилия автомобиля Ford Fusion с построением графика зависимости тягового усилия от скорости движения на разных передачах.

автомобиль дорожный тяговый

В данной работе рассматривается автомобиль Ford Fusion - субкомпактвэн, выпускавшийся компанией Ford Motor Company и разработанный ее европейским отделением. Отличительные особенности: невысокая цена, повышенная безопасность, высокий клиренс, просторный салон. Выпускался в Германии, на заводе в городе Кельн. Построен на базе автомобиля Ford Fiesta.

В СНГ завоевал большую популярность благодаря высокому клиренсу и небольшой цене. Среди автомобилей Ford занимал второе место по количествам продаж, уступая лишь Ford Focus. Существовала модификация Ford Fusion Calero, не поставлявшаяся в СНГ, с неокрашенными в цвет кузова бамперами и боковыми накладками. В 2005 году претерпел рейсталинг, в ходе которого изменились передний и задний бамперы, молдинги, светотехника и дизайн передней панели.

Название модели переводится как «слияние», «сплав». Разработчики пытались подчеркнуть, что создали автомобиль, который вобрал в себе свойства хэтчбека гольф-класса и «паркетного» вседорожника. Дизайн автомобиля получился агрессивным, изза широких молдингов в бамперах и по бокам автомобиля, неокрашенных в цвет кузова, высокому клиренсу, и более серьезному (по сравнению с Fiesta) дизайну. Модель отличается довольно большим багажным отделением (337 л).

Параметры объекта исследования приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики автомобиля

Параметр автомобиля Значение параметра

Модель автомобиля Ford Fusion

Тип кузова субкомпактвэн

Количество дверей / мест 5 / 5

Тип двигателя бензиновый

Рабочий обьем, см3 1596

Количество / расположение цилиндров 4 / рядное

Степень сжатия 11

Максимальная мощность, КВТ / (об/мин) 75 / 6000

Максимальный крутящий момент, Н·м / (об/мин) 143/4000

Тип трансмиссии механическая

Привод на передние колеса

Коробка передач 5-ступенчатая

Передаточные числа коробки передач I II III IV V 3,15 1,93 1,28 0,96 0,76

Передаточное число главной передачи 4,25

Колесная база, мм 2485

Длина / ширина / высота, мм 4020/1708/1503

Снаряженная масса, кг 1080

Размер шин 195/65 R15

Максимальная скорость, км/ч 178

КПД трансмиссии 0,91

Коэффициент лобового сопротивления 0,32

2. Расчет тягового усилия

Расчет тягового усилия производится по формуле:

крутящий момент (КНМ), передаточное число включенной передачи, передаточное число главной передачи, КПД трансмиссии, радиус колеса (м).

В нормальных условиях динамический радиус колеса принимается равным статическому радиусу . Статический радиус найдем по формуле: = 0,5D ZH, (м) z - коэффициент вертикальной деформации (0,8…0,85), D - посадочный диаметр обода шины (м), H - высота профиля шины (м). м

Для вычисления крутящего момента по формуле:

Найдем по формуле Лейдермана:

n - выбранная частота вращения коленчатого вала, об/мин, - частота вращения, соответствующая максимальной мощности, об/мин

Скорость движения автомобиля на каждой передаче рассчитывается по формуле частота вращения коленчатого вала, Данные расчета приведены в таблице 2. График зависимости тягового усилия от скорости автомобиля представлен на рисунке 1.

Таблица 2 - Расчет тягового усилия Ford Fusion n1, об/мин n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8

1400 2000 2600 3200 3800 4400 5000 5600

Ne1, КВТ Ne2 Ne3 Ne4 Ne5 Ne6 Ne7 Ne8

22,26563 32,9355 43,48237 53,35277 61,99321 68,85022 73,37031 75

Me1, КН*м Me2 Me3 Me4 Me5 Me6 Me7 Me8

151,8834 157,267 159,7141 159,2247 155,7987 149,4363 140,1373 127,9018

1 передача 3,77

V1, км/ч V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

9,209713 13,15673 17,10375 21,05077 24,99779 28,94481 32,89183 36,83885

Pk1, Н Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6 Pk7 Pk8

7920,907 8201,669 8329,289 8303,765 8125,098 7793,288 7308,334 6670,237

2 передача 2,1

V1, км/ч V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

16,53363 23,61947 30,70531 37,79115 44,87699 51,96283 59,04867 66,13451

Pk1, Н Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6 Pk7 Pk8

4412,176 4568,569 4639,657 4625,439 4525,917 4341,089 4070,955 3715,517

3 передача 1,43

V1, км/ч V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

24,28015 34,68593 45,09171 55,49749 65,90327 76,30905 86,71483 97,12061

Pk1, Н Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6 Pk7 Pk8

3004,482 3110,978 3159,385 3149,704 3081,934 2956,075 2772,127 2530,09

4 передача 1,08

V1, км/ч V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

32,14872 45,92674 59,70477 73,48279 87,26081 101,0388 114,8169 128,5949

Pk1, Н Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6 Pk7 Pk8

2269,119 2349,55 2386,109 2378,797 2327,614 2232,56 2093,634 1910,837

5 передача 0,85

V1, км/ч V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

40,84779 58,35398 75,86017 93,36637 110,8726 128,3788 145,885 163,3911

Pk1, Н Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6 Pk7 Pk8

1785,881 1849,183 1877,956 1872,202 1831,919 1757,107 1647,768 1503,9

Рисунок 1 - График зависимости тягового усилия от скорости автомобиля

3. Определение динамического фактора

Динамический фактор автомобиля, является показателем его тягового и скоростного качеств и определяется по формуле тяговое усилие автомобиля, (Н) сила сопротивления воздуха, (Н) вес автомобиля. (Н)

Сила сопротивления воздуха находится по формуле коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля, лобовая площадь, скорость движения автомобиля. (км/ч)

Лобовая площадь может быть определена по чертежу автомобиля [1], а при его отсутствии - приближенно по выражению:

коэффициент заполнения, (0,78…0,8) высота автомобиля, (м) ширина автомобиля. (м)

Величины Pk, Pw и D рассчитаны в зависимости от скорости движения автомобиля и представляют в виде графиков динамической характеристики.

Значения скорости для разных режимов берется из предыдущего расчета. Результаты расчетов приведены в таблице 3.

По этим зависимостям можно найти и ускорения автомобиля (таблица 4) для разных передач и скоростей:

f - коэффициент трения о поверхность.

Значения коэффициента для разных поверхностей: - для асфальта; - для песка;

д - коэффициент учета вращающихся масс, находится по формуле: g - ускорение свободного падения. (м/с2)

Таблица 3 - Расчет динамического фактора автомобиля

Сх F, м G, Н

0,32 2,38 12831,48

Pw1, Н Pw2 Pw3 Pw4 Pw5 Pw6 Pw7 Pw8

4,984414 10,17227 17,19114 26,04102 36,72191 49,23381 63,57671 79,75063

Pw1, Н Pw2 Pw3 Pw4 Pw5 Pw6 Pw7 Pw8

16,06417 32,78402 55,40499 83,92708 118,3503 158,6746 204,9001 257,0267

Pw1, Н Pw2 Pw3 Pw4 Pw5 Pw6 Pw7 Pw8

34,64374 70,70151 119,4855 180,9959 255,2324 342,1953 441,8844 554,2998

Pw1, Н Pw2 Pw3 Pw4 Pw5 Pw6 Pw7 Pw8

60,73644 123,9519 209,4787 317,3169 447,4664 599,9273 774,6995 971,783

D1, % D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8

60,29142 62,43907 63,37895 63,11106 61,63541 58,95199 55,06081 49,96186

D1, % D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8

32,86037 33,94889 34,3266 33,99352 32,94963 31,19495 28,72946 25,55317

D1, % D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8

21,74494 22,29389 22,29095 21,73613 20,62942 18,97083 16,76035 13,99799

D1, % D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8

15,81066 15,94483 15,56321 14,6658 13,25262 11,32365 8,878898 5,918362

Pw1, Н Pw2 Pw3 Pw4 Pw5 Pw6 Pw7 Pw8

98,05257 200,1073 338,1813 512,2746 722,3873 968,5193 1250,671 1568,841

D1, % D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8

11,75381 11,45179 10,59998 9,198364 7,246947 4,745729 1,69471 -1,90611

Зависимость динамического фактора от скорости автомобиля выглядит следующим образом (рисунок 2):

Рисунок 2 - Динамический фактор автомобиля Ford Fusion

Таблица 4 - Расчет ускорений автомобиля д1д2д3д4fасфfпесgд5

1,74 1,25 1,132 1,088 0,014 0,2 9,81 1,066 а1асф, м/с2

3,398399 3,519482 3,572472 3,557369 3,474173 3,322883 3,103501 2,816026 а2асф, м/с2

2,577783 2,66321 2,692853 2,666713 2,584788 2,447081 2,253589 2,004314 а3асф, м/с2

1,88322 1,930792 1,930538 1,882457 1,786549 1,642814 1,451252 1,211864 а4асф, м/с2

1,424313 1,43641 1,402001 1,321086 1,193666 1,01974 0,799307 0,532369 а5асф, м/с2

1,080371 1,052578 0,974188 0,845203 0,665621 0,435443 0,154669 -0,1767

Ускорения автомобиля на разных поверхностях представлены на рисунках 3, 4, 5.

Рисунок 3 - График ускорений автомобиля на асфальте

Рисунок 4 - График ускорений автомобиля на песке

Рисунок 5 - График ускорений автомобиля на грунте

4. Определение максимальной скорости автомобиля при различных дорожных условиях

Потребная мощность двигателя определяется по формуле мощность, затрачиваемая на трение колес о поверхность дорожного покрытия, (КВТ) мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, (КВТ)

КПД трансмиссии.

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, определяется по формуле коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля, лобовая площадь, ( скорость движения автомобиля. (км/ч)

Мощность, затрачиваемая на трение колес о поверхность дорожного покрытия, определяется по формуле коэффициент трения о поверхность, ускорение свободного падения, (м/с2) снаряженная масса автомобиля, (кг) скорость движения автомобиля. (км/ч)

Расчетные значения мощностей приведены в таблице 5. По этим значениям построен график, изображенный на рисунке 6.

Таблица 5 - Расчет мощностей

Рисунок 6 - Баланс мощностей автомобиля

При заданных технических характеристиках был выполнен расчет тягового усилия автомобиля Ford Fusion с построением графика зависимости тягового усилия от скорости движения на разных передачах. Определен динамический фактор автомобиля, построен график зависимости динамического фактора от скорости движения на разных передачах. Определена максимальная скорость и ускорение автомобиля в различных дорожных условиях и графически определена максимально возможная скорость, развиваемая автомобилем при движении по различным покрытиям:

1. http://quto.ru/Ford/Fusion/I/hatchback5d/

2. http://auto.otzyv.ru/technicals.php? id=540

3. http://avtomarket.ru/catalog/Ford/Fusion/43953/

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Ford_Fusion

Размещено на .ru