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

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

автомобиль дорожный тяговый В данной работе рассматривается автомобиль Ford Fusion — субкомпактвэн, выпускавшийся компанией Ford Motor Company и разработанный её европейским отделением. Отличительные особенности: невысокая цена, повышенная безопасность, высокий клиренс, просторный салон. Выпускался в Германии, на заводе в городе Кёльн. 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, из-за широких молдингов в бамперах и по бокам автомобиля, неокрашенных в цвет кузова, высокому клиренсу, и более серьёзному (по сравнению с Fiesta) дизайну. Модель отличается довольно большим багажным отделением (337 л).

1. Технические характеристики автомобиля

Параметры объекта исследования приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Технические характеристики автомобиля

2. Расчет тягового усилия

Расчёт 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

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 берётся 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/c2)

Таблица 3 — Расчет динамического фактора автомобиля

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

Рисунок 2 — Динамический фактор автомобиля Ford Fusion

Таблица 4 — Расчет ускорений автомобиля

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 колёс 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 колёс о поверхность дорожного покрытия, определяется по формуле коэффициент трения о поверхность, ускорение свободного падения, (м/c2)

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

Заключение

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:

Список использованных источников

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

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

3. http://avtomarket.ru/catalog/Ford/Fusion/43 953/

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