Тяговый расчет ВАЗ - 2104

Введение

ВАЗ-2104 — легковой заднеприводный автомобиль с кузовом типа универсал. Разработан на Волжском автомобильном заводе. Выпускается с 1984 года.

Серийный выпуск автомобиля ВАЗ-2104 был начат на Волжском автомобильном заводе в 1984 году. Новую модель выпускали параллельно с аналогичным по классу автомобилем ВАЗ-2102 до 1985 года. При создании этой модели конструкторы руководствовались важной особенностью того времени создание с минимальными затратами на производство и максимальным потребительским эффектом. Поэтому за основу была взята модель ВАЗ-2105. После удлинения крыши появились выштамповки для усиления жесткости. Такая конструкция кузова позволяла разместить на крыше длинный багажник, перегружать который не рекомендовалось, так как расчетная жесткость кузова универсала значительно ниже, чем у седана. На новой модели появилась задняя дверь, открывающаяся вверх, кроме того было применено абсолютно новое решение, обогрев заднего стекла и стеклоочиститель, которые позже вошли в стандартную комплектацию. Салон для новой модели был позаимствован у базовой модели за исключением заднего сидения. Складное заднее сидение позволяет увеличить объем багажного отсека с 375 до 1340 л, и тогда можно перевозить крупногабаритные грузы. Полная нагрузка автомобиля увеличилась до 455 кг. В базовой комплектации отделка салона довольно проста. Спартанский вариант предполагает стандартную панель с минимально необходимым набором приборов, обивку салона и сидений со стандартными съёмными подголовниками из искусственной кожи и резиновые коврики пола. Желание большего комфорта предложено удовлетворить улучшенной обивкой сидений из ворсованного трикотажа, цельноформованными накладками дверей, ворсованными ковриками пола, панелью приборов с дополнительной центральной консолью, которая располагает расширенным набором функциональных клавишей и контрольной аппаратуры, оригинальное рулевое колесо. Позже на рынке появился универсал модификации ВАЗ-21047, оснащенный пятиступенчатой коробкой передач, электрооборудованием и салоном с анатомическими передними сидениями от ВАЗ-2107.

1.Технические характеристики ВАЗ 2104

Таблица 1.1-Технические характеристики ВАЗ-2104

Продолжение таблицы 1.1

Окончание таблицы 1.1

2. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ ВАЗ 2104

2.1 Определение полной массы автомобиля.

Ориентируясь на прототип, принимаем собственную массу снаряженного проектируемого автомобиля G0, полную массу проектируемого автомобиля определяем по уравнению

                                          ,                                         (2.1)

где      G0 - собственная   масса   снаряженного   автомобиля, G0=1050 кг;

q1 - масса одного человека, q1 = 75 кг;

q2 - масса багажа на одного человека, q2=20 кг;

n- общее число мест в автомобиле, включая место водителя n=5.

=1050 + (75 + 20)5 = 1525кг.

2.2 Определение нагрузок на оси.

Вес автомобиля, приходящийся на переднюю G1, и заднюю G2 оси определяем по соотношениям:

                                         ,                                        (2.2)

где g – ускорение свободного падения, g = 9.81 м/с2

кг

2.3 Выбор шин.

Нагрузка на одно колесо передней оси К1 определяется по уравнению

К1=G1/2=762,5/2=381,25 кг.

Нагрузка на одно колесо задней оси К2 определяется по уравнению:

К2=G2/2=762,5/2=381,25 кг.

Определяем расчетный радиус колеса rk по формуле:

                                    ,                                    (2.3)

где d - диаметр обода в дюймах, d =13 дюймов;

      t- высота профиля в дюймах, t = 4,8 дюймов;

       с - коэффициент деформации шины, с=0,13.

м.

2.4 Выбор двигателя и построение его внешней характеристики

Для проектируемого автомобиля применяем карбюраторный двигатель без ограничения числа оборотов.

Эффективную мощность двигателя Nvmax, соответствующую

заданной максимальной скорости, определяем в ваттах по уравнению

мощностного баланса

                                       ,                                  (2.4)

где Vmax-максимальная скорость движения, Vmax=37,5 м/с;                                                                            

      Gh - сила тяжести автомобиля, Gh =Ga·9,81 = 14945 H;

               f - коэффициент сопротивления качению. f= 0,0224

  kb- коэффициент сопротивления воздуха, kb=0,281 Hc2/m4 ;

  F - площадь лобового сопротивления, F = 1,74 m2;

  ŋm-  КПД трансмиссии, ŋ=0,904

Находим эффективную мощность двигателя по уравнению (2.4)

Вт

Обороты при максимальной скорости nvmax принимаем исходя из прототипа:

об/мин.

Обороты nNmax соответствующие    максимальной    скорости двигателя определяем по соотношению

.

              Тогда

об/мин.

17

17

Максимальную мощность двигателя определяем по уравнению:

                      ,                           (2.6)

17

17

где а и b - коэффициенты, зависящие от типа двигателя и смесеобразования, для карбюраторного двигателя а=1, b=1.

17

Вт.

Принимаем минимальные обороты двигателя nmin=600 об/мин.                                Промежуточные значения мощности для построения внешней характеристики определяем, задавшись рядом оборотов от nmin до nmax

                    ,                          (2.7)

Рассчитываем значения моментов,   результаты заносим в таблицу 2.1.

                                                 ,                                                   (2.8)

где ω - угловая скорость коленчатого вала двигателя.

,                                                 (2.9)

Таблица   2.1 - Результаты   расчета   внешней   характеристики двигателя

17

По результатам расчетов (табл.2.1) строим внешнюю характеристику двигателя

Рисунок 2.1 – Внешняя характеристика двигателя

  2.5 Определение передаточных чисел силовой передачи

17

Передаточное число главной передачи определяется из уравнения:

                                       iгп=0,377·ŋn·rk,                                     (2.10)

где ŋn – коэффициент оборотности двигателя;

       rk – динамический радиус колеса.

iгп=4.1403

принимаем iгп =4.1

Передаточное число первой передачи определяем исходя из условия, что вся тяговая сила расходуется на преодоление дорожных сопротивлений

17

                                         ,                                     (2.11)

где Ga - полная масса автомобиля с полной нагрузкой;

ψmax - суммарный коэффициент сопротивления движению;

Mmax - максимальный крутящий момент;

iгп - передаточное число главной передачи;

ŋm - КПД трансмиссии;

rk - расчетный радиус колеса.

Принимаем

Передаточные    числа    остальных    передач    определяем    по формуле

                                              ,                                         (2.12)

где n - номер рассчитываемой передачи;

     k - число передач.

Результаты   расчета   передаточных   чисел   представлены   в таблице 2.2.

Передаточное число передачи заднего хода принимаем

iз.х.= (1 - 1,2)·i1=3.53.

3.6 Выбор динамической характеристики автомобиля

17

Для построения динамической характеристики определим зависимость динамического фактора от скорости движения автомобиля на различных передачах при полной нагрузке.

Значение динамического фактора определяем по формуле:

                                              ,                                            (2.13)

где Pk - тяговая сила на колесах, Н;

     Pw -сила сопротивления воздуха, Н.

                                           ,                                       (2.14)

где ik - рассчитываемая передача.

                                               ,                                        (2.15)

где V - скорость автомобиля на рассчитываемой передаче, м/с.

                                              ,                                       (2.16)

Результаты расчетов представлены в таблице 2.2. По данным таблицы 2.2 строим кривые динамической характеристики (рис. 2.2).

17

17

                        D             

Рисунок 2.2 - График динамической характеристики

17

Таблица 2.2-Результаты расчета динамической характеристики

автомобиля

17

2.7 Построение графика предельных ускорений

Определяем ускорение на каждой передаче по формуле:

                                             ,                                             (2.17)

где D - значение динамического фактора для той скорости, на                               которой определяется ускорение;

      ψ - коэффициент сопротивления дороги,

      δ - коэффициент приведенных масс

                                           δ=1,03+0,05·ik2,                                          (2.18)

Результаты расчета заносим в таблицу 2.2 и строим график предельных ускорений (рис. 2.3).

РPисунок 2.3 – График предельных ускорений

2.8 Определение времени разгона автомобиля

Полное   время   разгона   t   в   пределах   изменения   скорости движения от V1 до V2 определяется по формуле:

                                              ,                                    (2.19)

где j - ускорение автомобиля.

Результаты расчетов 1/j и t; приведены в таблицах 2.2 и 2.3 соответственно.

По результатам расчета строим график величин, обратных ускорениям (рис. 2.4) и времени разгона на всех передачах (рис. 2.5).

Рисунок 2.4 – График величин обратных ускорений

     Таблица 2.3-Результаты расчета времени разгона

автомобиля

                                          Рисунок 2.5 - График времени разгона

17

2.9 Определение пути разгона

Путь разгона определяем по формуле:

                                 ,                                    (2.20)

Результаты расчета приведены в таблице 2.4.

По результатам расчета строим график пути разгона (рис.2.6)

Рисунок 2.6 - График пути разгона

17

Время разгона до 100 км/ч у проектируемого автомобиля составляет 18с.

Расчеты подтвердили, что выбранные параметры трансмиссии обеспечивают высокие динамические показатели проектируемого автомобиля.

17

17

17