Построение тягово-скоростной характеристики автомобиля

Производительность автомобиля, характеризуемая средней скоростью, зависит от его тягово-скоростных качеств. Эти качества определяются всеми действующими на автомобиль продольными силами, равновесие которых в случае равномерного движения по горизонтальной дороге может быть представлено в виде:

P_т = P_f + P_w, (6)

где P_т – сила тяги на колесах;

P_f – сила сопротивления качению;

P_w – сила сопротивления воздуха.

В развернутом виде уравнение (6) запишется в виде:

;

где М_a – масса автомобиля, кг;

С_х – коэффициент лобового сопротивления;

r – плотность воздуха, кг/м³;

F_a – лобовая площадь автомобиля, м²;

v_a – скорость движения автомобиля, м/с.

Это уравнение движения, называемое тяговым балансом, используется для оценки тягово-скоростных качеств автомобилей.

Тягово-скоростную характеристику строим по данным внешней скоростной характеристики двигателя, передаточным числам трансмиссии и другим параметрам автомобиля. Тяговый баланс автомобиля представляют в виде графика, на котором в системе координат Р = F(V) наносят силы тяги на колесах Р_т на различных передачах и силы сопротивления движению P_f и P_w.

Тяговые усилия на колесах при различных включенных передачах находят по выражению:

;

где P_т [k,n] - тяговые усилия на ведущих колесах при различных передачах;

M_e [n] - текущее значение крутящего момента;

i [k] –передаточные числа коробки перемены передач (КПП).

Скорость автомобиля при отсутствии буксования сцепления и ведущих колес находят по выражению:

, (8)

где v [k,n] – скорость автомобиля при различных передачах, м/с;

w_e [n] – текущее значение угловой скорости вращения коленчатого вала

двигателя, с^-1.

Тяговое усилие, подводимое к ведущим колесам автомобиля, расходуется на преодоление сопротивления качению и сопротивления воздуха (в случае равномерного движения по горизонтальной дороге). Сопротивление качению находится из выражения:

. (9)

где f₀ – коэффициент сопротивления качению при скорости менее 22 м/c.

Сопротивление воздуха определяется по формуле

. (10)

Данные расчета сводим в табл. 2.3, по значениям которых строим тягово-скоростную характеристику автомобиля на всех передачах.

Таблица 2.3 – Результаты расчета показателей динамичности автомобиля

wе, рад/с	Ме, Н∙м	vа, м/с	Рт, Н	Pf, Н	Pw, Н	Рт– Pw, Н	D	f	d	jn, м/с2	1/jn, м/с2
I передача
	379,50	2,18	11984,26	592,90	8,57	11975,69	0,404	0,020	1,7625	2,135	0,468
	428,05	3,27	13517,48	592,90	19,29	13498,19	0,455	0,020	1,7625	2,421	0,413
	459,67	4,36	14515,91	592,90	34,29	14481,63	0,489	0,020	1,7625	2,605	0,384
	474,35	5,45	14979,56	592,90	53,58	14925,98	0,503	0,020	1,7625	2,688	0,372
	459,29	7,35	14504,11	592,90	97,64	14406,47	0,486	0,020	1,7625	2,591	0,386
	436,96	8,17	13798,98	592,90	120,55	13678,43	0,461	0,020	1,7625	2,454	0,407
II передача
	379,50	3,13	8346,69	592,90	17,67	8329,01	0,281	0,020	1,390	1,839	0,544
	428,05	4,69	9414,53	592,90	39,76	9374,77	0,316	0,020	1,390	2,088	0,479
	459,67	6,26	10109,91	592,90	70,69	10039,22	0,339	0,020	1,390	2,246	0,445
	474,35	7,82	10432,82	592,90	110,45	10322,37	0,348	0,020	1,390	2,313	0,432
	459,29	10,56	10101,69	592,90	201,30	9900,39	0,334	0,020	1,390	2,213	0,452
	436,96	11,73	9610,58	592,90	248,51	9362,07	0,316	0,020	1,390	2,085	0,480
III передача
	379,50	4,49	5813,22	592,90	36,43	5776,79	0,195	0,020	1,210	1,416	0,706
	428,05	6,74	6556,94	592,90	81,97	6474,97	0,218	0,020	1,210	1,607	0,622
	459,67	8,98	7041,25	592,90	145,73	6895,53	0,233	0,020	1,210	1,722	0,581
	474,35	11,23	7266,15	592,90	227,70	7038,46	0,237	0,020	1,210	1,761	0,568
	459,29	15,16	7035,53	592,90	414,98	6620,54	0,223	0,020	1,210	1,647	0,607
	436,96	16,84	6693,49	705,03	512,32	6181,17	0,209	0,024	1,210	1,496	0,668
IV передача
	379,50	6,45	4048,74	592,90	75,11	3973,63	0,134	0,020	1,122	0,996	1,004
	428,05	9,67	4566,72	592,90	168,99	4397,73	0,148	0,020	1,122	1,121	0,892
	459,67	12,90	4904,03	592,90	300,42	4603,60	0,155	0,020	1,122	1,181	0,847
	474,35	16,12	5060,66	695,64	469,41	4591,25	0,155	0,023	1,122	1,147	0,872
	459,29	21,76	4900,04	780,14	855,51	4044,53	0,136	0,026	1,122	0,961	1,040
	436,96	24,18	4661,82	824,06	1056,18	3605,64	0,122	0,028	1,122	0,819	1,221
V передача
	379,50	9,26	2819,83	592,90	154,84	2664,99	0,090	0,020	1,08	0,634	1,577
	428,05	13,89	3180,58	592,90	348,38	2832,20	0,096	0,020	1,08	0,685	1,459
	459,67	18,52	3415,51	728,45	619,34	2796,17	0,094	0,025	1,08	0,633	1,580
	474,35	23,15	3524,60	804,70	967,72	2556,88	0,086	0,027	1,08	0,536	1,865
	459,29	31,25	3412,73	978,90	1763,67	1649,06	0,056	0,033	1,08	0,205	4,875
	436,96	34,72	3246,82	1069,45	2177,37	1069,45	0,036	0,036	1,08		-
VI передача
	379,50	11,57	2255,86	592,90	241,93	2013,93	0,068	0,020	1,066	0,441	2,268
	428,05	17,36	2544,47	712,04	544,34	2000,12	0,067	0,024	1,066	0,400	2,503
	459,67	23,15	2732,41	804,70	967,72	1764,69	0,060	0,027	1,066	0,298	3,358
	474,35	28,94	2819,68	923,84	1512,06	1307,62	0,044	0,031	1,066	0,119	8,399
	459,29	39,06	2730,19	1196,03	2755,74	-25,55	-0,001	0,040	1,066	-0,379	-
	436,96	43,40	2597,46	1337,50	3402,14	-804,69	-0,027	0,045	1,066	-0,665	-